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食品中甜蜜素检测方法研究进展

深蓝

2022/12/14

气质联用（GCMS）

摘要：指出了甜蜜素的使用，一方面摄入过量会对人体健康造成危害，另一方面也限制了我国食品的出口。为了进一步提高我国产品质量以及克服食品出口所遭遇的种种绿色壁垒，加强对甜蜜素检测研究势在必行。对国内外甜蜜素的检测方法进行了综述，并对其研究方法进行了展望。
　　1 引言
　　甜蜜素（Sodium Cyclamate）学名环己基氨基磺酸钠，是食品生产中常用的添加剂，其口感好、价格低廉，甜度是蔗糖的30～40倍[1，2]，而价格仅为蔗糖的3倍，自面世以来对人体是否有害长期有争议，某些国家如美国、英国、日本和东南亚等禁止作为添加剂使用，在我国，虽然仍然允许甜蜜素的使用，但是具有严格限量要求，根据我国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB2760-2011） [3]中对甜蜜素的添加量有明确准定，面包、糕点、饼干、复合调味料、饮料等的最大使用量为0.65g/kg，蜜饯为1.0g/kg，话梅、陈皮等为8.0g/kg。因此，一方面为了克服食品出口至美国、日本等国时，被要求产品中不允许添加甜蜜素而所遭遇的种种绿色壁垒，另一方面为了避免国内食品生产中出现甜蜜素的超范围或超量使用和保障人民身体健康，做好甜蜜素的监测工作，研究能够准确、快速测定食品中甜蜜素的方法是十分必要和具有现实意义的。本文就近年来国内外食品中甜蜜素检测的方法进行了综述，并展望了其发展方向。
　　由于食品的组成成分比较复杂，所以检测食品中甜蜜素有不同的前处理和测定方法。目前国内外食品中甜蜜素检测的方法主要有：比色法[4～6]、薄层层析法[7]、气相色谱法[8]、高效液相色谱法[9，12]、气质联用法[13，14]、液质联用法[15，16]和离子色谱法[17，18]，现综述如下。
　　2 理化检测法
　　2.1 比色法
　　比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法，常见的有可见分光光度计法和紫外分光光度计法。由于甜蜜素仅有微弱的紫外吸收，故需要先进行衍生化反应后，才能进行紫外测定，常用的衍生方法为氯化和重氮化。国标《食品中环己基氨基磺酸钠的测定》（GB/T 5009.97-2003）[4]中第二法采用的就是比色法之可见分光光度计法，其反应原理是在硫酸介质中环己基氨基磺酸钠与亚硝酸钠反应，生成环己醇亚硝酸脂，与磺胺重氮化后再与盐酸乙二胺偶合生成红色染料，在 550nm波长下测其吸光度，以标准对照品作标准曲线进行定量。
　　陈少波[5]等用乙酸乙酯在酸性条件下提取食品中的甜蜜素，再以碱性水反提取，加入过量的次氯酸钠将甜蜜素转变为N，N-二氯环己胺，溶于环己烷，在波长304nm处测定。结果表明，甜蜜素在0.2～1.0g/L范围内符合比尔定律，相对标准偏差2.66%～5.40%，平均回收率为95.0%～102.7%，食品中共存的苯甲酸、山梨酸、糖精钠在0～10.0g/L范围内，色素在0～20g/L范围内不影响测定，方法简捷、准确。
　　将甜蜜素中的氮转化为铵，在碱性条件下与水杨酸钠-次氯酸钠反应生成蓝色物质，用分光光度法测定吸光度进行定量。结果表明：吸光值与甜蜜素的含量在一定浓度范围内成正比，最大吸收波长为658nm，甜蜜素在0～16μg/mL范围内符合比尔定律，相对标准偏差2.74%～3.94%，平均回收率为94.12%～96.04%，方法准确可靠，易于掌握，适合饮料、蜜饯等食品中甜蜜素的测定。
　　比色法比较简单易行，是较早用于食品中甜蜜素的检测方法，缺点就是有颜色的物质容易形成干扰，促使结果不准确。
　　2.2 薄层层析法
