气相色谱-质谱联用法测定日用品及食品中9种凉味剂的含量

林　晨，王李平，吴凌涛，蔡大川，张方圆，林泽鹏，方　丽，李雪莹，张志军

(中国广州分析测试中心　广东省分析测试技术公共实验室，广东　广州　510070)



气相色谱-质谱联用法测定日用品及食品中9种凉味剂的含量

林晨，王李平*，吴凌涛，蔡大川，张方圆，林泽鹏，方丽，李雪莹，张志军

(中国广州分析测试中心广东省分析测试技术公共实验室，广东广州510070)

建立了日用品及食品中薄荷脑等9种新型凉味剂含量的测定方法。样品经乙醇超声提取后，用DB-1701MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)分离，选择离子监测模式(SIM)进行质谱检测。在优化分析条件下，9种凉味剂分离良好，其在0.25～250 μg/mL浓度范围内线性关系良好，相关系数均大于0.996，除薄荷氧基-1,2丙二醇(0.26 μg/g)外，其余凉味剂的检出限均小于0.1 μg/g；在3个不同加标浓度下的平均回收率为82.8%～103.5%，相对标准偏差(RSD，n=6)均不高于3.7%。该方法灵敏、准确、可靠，能较好地分离薄荷脑等9种凉味剂，具有分析时间短、抗干扰性好、定量准确等优点，可为含薄荷(清凉)口味食品的质量控制及未知凉味剂含量样品的分析提供科学数据。

气相色谱-质谱联用法(GC-MS)；凉味剂；日用品；食品

凉味剂是能产生清凉效果且药性不强的化学物质的总称，是一类具有优雅的凉香、薄荷香、醚香、辛香和桉叶样香气及独特的清新凉味，是对人体有良好药效和生理作用的化学物质，现作为添加剂已广泛应用于食品、日化、烟草和医药等领域，是一类十分重要的添加剂[1-3]。

薄荷醇是最传统的凉味剂，虽具有非常明显的薄荷味道，但该物质带苦味及刺激性气味，挥发性强而作用短暂，用量低时清凉效果不明显，以及几乎不溶于水且对眼睛有较强的刺激性，从而限制了其在很多产品中的使用[4]。为解决上述难题，吴奇林等[5]以薄荷醇作母体，对其结构进行改造，合成出多种不同类型的新型凉味剂，按其结构可分为薄荷氧基系列[6]、缩羰基类系列、WS(酰胺类)系列[7]、其他凉味剂。 由于各种凉味剂均存在一定的缺点，使得人们在产品的研发中加入多种凉味剂，以获得凉感持续时间长、感觉较为均匀的加香产品。凉味剂作为食品添加剂，直接影响入口，对口腔的味觉存在一定的影响。

目前国内主要采用气相色谱和气相色谱-质谱联用对含有薄荷香味的样品中薄荷脑、薄荷酮和乙酸薄荷酯3种凉味剂含量进行测定[8-13]，而多种新型凉味剂的测定尚无文献报道，我国也无正式的国家标准对食品中的凉味剂进行检测和对其用量进行限制。故建立合适方法测定食品中的多种凉味剂已成为目前凉味剂研究最迫切的问题。在现有分析方法中，气相色谱-质谱联用法在香精香料组成及成分分析中应用最为广泛[14-19]。本文采用GC-MS建立了日用品和食品中9种凉味剂含量的测定方法，从而为建立日用品和食品中凉味剂测定的标准方法提供了参考，也为企业添加凉味剂提供了依据。

1　实验部分

1.1仪器与试剂

Agilent 7890B/5977A气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)；Sartorius电子天平(BSA224S，广州市深华实验仪器设备有限公司)；XW-80A微型涡旋混合仪(上海泸西分析仪器有限公司)；TDZ5-WS离心机(湖南赛特湘仪)；超声波发生仪(昆山市超声波清洗机有限公司)。

薄荷脑(纯度≥99%，中国食品药品检定研究所)；薄荷酰胺(WS-3)(纯度≥98%，阿拉丁试剂有限公司)；N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺(WS-23)、乙酸(N-乙基-对薄荷基-3-羧酰胺)乙酯(WS-5)(纯度≥98%，北京百灵威科技有限公司)；异胡薄荷醇、乳酸薄荷酯、薄荷氧基-1,2丙二醇、薄荷酮甘油缩酮(纯度≥98%，上海安谱实验科技股份有限公司)；乙酸薄荷酯(纯度≥99%，上海安谱实验科技股份有限公司)；甲醇、乙醇、乙腈、正己烷(分析纯，广州化学试剂厂)；实验用水为二次蒸馏水。

