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离子色谱法同时测定食品中的三种甜味 剂和两种防腐剂

引言
食品中人工合成添加剂的使用情况,关系到食品的安全,是食品卫生监 测的重要内容[1,2]。近年来,随着食品工业技术不断发展,食品中往往添加多 种甜味剂和防腐剂以发挥协同效应[3],这却给监督检验工作带来一定难度。为 了使食品质量监督工作能够及时有效的开展,迫切需要准确灵敏的方法同时 测定多种添加剂。
本文研究的三种甜味剂(甜蜜素、安赛蜜、糖精钠)和两种防腐剂(山 梨酸钾、*),均有国标测定方法,但测定条件不同,不能实现同时 检测。其中,甜蜜素国标测定方法为气相色谱法[4],但其前处理方法比较复 杂,干扰因素多[5]。甜蜜素的分析也可采用液相色谱法,紫外检测,但信 号较弱,灵敏度低[6]。通常需采用柱前衍生的方法以增强紫外信号的强度,但 同时增加了样品前处理步骤,且不能同时测定其它甜味剂
这五种物质分子中都带有易电离的阴离子基团,因此可通过阴离子交换 分离,电导检测器检测[7],因此离子色谱作为合适的测定方法得到很快发展。 本方法采用ionpac as17-c阴离子交换色谱柱,通过淋洗条件优化,使用两 阶等浓度氢氧化钾淋洗液洗脱,使待测离子和样品基体获得了良好的分离效 果,在多种食品测定中获得了成功的应用。
测试条件
仪器:赛默飞戴安ics 3000离子色谱系统; 分析柱:ionpac as17-c,250 mm×4 mm; 保护柱:ionpac ag17-c,50 mm×4 mm; 柱温:30 ℃; 淋洗液源:带有cr-atc的egc ii koh; 淋洗液:koh(淋洗液在线发生装置产生)梯度淋 洗,0~13 min,6 mmol/l;13.1~23 min,70 mmol/l; 23.1~26 min,6 mmol/l 流速:1.00 ml/min ; 定量环:25 µl; 检测方式:抑制型电导检测器,asrs 300 4 mm抑 制器,外接水抑制模式,抑制电流为175 ma。
样品前处理
酒类和非乳饮料样品稀释100倍,并调整ph至9-10, 分别过0.22 µm滤膜和c18小柱后进样,碳酸类饮料需提 前超声脱气。
蜜饯和腌菜样品,粉碎后取样品2 g,加入20 ml超 纯水,以300 r/min震荡1小时,静置后取上清液稀释10 倍,并调整ph至9-10,分别过0.22 µm滤膜和c18小柱后 进样。
果冻和糕点样品,取样品2 g,加入20 ml超纯水,在 90 ℃水浴中加热10 min,静置后取上清液稀释10倍,并 调整ph至9-10,分别过0.22 µm滤膜和c18小柱后进样。
结果和讨论
色谱柱的选择及淋洗液梯度条件优化
选择 ionpac as17-c烷醇季铵型功能基的氢氧根体系 色谱柱,其具有较强的亲水性和较高的柱效,在实验中 展现了*的分离性质,使待测物质与多种类型样品的 基体峰实现分离,并且峰型尖锐,提高了分析灵敏度。 as17-c的柱填料基质是无孔的evb-dvb聚合物[8],单位 体积的离子交换功能基数量少,使用的淋洗液浓度低,使 得保留很强的安赛蜜和糖精钠在70 mmol/lkoh条件下能 较快洗脱。
本实验待测物质中三种为弱保留离子,两种为强保留 离子,保留性质区别显著,因此采用两阶等浓度的淋洗 液,低浓度淋洗完成后立即切换到高浓度,可以大限度 的节省分析时间,并在两阶分析中获得平稳的基线和良好 的峰型。(图1)为五种添加剂标准溶液分离谱图,标准 溶液中还加入了7种常见无机阴离子,以及甲酸、乙酸、 乳酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、酒石酸、草酸这些食品 中常见有机酸,从图中可见这些常见阴离子和有机酸出峰 位置大多集中在6分钟以前和15至17分钟范围内,与待测 物质实现了良好的分离。
样品前处理方法优化
食品大多成分复杂,必须经过净化去除可能造成色谱 柱污染的成分,再进入离子色谱分析系统。c18前处理柱 对有机化合物有良好的吸附作用,样品溶液通过前处理柱 时,与c18填料极性相近的有机物被保留,极性差别较大 的成分则随样品溶液流出前处理柱。待测的几种甜味剂和 防腐剂同时带有有机基团和可离子化基团,在中性和偏酸性条件下,电离受到抑制,在c18前处理柱上有一定保 留。将样品溶液的ph值调整至9-10,可促进酸根基团的 电离,增强其极性和在水溶液中溶解能力,减弱与c18前 处理柱的相互作用,从而获得良好的前处理回收率。
线性、检出限和定量限
以峰面积进行定量,本测定方法在浓度范围 0.2~1 mg/l内具有很好的线性,五种物质线性相关系数 均在0.999以上。 以信噪比3:1为检测限,10:1为定量限,表1中列 出了五种物质的小检出浓度和小定量浓度。离子色 谱电导测定安赛蜜、糖精钠、山梨酸钾、*的检 出限与hplc方法紫外检测检出限接近,而甜蜜素的灵敏 度则远高于非衍生化hplc方法,且略高于衍生化hplc 测定甜蜜素的灵敏度 [9,10]。
食品卫生规范规定白酒中禁止使用任何添加剂,本方 法的较高灵敏度和同时测定的优点,尤其适合这类禁止任 何人工合成添加剂加入的食品质量测定。有些食品中同时 使用多种甜味剂和防腐剂,并需要遵守《食品添加剂使用 卫生标准》中添加剂*。使用本方法可以通过一次 进样获得多种待测物含量,大大提高分析效率。
实际样品分析
检测了市场上购买的多种食品,这些样品中添加剂 检测结果列于表2。图2为某食品样品溶液和样品加标溶 液分析谱图,由图中可见基体峰多集中在6分钟之前和 15~18分钟范围内,很好的避开了待测物质的出峰区域。 绝大多数食品都可以达到图中展示的分离效果,基本没 有干扰峰存在。食品工业中添加剂加入量需要达到一定 浓度才能起到预期效果,如果谱图中存在一些出峰位置 较近的极小的干扰峰,则可认为是共存未知干扰物
本次实验测定的所有食品中检出添加剂成分均与产 品包装上标明成分一致,含量在规定使用范围内。
向样品中添加一定浓度的混合标准溶液,经过稀 释过柱等样品前处理,制成的样品溶液中加标浓度为 1 mg/l。在相同条件下测定样品加标溶液,并计算加 标回收率,9种食品样品中5种添加剂的加标回收率在 88%-109%之间。
结论
本文开发的离子色谱测定食品中三种甜味剂和两种 防腐剂的方法,前处理方法简便,回收率好。测定方法 快速,灵敏度高,基体干扰小,适用的食品类型范围 广,为食品质量检测提供了一种方法。
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