　　薄层层析法是将吸附剂、载体或其他活性物质均匀涂铺在平面板（如玻璃板、塑料片、金属片等）上，形成薄层，把欲分离的样品点在薄层上，然后用适宜的溶剂展开，使混合物得以分离，根据比移值和显色斑深浅进行定性和半定量的方法。国标GB/T 5009.97-2003[4]中第三法采用的就是薄层层析法，其原理是试样经酸化后，用乙醚提取，将试样提取液浓缩，点于聚酰胺薄层板上展开，显色后，根据薄层板上环己基氨基磺酸钠的比移值及显色斑深浅，与标准比较进行定性、概略定量。
　　刘维华[7]等采用薄层层析法同时测定饮料、糕点中的甜蜜素和糖精钠，他们采用聚酰胺粉经200目筛后制成薄层，用7∶1∶2的正丁醇∶氨水∶无水乙醇为作为展开剂，用含0.04%溴甲酚紫50%乙醇溶液作为显色剂进行测定，结果表明：甜蜜素的最低检出量为3μg，色斑清晰稳定，与国标法测定结果无明显差异（P>005）。
　　3 色谱检测法
　　3.1 气相色谱法
　　气相色谱法具有快速、简便、高灵敏度等特点一直是食品中甜蜜素检测的主要方法，国标GB/T 5009.97-2003[4]中第一法采用的就是气相色谱法，其测定原理是在硫酸介质中环己基氨基磺酸钠与亚硝酸反应，生成环己醇亚硝酸酯，再利用气相色谱法进行定性和定量。由于测定前需要先提取甜蜜素后才能进行亚硝化衍生，所以，众多研究者对国标中的样品前处理方法进行了大量的研究并提出了不少改进方法。
　　针对固体试样如凉果、蜜饯等试样制备方法需要研磨或透析，不仅操作繁琐，消耗人力大，时间长，且由于研磨样品时加入硅胶或海沙的量不明确，而这些固体物质占去一定的体积，使定容后的体积不能真正代表稀释体积，导致准确率低，为了克服这些缺点，白艳玲[8]等将食品中的甜蜜素经超声波提取衍生化后，用气相色谱法测定，结果表明：甜蜜素的检出限为0.018k/kg，在005g/L～160g/L范围内具有良好的线性关系，加标回收率为9400%～10300%，与国标中的研磨提取法比较无明显差异（P>005），方法简便、快速、明确，适用于批量样品的测定。　　3.2 高效液相色谱法
　　高效液相色谱法是在传统的液相色谱法基础上发展起来的，是以液体为流动相，利用高压输液系统，实现对试样分离和分析的检测方法，在数据处理上与气相色谱法相似。这种方法具有高分离速度、高分辨率、高效率和高灵敏度等优点，常被用于分析复杂基质中的甜蜜素。
　　目前已经开展了用紫外吸收检测器、二极管阵列检测器、示差折光检测器和蒸发散射检测器检测甜蜜素的研究。其中紫外吸收检测器具有较高的灵敏度，检出限为10ng，线性范围较宽，对流动相的流速和温度变化也不是很敏感，适用范围广，是高效液相色谱最常用的检测器，贺同欣[9]等将进出口饮料和果汁中的甜蜜素经次氯酸钠转化为N，N-二氯环己胺，正己烷萃取后，用配有紫外检测器的高效液相色谱法在波长314nm条件下测定，检出限为5mg/kg，回收率为102.8%～103.0%；苏建国[10]采用次氯酸衍生，0.02mol/L的乙酸铵和甲醇（90∶10）为流动相，在314nm检测波长条件下，利用高效液相色谱二极管阵列检测法分析风味饮料中甜蜜素含量，其整个分离过程在7min在完成，回收率为996%～1004%，方法快速准确；徐烨[11]等采用高效液相色谱-示差折光检测器法同时测定碳酸饮料中苯甲酸、山梨酸、糖精钠和甜蜜素的分析方法，结果显示，甜蜜素的检出限为1.3μg/mL，回收率为97.4%，线性范围为2.0～200μg/mL，方法准确度高、操作简单快速，普适性强，适合于实验室的日常分析检测；陈玉波[12]等以C18柱分离，0.01mol/L的乙酸铵和甲醇（80：20）为流动相，利用高效液相色谱-蒸发光散射检测法分析食品中的甜蜜素含量，结果显示，甜蜜素的线性范围为50～1000mg/L，检出限为1.0mg/kg，回收率为98.48%，方法准确度高、稳定性与重现性好且操作简单。
　　3.3 气质联用法
　　气质联用以气相色谱作为分离系统，质谱为检测系统，具有色谱的高分辨率和质谱的高灵敏度，被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。目前已有较多采用气质联用测定甜蜜素的研究报道。