1.2供试品溶液的制备

固体样品(口香糖、薄荷糖)：称取0.2～0.5 g样品碾碎后置于30 mL带塞三角瓶中，分两次用20 mL乙醇在40 ℃水浴中超声30 min，合并两次萃取液，氮吹浓缩至10～25 mL，离心后过0.45 μm尼龙微孔滤膜，待测。

膏状样品(牙膏、洗发水)：称取0.2～0.5 g样品置于30 mL带塞三角瓶中，加1 mL水将样品分散后，分两次用20 mL乙醇在40 ℃水浴中超声30 min，合并两次萃取液，氮吹浓缩至10～25 mL，离心后过0.45 μm尼龙微孔滤膜，待测。

液体样品(漱口水、雪碧)：称取0.1～0.2 g样品，用乙醇定容至10～25 mL后，过0.45 μm尼龙微孔滤膜，待测。

1.3色谱条件

色谱条件：色谱柱：DB-1701MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度：260 ℃，传输线温度：280 ℃，柱温：初始80 ℃维持2 min，以15 ℃/min升至200 ℃，再以20 ℃/min升至260 ℃，保持10 min；不分流进样，进样量1 μL；载气为氦气，柱流量：1.0 mL/min。

质谱条件：离子源(EI)温度：230 ℃；四极杆温度：150 ℃；溶剂延迟4 min；扫描方式：SIM(选择离子见表1)。

2　结果与讨论

2.1前处理条件的考察

由于薄荷味食品和日用品中含有多种凉味剂，而且含量范围较广(目前实测样品中含量为0.001%～3.0%)，因此高效、简便的样品提取方法对于准确测定尤为关键。

2.1.1萃取溶剂的考察采用乙醇、乙腈、二氯甲烷作萃取溶剂，对固体、膏体、液体样品(加标浓度为1 000 μg/g)进行回收率实验，结果显示，乙腈的萃取效率最高(86.5%～105.3%)，乙醇次之(82.8%～103.5%)，二氯甲烷最低(68.5%～83.4%)。但由于乙腈的溶解能力较强，特别是在膏体样品中有较多干扰峰，综合考虑，选用乙醇作为萃取剂。

2.1.2萃取方式的考察以乙醇为萃取剂，分别采用直接萃取、浸泡过夜萃取、超声萃取3种方式对固体、膏体、液体样品进行萃取，重点对薄荷脑含量进行对比。结果表明，对于液体样品，此3种方式的萃取结果无明显差异；而对于固体、膏体样品，采用浸泡过夜萃取、超声萃取两种方式得到的薄荷脑含量较高，但由于浸泡过夜耗时较长，不利于日常测试，因此实验最终选用超声萃取。

2.1.3萃取时间的优化以乙醇为萃取剂，分别考察了其对含凉味剂的固体、膏体样品超声萃取不同时间(5，10，20，30，40，60 min)时的萃取效果，并重点对薄荷脑含量进行对比。结果表明，萃取时间超过30 min后，薄荷脑的含量变化不大，因此选择超声萃取时间为30 min。

2.2色谱条件的优化

考察了DB-1701MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，DB-225MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)和HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱对9种凉味剂分离的影响。在“1.3”条件下分别对9种凉味剂的标准品、薄荷味样品和无薄荷味样品进行测定，结果表明DB-1701MS柱的分离效果最佳，此时9种凉味剂的峰形对称，且分析时间短，各凉味剂之间分离度均大于1.5(见图1)。

