一种麦芽或啤酒中N‑亚硝基二甲胺的检测方法与流程

本发明属于食品质量检测领域，具体涉及一种麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法。
背景技术：
：N-亚硝基二甲胺(N-Nitrosodimethylamine，简称NDMA)是一种黄色粘稠状液体，其分子量为74.08，沸点为152℃，具有较强的挥发性，易溶于水、醇、醚、二氯甲烷等有机溶剂。NDMA广泛分布于烟草、茶叶、麦芽、肉类加工等烘焙或熏烤的食品中，其对眼睛、皮肤具刺激作用，接触时可引起肝、肾的损害，摄入或经皮肤吸收可能致死，是一种致癌的强毒性物质，严重危害人类的健康。麦芽是啤酒的重要原料，主要是以大麦为原料，经过清选分级、浸泡、发芽、烘干和除根等工序制成的产品。在麦芽的制造过程中，尤其是麦芽的干燥工序，明火加热或其他被污染环境中的NO2会与麦芽中的大麦醇溶蛋白发生亚硝化反应形成极微量的NDMA。由于NDMA在啤酒酿造过程中不易被降解，因此NDMA会残留在啤酒中，这种啤酒会对人体造成很大的伤害。我国是一个啤酒生产大国，2011年啤酒产量已超过4800万千升，啤酒质量安全问题日益引起国家和人民的关注。近年来，国家不断加大对啤酒中有害物质残留量的检测力度，尤其是啤酒中的亚硝胺类物质被定为是重点监测对象。国标(GB2758-81)中有规定啤酒中亚硝胺类物质的含量不得超过3μg/L(ppb)，同时由于麦芽是啤酒的重要原料，所以麦芽中的NDMA含量也逐渐受到关注。美国食品与药品监督管理局(FDA)规定了麦芽中的NDMA限量值为10μg/kg(ppb)，国内外大型啤酒集团也将该指标纳入采购验收的质量指标之一，一般要求麦芽最高限量不得超过2.5μg/kg。然而，由于麦芽的组分复杂，而且NDMA的浓度非常低。因此，在麦芽或啤酒中监测NDMA的含量是一项十分困难的工作。1978年，德国科学家首次分析出啤酒中ppb级的NDMA，目前也仅有英国的国际酿造研究院，德国的柏林发酵和生物技术研究所等少数科研机构具备稳定准确的检验能力。目前，我国对麦芽或啤酒中NDMA的检测方法主要是：国标GB/T5009.26-2003食品中N-亚硝胺类检测的气相色谱-热能分析仪法(GC-TEA)和气相色谱-质谱仪法(GC-MS)，但是气相色谱-热能分析仪法的样品前处理方法步骤较多，整个方法的精密度偏低；而气相色谱-质谱仪法采用的质谱仪需要高精密度的磁质谱仪，投资较大，大大的限制了其推广和应用。杨智等发表了一篇题目为“捕集阱顶空-气相色谱-氮化学发光检测器测定麦芽和啤酒中的N-亚硝基二甲胺”的论文，该论文采用捕集阱顶空-气相色谱-氮化学发光检测器法测定麦芽和啤酒中的N-亚硝基二甲胺。该检测方法加入加硫酸铵进行4次循环装载检测，其检测麦芽和啤酒中的N-亚硝基二甲胺的最低定量限分别为0.25μg/kg和0.05μg/L，是一种操作便捷、检测成本较低的N-亚硝基二甲胺检测方法。但是，该检测方法中的硫酸铵会与缓冲溶液反应生成NH3，影响系统检测的准确性，导致其检测重复性较差，不利于该检测方法的推广和应用。因此，研究和开发出一种重复性好、精确度高的N-亚硝基二甲胺的检测方法仍是当前的研究重点。技术实现要素：为了克服现有技术中麦芽或啤酒中NDMA的检测方法存在精确度低、重复性差、检测成本高的缺陷，本发明的目的在于提供一种麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法，以解决上述存在的缺陷。本发明提供了一种麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法，包括以下步骤：S1样品前处理：麦芽前处理：将整粒麦芽置于Tris-HCl缓冲液中，在温度为38℃-45℃的条件下超声提取2次，每次40-60min，过滤，得麦芽提取液样品；或啤酒前处理：将啤酒采用超声处理10-20min，得啤酒样品；S2样品检测：取步骤S1得到的麦芽提取液样品或啤酒样品加入带捕集阱顶空自动进样器的顶空瓶中，加入磷酸二氢钠，所述顶空条件为：顶空炉温70℃，保温15min，针温度75℃，传输线温度85℃，阱低温40℃，阱高温280℃，干吹5min，阱保持4min，解吸0.2min，阱循环2次，载气压力137.5kPa；接着对顶空瓶中的样品进行浓缩，将浓缩后的样品加入气相色谱仪和氮化学发光检测器中检测；S3标准曲线绘制：用Tris-HCl缓冲液将浓度为5mg/L的N-亚硝基二甲胺标准液稀释，稀释成浓度为0.05μg/L、0.1μg/L、0.25μg/L、0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L的N-亚硝基二甲胺标准液，分别吸取5m上述标准液加入顶空瓶中，接着加入5g磷酸二氢钠，密封，检测，将NDMA的峰面积(X)与所对应的样品浓度(Y)做线性回归，外标法定量，绘制标准曲线回归方程。