　　王珮[13]等利用气质联用可以直接对有机物进行定性的特点，对国标法GB/T 5009.97-2003[4]中的气相色谱法的原理进行了探讨，结果显示无论何种条件下均无环己醇亚硝酸酯生成（提取环己醇亚硝酸酯的特征离子98、82、57），且反应产物不单一，在没有Cl-存在的情况下，主要产物有环己烯、物质X及环己醇；在Cl-存在的情况下，反应产物较为复杂，有环己烯、物质X、环己醇及各种氯代环己烷，研究认为此反应主要是脂肪伯胺的重氮化反应。胡强[14]等建立了一种对不同食品中低含量甜蜜素的快速气相色谱-质谱（GC-MS）检测方法，将不同样品（含蛋白、含脂肪等液、固体试样）经过除杂、超声波提取、衍生，然后经GC-MS定性、定量测定，实验表明，该方法甜蜜素的检测限为40mg/kg，回收率为88.0%～108.0%，相对标准偏差小于7.16%，满足食品中低含量的甜蜜素检测要求。
　　3.4 液质联用法
　　液质联用又叫液相色谱-质谱联用技术，将色谱对复杂样品的高分离能力，与质谱具有高选择性、高灵敏度及能够提供相对分子质量与结构信息的优点结合起来，在药物分析、食品分析和环境分析等许多领域得到了广泛的应用，目前有不少利用液质联用法来检测食品中的甜蜜素的研究报道。
　　徐春祥[15]等利用液相色谱-质谱联用的方法对白酒中添加的甜蜜素进行了定性定量分析，结果显示，甜蜜素的线性范围为0.02～2.0mg/L，检出限为0.01mg/L，回收率为92.5%～98.7%，相关系数为0.9995，该方法测定甜蜜素不需要对样品衍生化，方法简便，检测灵敏度高，适宜权威部门进行酒中甜蜜素的仲裁检测。徐琴[16]等建立了泡菜中禁用甜味剂甜蜜素的高效液相色谱-质谱测定方法，将泡菜样品用水提取、离心后采用液相色谱柱分离，质谱检测器检测，外标法定量，实验表明，该方法甜蜜素的线性范围为0.1～5.0mg/kg，检测限为0.1mg/kg，回收率为82.0%～97.3%，方法准确可靠。
　　液质联用法对甜蜜素检测限低，灵敏度高，前处理比较简单可靠，可以快速高效的对酒类等容易产生假阳性的样品进行检测，可以满足国外无残留检测要求的标准方法，具有较大的研究价值和应用推广价值。
　　3.5 离子色谱法
　　离子色谱法是液相色谱法中的一种，其主要通过电导检测器对阴、阳离子混合物进行常量和痕量分析，可用于分析在水溶液中能够解离成为阴、阳离子的物质，具有选择性好、灵敏度高等特点。邓永利[17]等建立了离子色谱-抑制型电导检测方法分离测定牛奶中的甜蜜素方法，实验结果表明，该方法甜蜜素的线性范围为3.0～80.0mg/L，检测限为0.05mg/L，加标回收率为90.1%～103.3%，且测定甜蜜素不需要对样品进行预处理，具有方法简便、稳定性好、重复性好和灵敏可靠等优点。钟志雄[18]等将样品经沉淀处理过滤后，采用离子交换-电导检测离子色谱法对食品中的甜蜜素和苯甲酸进行测定，结果表明，该方法线性范围广、相关性好，其中甜蜜素检测限为0.48mg/kg，加标回收率为90.4%～105.1%，相对标准偏差为0.2%～4.8%，与国标方法比较，具有准确度高、适用性较好的优点。
　　上述食品中甜蜜素的检测方法各有其适用范围和优缺点，实际操作时应根据自身具备的仪器设备条件和所需检测的食品种类要求来选择合适的检测方法。
　　2013年3月绿色科技第3期4 结语
　　甜蜜素是一种人工甜味剂，广泛应用于食品加工业，虽然国标中对其使用范围和限量作了明确规定，但是在实际中超量超范围使用时有发生，因此必须加强对其了解和检测，但是目前国标上所列出的甜蜜素的检测方法存在着容易出现假阳性、检出限不能满足检测要求等问题，特别是针对如葡萄酒、黄酒、白酒等化学组成及其复杂的产品，从而一方面影响了人民的身心健康，另外一方面也影响了国内这些产品的出口贸易，因此，在食品安全形势严峻的大局下，把好食品安全检测关非常重要，为了做好甜蜜素的监测工作，通过改进食品检测手段，研究快速、高效和灵敏度高的仪器设备及检测方法，将成为甜蜜素检测的发展方向。　　参考文献：
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