2.3线性范围、检出限与定量下限

配制0.25，2.50，10.0，50.0，100，250 μg/mL 6个浓度水平的混合标准工作溶液，在选定的色谱条件和质谱参数下上机测定。以目标物定量离子的峰面积(Y)为纵坐标，相应质量浓度(X，μg/mL) 为横坐标绘制工作曲线。结果显示，各化合物在0.25～250 μg/mL浓度范围内呈良好的线性关系，相关系数(r2)为0.996 3～0.999 6(表1)。采用标准添加法进行测定，以定量离子信噪比S/N≥3确定样品的检出限(LOD)，S/N≥10确定定量下限(LOQ)，得到9种凉味剂的LOD为0.007 5～0.26 μg/g，LOQ 为0.025～0.87 μg/g。经全扫描模式实验后，选择各峰相对丰度较大、无流失干扰的4个特征离子进行含量测定，除薄荷氧基-1,2丙二醇外，其余8种凉味剂的检出限均小于0.1 μg/g，这可能是由于薄荷氧基-1,2丙二醇的离子化效率低，相对响应值较其他凉味剂低，故其检出限明显高于其他凉味剂。

表1　9种化合物的特征离子、相关系数、线性范围、检出限及定量下限Table 1　Characteristic ions,correlation coefficients,linear ranges,LODs and LOQs of 9 cooling agents

*quantitative ion

2.4回收率与精密度

向空白薄荷糖、牙膏、漱口水样品中添加0.050,1.000,12.50 mL浓度为1 000 μg/mL的混合标准溶液,优化条件下进行回收率实验，每个加标水平做3个平行，结果见表2。各化合物的平均回收率为82.8%～103.5%，相对标准偏差(RSD)为0.7%～3.7%。

2.5实际样品的检测

采用建立的方法分析口香糖、薄荷口香糖、薄荷糖 、牙膏、漱口水、雪碧、洗发水7种样品中9种凉味剂的含量，每个样品重复测定3次，测得结果见表3。结果表明，清凉样品中均含有3～4种凉味剂，其中普遍含有薄荷脑，另外主要添加凉味剂有乙酸薄荷酯和WS系列的N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺和乙酸(N-乙基-对薄荷基-3-羧酰胺)乙酯，异胡薄荷醇和薄荷酮甘油缩酮均未作凉味剂使用到食品中。

表3不同样品的测定结果

Table 3Detected results of different samples

w/(μg·g-1)

ND：no detected

3　结　论

本文通过优化样品预处理及色谱-质谱测定条件，建立了日用品和食品中9种新型凉味剂的GC-MS联用测定方法。实际样品检测结果表明，清凉样品中均加有3～4种凉味剂，其中普遍添加薄荷脑，另外主要添加的凉味剂有乙酸薄荷酯以及WS系列的WS-5和WS-23。该方法样品前处理简便快速、灵敏可靠、成本低，方法各项技术指标均能满足日用品和食品中凉味剂的分析要求，适用于样品中凉味剂的定性和定量分析。

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Determination of Nine Kinds of Cooling Agents in Daily Necessities and Foods by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

LIN Chen,WANG Li-ping*,WU Ling-tao,CAI Da-chuan,ZHANG Fang-yuan,LIN Ze-peng,FANG Li,LI Xue-ying,ZHANG Zhi-jun

(Guangdong Provincial Public Laboratory of Analysis and Testing Technology,China National Analytical Center (Guangzhou),Guangzhou510070,China)

A capillary GC-MS method was established for the determination of nine kinds of new cooling agents in mint flavor foods and daily necessities.The samples were ultrasonically extracted with ethanol,and separated on a DB-1701MS column(30 m×0.25 mm×0.25 μm),then the extract was detected by MS under SIM mode.Those new cooling agents have good resolution and linear relationships within the concentration range of 0.25-250 μg/mL under the optimum conditions.The detection limits for most of cooling agents were less than 0.1 μg/g,except menthoxypropanediol(0.26 μg/g).The spiked recoveries were in the range of 82.8%-103.5% with relative standard deviations(RSDs,n=6) not more than 3.7%.The method has the advantages of short peak retention,high sensitivity,accurancy,reliability,good reproducibility and selectivity,and could provide some scientific data for the quality control of mint flavor food and the analysis of cooling agent composition in unknown sample.

gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS);cooling agent;daily necessities;food

2015-12-24；

2016-05-10

广东省专业镇中小微企业服务平台建设项目(2013B091604003)；广东省水产专业镇产品安全与质量控制创新发展联盟建设(2015B090906023)；动物源性食品安全监测技术研究和公共服务平台(粤科规财字【2014】208号)

王李平，硕士，助理研究员，研究方向：食品及药品的安全质量，Tel：020-87603497，E-mail：wangjiang0916@126.com

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.08.014

O657.63；TQ233.33

A

1004-4957(2016)08-1010-05