离子色谱法测定饮料中的七种食品添加剂
马国军
(萧山区质量计量监测中心,浙江杭州)
摘要:本文建立了一种用离子色谱-电导检测器测定饮料中丙酸、山梨酸、甜蜜素、苯甲酸、脱氢乙酸、安赛蜜,糖精钠的方法。样品调节pH至9-10后稀释定容过0.22um滤膜,固相萃取柱净化,ionPac AS17-C色谱柱分离,用梯度洗脱方式使待测组分分离,以电导检测器检测。用该方法检测上述七种食品添加剂前处理简单,回收率在94.2%到103.7%之间,RSD小于5%,检出限低,适合于饮料类液体食品中甜味剂、防腐剂的检测。
关键词:离子色谱;电导检测器;饮料;食品添加剂;
DETERMINATION OF SEVEN KINDS OF FOOD ADDITIVE IN BEVERAGE BY IORN CHROMATOGRAPHY
Ma Guojun
Xiaoshan District Quality and Measurement Monitoring Center, 311215, Hangzhou, Zhejiang
Abstract: This paper establishes a new method for ion chromatography with conductivity detector to detect additive in beverageincluding propionic acid, sorbic acid, sodium cyclamate, benzoic acid, dehydroacetic acid, Acesulfame-K, saccharin sodium. After adjusting the pH to 9-10 samples diluted to volume over 0.22um membrane, solid-phase extraction (SPE), ionPac AS17-C column chromatography using a gradient elution separation of the analytes to conductivity detector. The method used for detecting the seven kinds of food additives simple pretreatment method ,recoveries between 94.2% to 103.7%, RSD is less than 5%, low detection limit, suitable for detection sweeteners, preservatives in beverage
1.前言:
山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸、甜蜜素、糖精钠、安赛蜜、丙酸钠是饮料中常用的几种防腐剂和甜味剂。目前检测上述添加剂多采用气相色谱法[3,11~13]和液相色谱法[3,4~10],大多数测定方法只能测定一种或几种添加剂,不能实现一次进样同时检测,而很多饮料中往往含有多种食品添加剂,逐一检测费时、费力、效率又低。尤其是个别添加剂要经过柱前衍生才能进行检测,前处理步骤复杂,回收率较低,同时又不能同时测定其他添加剂。本次研究的七种添加剂分子中带有易电离的阴离子基团[2],可通过离子色谱阴离子交换色谱柱进行分离,电导检测器进行检测。特别是离子色谱法对样品前处理要求简单,可实现一次进样同时出峰,相比普通液相色谱,离子色谱省时省力,操作简便,不需配制缓冲溶液和有机溶剂,是一项无污染、低成本绿色的检测技术。
笔者采用简便的前处理,采用IONPACASl7-C阴离子色谱柱-电导检测器测定饮料中的上述7种食品添加剂,通过优化色谱条件,改进测定方法,建立适合测定饮料类食品中可形成离子态的食品添加剂。
2.材料和方法:
2.1材料:
仪器:ICS一2100离子色谱仪(美国,Dionex)配DIONEX EG40淋洗液发生器、电导检测器、ASRS300抑制器,超纯水制备系统(美国,PALL),RP柱
标准品:丙酸、糖精钠、山梨酸、苯甲酸标准物质(购自Alfa Aesar公司),安赛蜜、脱氢乙酸(购自Sigma Aldrich公司),甜蜜素(购自Tokyo Chemical),超纯水(电阻率18.2MΩ·cm)
样品:自购可乐、冰红茶、果粒橙
2.2方法
2.2.1标准溶液配制
称取丙酸、山梨酸、甜蜜素、苯甲酸、脱氢醋酸、安赛蜜、糖精钠等标准物质,以超纯水稀释,配制成浓度为1. 000 g /L标准储备液。按定量要求,各取上述标准储备液,配制成合适浓度的混标序列,以峰面积一质量浓度浓度绘制标准曲线。
2.2.2样品的前处理
碳酸饮料:样品经超声脱气(除CO2),调节pH至9-10,稀释20倍,用0.22mm滤膜过滤,过RP柱净化样液,弃去前3mL滤液,收集滤液上机测试。
茶饮料:样品调节pH至9-10,稀释20倍,经0.22mm滤膜过滤去除不溶物,过RP柱净化样液,弃去前3mL滤液,收集滤液上机测试。
果汁饮料:取样品5.00克于100mL容量瓶,加适量超纯水,调节pH至9-10后定容经0.22mm滤膜过滤,过RP柱净化样液,弃去前3mL滤液,收集滤液上机测试。
2.2.3色谱条件: IONPACASl7-C阴离子交换柱以及保护柱,采用淋洗液发生器产生的高纯KOH溶液为淋洗液,柱温为35.O℃,电导池温度35.O℃,流速1.0ml/min,进样200uL,梯度洗脱(见表1),以保留时间定性,峰面积外标法定量。
表1 淋洗液梯度洗脱浓度
Table1Eluent concentration gradient elution
时间(min) | 0.0 | 15.0 | 22.0 | 38.0 | 38.1 | 45.0 |
淋洗液浓度(mmol/L) | 4 | 4 | 20 | 65 | 4 | 4 |
3.结果与讨论:
七种被测离子在碱性情况下均以阴离子的形式存在,因此采用高效阴离子交换色谱法对其进行分离。由于被测离子疏水性较强,为了保证其能够合理的时间从色谱柱上洗脱,我们选择对OH-选择性强的烷醇季铵基的高容量阴离子交换分离柱IonPac AS17-C色谱柱。该分析柱改善了七种被测离子的峰型;IonPac AS17-C色谱柱柱容量相对较高,对于复杂样品的分析,有效地将被测离子与基体中其他离子进行分离
1.丙酸;2.山梨酸;3甜蜜素; 4.苯甲酸;5脱氢乙酸;6安赛蜜;7糖精钠 |
为考察该色谱条件的有效性,笔者尝试在标准溶液中加入样品可能含有的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进行干扰实验,从试验结果看,这些常见阴离子和有机酸出峰时间大多集中在6分钟以前、以及23-28分钟范围内,与待测物质基本能实现良好的分离,对测定不造成干扰。 图1:标准品色谱图
考察七种物质在0.2~50mg/l内峰面积与质量浓度的线性关系,根据定量要求,按2.2.1配制混合标准序列,以2.2.3色谱条件进行分析,得到线性方程,相关系数均大于0.9995,满足外标法定量要求;同时用3倍信噪比计算方法检出限,七种物质的最小检出浓度为0.026-0.082mg/L;使用浓度为5.0mg/l的混合标准溶液,重复进样6次,色谱峰面积相对标准偏差小于5%。结果见表2;
表2,七种添加剂线性相关系数、检出限、精密度
Table2Seven kinds of additives linear correlation coefficient, detection limit, precision
名称 | 线性方程 | 相关系数 | 检出限,mg/L | 精密度,% |
丙酸 | Y=0.4285-0.0076 | 0.9996 | 0.026 | 3.21 |
山梨酸 | Y=0.3417x-0.0069 | 0.9999 | 0.042 | 3.75 |
甜蜜素 | Y=0.3427x+0.0069 | 0.9998 | 0.045 | 2.12 |
苯甲酸 | Y=0.3575 x -0.0055 | 0.9999 | 0.036 | 3.67 |
脱氢乙酸 | Y=0.1755+0.0082 | 0.9995 | 0.082 | 4.12 |
安赛蜜 | Y=0.2284x-0.0014 | 0.9999 | 0.065 | 1.98 |
糖精钠 | Y=0.2168x-0.0033 | 0.9998 | 0.068 | 1.85 |
选取上述样品, 在测出其本底后, 分低、中、高三个加标水平往样品中添加混合标准溶液,与样品同样处理,测定加标样品的添加剂含量,每个加标水平平行测定3次,计算加标回收率,每个加标水平平均回收率均在94.2-103.7%之间。满足定量分析要求。
根据2.2.2前处理方法对不同样品进行前处理,以2.2.3色谱条件测定样品中的各添加剂含量;同时采用液相色谱法来测定上述7种食品添加剂,将两者结果进行比较,见表3。结果发现:两种方法相对偏差小于5%;甜蜜素的结果相对偏差比较大。究其原因,主要在于前处理,液相色谱测定甜蜜素必须经过衍生化等前处理,条件不易控制,难以保证待测组分的完全转化,造成待测组分损失。而离子色谱是样品直接水提或稀释进样,前处理简单,损失较少。
表3,样品测定结果与回收率
Table3,Determination results of samples and recoveries
项目 结果,mg/L | 丙酸 | 山梨酸 | 甜蜜素 | 苯甲酸 | 脱氢乙酸 | 安赛蜜 | 糖精钠 | |
离子色谱法结果 液相色谱法结果 | 可乐 冰红茶 果粒橙 可乐 冰红茶 果粒橙 | ND ND ND ND ND ND | ND 0.5028 0.3525 ND 0.5046 0.3575 | 1.5232 ND ND 1.4922 ND ND | 1.2777 ND ND 1.2636 ND ND | ND ND ND ND ND ND | 0.5012 2.0111 0.1250 0.5038 1.9817 0.1238 | ND ND ND ND ND ND |
4 结论
本文建立了离子色谱法同时测定饮料中丙酸、山梨酸、甜蜜素、苯甲酸、脱氢乙酸、安赛蜜、糖精钠等七种食品添加剂的方法。通过试验发现该方法检测灵敏度高,精密度和回收率好,操作简单、快速、准确性高、适用性强,大大提高了检测的效率,具有一定的实用价值。可以为饮料类食品中的食品添加剂测定提供参考。
参考文献
[1] GB2760-2007 中华人民共和国国家标准,食品添加剂使用卫生标准
[2]曾爱民. 淋洗液发生器离子色谱电导抑制法测定饮料中的添加剂[J], 现代科学仪器,2005( 5):64-65
[3]GB/T5009-2003中华人民共和国国家标准,食品检验方法 理化检验
[4] GB/T 23382-2009食品中丙酸钠、丙酸钙的测定 高效液相色谱法
[5]唐庆强,吕园园等.高效液相色谱法测定果汁中甜蜜素的含量[J],分析试验室,2009,28(12):215-216
[6]赵立峰,马国军等.高效液相色谱法同时测定酱菜中16种食品添加剂[J],理化检验-化学分册,2011,47(12):1478-1480
[7]陈青川,于文莲等.高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p]液相色谱法同时测定多种食品添加剂[/url][J],色谱,2001,19(2):105-108
[8]林钦,黄红霞.高效液相色谱法同时检测食品中十种食品添加剂 [J],食品科学,2007,28(11):485-487
[9]纪晓娜,崔振峰等.高效液相色谱法同时测定碳酸饮料中的几种添加剂[J], 长春工程学院学报(自然科学版),2010,11(l):120-122
[10]温志海,占春瑞等.液相色谱法测定酱油及其制品中甜蜜素的研究[J],检验检疫科学,2004,14(2):25-26
[11]蒋永祥,谈金辉等.气相色谱法测定果汁中甜蜜素的含量[J],分析试验室,2007,26(12):242-244
[12] 龚睿蓉.毛细管气相色谱法测定食品中丙酸钙[J], 粮油食品科技,2009,17(5):26-28