进一步地，所述步骤S1中Tris-HCl缓冲液的添加量是麦芽总质量的3-4倍。进一步地，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为8.2-8.6。进一步地，所述Tris-HCl缓冲液的pH值为8.5。进一步地，所述步骤S2中气相色谱仪中毛细管色谱柱的条件为：柱压105kPa，解析压力175kPa，解析时间2min。进一步地，所述步骤S2中气相色谱仪的条件为：进样口温度100℃；柱温箱初始温度40℃，保持8min，35℃/min速率升至250℃保持10min。进一步地，所述步骤S2中氮化学发光检测器的条件为：氧气流量为8-10cm3/min；燃烧器温度为450℃，真空度为10-12kPa。本发明采用了捕集阱顶空-气相色谱-氮化学发光检测器(HSTrap-GC-NCD)法检测麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺(NDMA)的含量，该检测方法在样品前处理过程中具有操作简单、耗时短、不涉及有机溶剂，环保的优点。而且本发明的检测方法采用磷酸二氢钠作为添加盐，可以增加样品中NDMA的响应程度，可以有效的降低麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检出限，提高该检测方法对NDMA的检测灵敏度。本发明的检测原理是：利用氮化学发光检测器热解室中双等离子体催化裂解产生NO基团，NO在一定的压力和温度下，与过量的臭氧发生光化学反应，生成激发态的NO*，当激发态的NO*返回到常态NO2时，产生近红外荧光，释放出光子，参加反应的NO浓度与反应过程中产生的荧光强度(或光子能量)成正比的原理。将检测得到的光信号进行数据处理，检测出样气中的NO含量，从而计算出样品中的NDMA含量。除此之外，本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法还可以应用于其他粮食作物、茶叶等农产品及其延伸产品的检测，具有良好的应用前景。总之，本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法，与现有技术相比具有如下优势：1)本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法在样品前处理过程中具有操作简单、耗时短、不涉及有机溶剂，环保的优点；2)本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法对N-亚硝基二甲胺的检测灵敏度高，检测结果重复性强，是一种检测结果可靠、检测成本低的N-亚硝基二甲胺的检测方法。附图说明图1为采用硫酸铵作为添加盐的N-亚硝基二甲胺标准溶液的响应色谱图；图2采用磷酸二氢钠作为添加盐的N-亚硝基二甲胺标准溶液的响应色谱图。具体实施方式以下通过具体实施例进一步描述本发明，本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行的变更、组合或替换，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，且包含在本发明的范围之内。实施例1、麦芽中N-亚硝基二甲胺的检测方法S1麦芽前处理：将20g整粒麦芽置于pH值为8.5的Tris-HCl缓冲液中，所述Tris-HCl缓冲液的添加量是麦芽总质量的3倍，在温度为40℃的条件下超声提取2次，每次50min，过滤，得麦芽提取液样品；S2样品检测：取步骤S1得到的麦芽提取液样品加入带捕集阱顶空自动进样器的顶空瓶中，加入磷酸二氢钠，所述顶空条件为：顶空炉温70℃，保温15min，针温度75℃，传输线温度85℃，阱低温40℃，阱高温280℃，干吹5min，阱保持4min，解吸0.2min，阱循环2次，载气压力137.5kPa；接着对顶空瓶中的样品进行浓缩，将浓缩后的样品加入气相色谱仪和氮化学发光检测器中检测；所述色谱仪中毛细管色谱柱的条件设置为柱压105kPa，解析压力175kPa，解析时间2min，进样口温度100℃；柱温箱初始温度40℃，保持8min，35℃/min速率升至250℃保持10min；所述氮化学发光检测器的条件设置为：氧气流量为8cm3/min；燃烧器温度为450℃，真空度为10kPa。S3标准曲线绘制：用Tris-HCl缓冲液将浓度为5mg/L的N-亚硝基二甲胺标准液稀释，稀释成浓度为0.05μg/L、0.1μg/L、0.25μg/L、0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L的N-亚硝基二甲胺标准液，分别吸取5ml上述标准液加入顶空瓶中，接着加入5g磷酸二氢钠，密封，检测，将NDMA的峰面积(X)与所对应的样品浓度(Y)做线性回归，外标法定量，绘制标准曲线回归方程。实施例2、啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测方法S1啤酒前处理：把啤酒采用超声处理15min，得啤酒样品；S2样品检测：取步骤S1得到的啤酒样品加入带捕集阱顶空自动进样器的顶空瓶中，加入磷酸二氢钠，所述顶空条件为：顶空炉温70℃，保温15min，针温度75℃，传输线温度85℃，阱低温40℃，阱高温280℃，干吹5min，阱保持4min，解吸0.2min，阱循环2次，载气压力137.5kPa；接着对顶空瓶中的样品进行浓缩，将浓缩后的样品加入气相色谱仪和氮化学发光检测器中检测；所述色谱仪中毛细管色谱柱的条件设置为柱压105kPa，解析压力175kPa，解析时间2min，进样口温度100℃；柱温箱初始温度40℃，保持8min，35℃/min速率升至250℃保持10min；所述氮化学发光检测器的条件设置为：氧气流量为8cm3/min；燃烧器温度为450℃，真空度为10kPa。S3标准曲线绘制：用Tris-HCl缓冲液将浓度为5mg/L的N-亚硝基二甲胺标准液稀释，稀释成浓度为0.05μg/L、0.1μg/L、0.25μg/L、0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L的N-亚硝基二甲胺标准液，分别吸取5ml上述标准液加入顶空瓶中，接着加入5g磷酸二氢钠，密封，检测，将NDMA的峰面积(X)与所对应的样品浓度(Y)做线性回归，外标法定量，绘制标准曲线回归方程。试验例一、N-亚硝基二甲胺的响应试验1、试验材料：N-亚硝基二甲胺标准溶液、硫酸铵和磷酸二氢钠。2、试验方法：取浓度为10μg/LN-亚硝基二甲胺标准溶液5mL作为检测样品，分别采用硫酸铵和磷酸二氢钠作为添加盐检测N-亚硝基二甲胺标准溶液，检测方法参考实施例1的检测方法，观察加入不同盐的检测方法对N-亚硝基二甲胺标准溶液中N-亚硝基二甲胺的响应程度。3、试验结果：试验结果如图1和图2所示。其中：图1为采用硫酸铵作为添加盐的N-亚硝基二甲胺标准溶液的响应色谱图，图2为采用磷酸二氢钠作为添加盐的N-亚硝基二甲胺标准溶液的响应色谱图。从图中可知，加入磷酸二氢钠的N-亚硝基二甲胺标准溶液的响应程度比硫酸铵高，添加磷酸二氢钠作为添加盐可以有效提高N-亚硝基二甲胺检测方法的准确度。试验例二、麦芽和啤酒中N-亚硝基二甲胺的检出限试验1、试验方法：采用实施例1和实施例2的检测方法检测并绘制工作曲线，以基线噪音的3倍计算出麦芽提取液样品和啤酒样品中N-亚硝基二甲胺的检出限。2、试验结果：试验结果如表1所示。表1麦芽提取液样品和啤酒样品中N-亚硝基二甲胺的校准曲线和检出限校准曲线相关系数检出限(μg/kg)实施例1Y＝4.951+149x0.99980.200实施例2Y＝4.673+152x0.99990.035由表1可知，N-亚硝基二甲胺在0.05-2μg/L范围内，其浓度与峰面积呈线性关系，线性相关系数为0.9998-0.9999。而且本发明提供的检测方法对麦芽样品中的N-亚硝基二甲胺的检出限为0.200μg/kg，对啤酒样品中的N-亚硝基二甲胺的检出限0.035μg/kg，是一种理想的N-亚硝基二甲胺的检测方法。试验例三、N-亚硝基二甲胺检测方法的重复性试验1、试验方法：采用实施例1的检测方法，通过对同一麦芽提取液样品加入4μg/L的N-亚硝基二甲胺标准物质重复4次试验，计算其相对标准偏差(RSD)，2、试验结果：试验结果如表2所示。表2麦芽提取液样品中N-亚硝基二甲胺的重复性试验结果由表2可知，本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺检测方法的4次重复性试验的相对标准偏差为5％以内，其RSD值仅为1.93，说明本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺检测方法的检测结果可重复性高，检测结果准确、可靠。试验例四、N-亚硝基二甲胺检测方法的加标回收试验1、采用实施例2的检测方法对市售的6种品牌的啤酒进行检测，并进行加标回收试验。2、试验结果：试验结果如表3所示。表3市售啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测结果及加标回收率NDMA含量(μg/L)加标回收率％样品10.1190.25样品20.1294.24样品30.1092.78样品40.1396.22样品50.1291.24样品60.1095.10由表3可知，本发明提供的麦芽或啤酒中N-亚硝基二甲胺检测方法的加标回收率在75-93％之间，符合国家检测标准。当前第1页1 2 3