李仲超

離子色譜法測定奶粉中多種磷酸鹽的研究

李仲超

引言

世界各國都將磷酸鹽類作為重要的食品配料和食品添加劑，廣泛應(yīng)用于肉制品、水產(chǎn)品、果蔬及制品、乳制品、焙烤制品、飲料及調(diào)味料等食品的加工過程中，可提高產(chǎn)品的保水性，抑制細(xì)菌，有助于減少營養(yǎng)成分損失，改善其色、香、味、形,在食品中是很重要的品質(zhì)改良劑[1、2、3]。

磷酸鹽類化合物檢測方法主要有鉬藍(lán)比色法、高效液相色譜法(HPLC)、核磁共振法(NMR)和離子色譜法[4、5]。離子色譜法較前幾種檢測方法,具有快速簡便、能同時分析多種陽離子或陰離子，靈敏度高、前處理簡單、檢測線性良好、方法的精密度和重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。目前國內(nèi)主要利用離子色譜測定水產(chǎn)品和肉制品中的多聚磷酸鹽[6、7、8]。近年，有報道以離子色譜法測定燕窩中的多聚磷酸鹽的研究[9]，但是，以離子色譜法測定奶粉與乳制品飲料中多聚磷酸鹽的研究未見有報道。我國已批準(zhǔn)使用的磷酸鈉鹽共8種,包括三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉及焦磷酸二氫二鈉等，依據(jù)離子色譜法的檢測原理，上述磷酸鹽類化合物在堿性條件下，均以正磷酸鹽、焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽或六偏磷酸鹽四種鹽類形式存在[10]。本研究注意到六偏磷酸鹽在使用過程中可能會分解為低聚磷酸鹽，如：正磷酸鹽、三聚磷酸鹽或三偏磷酸鹽等，因此在上述四種磷酸鹽的基礎(chǔ)上增加三偏磷酸鹽，即將正磷酸鹽、焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽、三偏磷酸鹽和六偏磷酸鹽共計(jì)五種磷酸鹽作為檢測研究對象，以建立奶粉中多種磷酸鹽離子色譜法檢測方法。

材料與方法

1.試劑和材料

磷酸鈉（Na3PO4）標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L)、焦磷酸鈉 （Na4P2O7）標(biāo)準(zhǔn)溶液 （100 mg/L)、三偏磷酸鈉[（NaPO3）3]標(biāo)準(zhǔn)溶液 （1000 mg/L),三聚磷酸鈉（Na5P3O10）標(biāo)準(zhǔn)溶液 （1000 mg/L)及六偏磷酸鈉[（NaPO3）6]標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000 mg/L)，均以各磷酸根離子濃度計(jì)，氫氧化鈉溶液（50 mmol/L），所有試劑均為優(yōu)級純。

2.儀器和設(shè)備

ICS-3000離子色譜儀（Dionex USA），包括電導(dǎo)檢測器，自動再生抑制器，氫氧化鈉在線淋洗液發(fā)生器，Dionex Ionpac AS11-HC 4 mm× 250 mm色譜柱 （帶Ionpac AG11-HC型保護(hù)柱4 mm×50 mm），自動進(jìn)樣裝置，可控溫超聲波清洗器，天平（感量為 0.1 mg和1 mg），離心機(jī)（轉(zhuǎn)速≥8000 r/min，溫度可調(diào)到4℃），0.45μm水性濾膜針頭過濾器，凈化柱（OnGuardⅡ RP柱）。

3.前處理及提取方法

對奶粉樣品多種前處理溫度試驗(yàn)表明，80℃提取30min測定值與新配置的標(biāo)準(zhǔn)品測定值最接近，因此，選擇80℃提取30min作為前處理?xiàng)l件。

反復(fù)搖晃和顛倒容器使樣品均一化，精確稱取2.5克樣品，以50 mmol/L氫氧化鈉溶液洗入50 mL比色管中，混勻定容至刻度，80℃超聲提取30min，每隔5min振蕩一次，確保固定相均勻分散。冷卻至室溫后，溶液經(jīng)濾紙過濾，取部分濾液于4℃下8000 r/min轉(zhuǎn)率離心10 min，取上清液2 mL稀釋至10 mL，取5 mL過0.45 μm水性濾膜及活化好的OnGuard RP柱，棄去前3 mL，接取后2 mL溶液供離子色譜測定。

4.離子色譜條件

色譜柱：Dionex Ionpac AS11-HC 4 mm× 250 mm（帶Ionpac AG11-HC型保護(hù)柱4 mm× 50 mm）。淋洗液：氫氧化鉀溶液，流速1.0 mL/min，梯度淋洗時間及氫氧化鉀濃度見表1。

表1 梯度淋洗條件的選擇

結(jié)果與分析

1.色譜柱、淋洗梯度和柱溫的選擇

分別對幾種色譜柱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，Dionex Ionpac AS11-HC色譜柱具有較高的柱容量，對OH-有著較高的選擇性，有利于多種磷酸根的分離。實(shí)驗(yàn)表明不適用等度淋洗，等度淋洗會出現(xiàn)比較明顯的托尾和三聚磷酸根與三偏磷酸根分離效果不佳等問題。按表1程序連續(xù)改變淋洗液的配比和濃度，改變被分離組分的分離因素，可使分離效果提高。

對五種不同磷酸根在不同柱溫下的分離情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)柱溫對正磷酸根、焦磷酸根和六偏磷酸根峰面積和峰高影響不大，但對三偏磷酸根和三聚磷酸根峰面積和峰高以及分離度有明顯影響，當(dāng)選擇柱溫為30℃時，兩種磷酸根相應(yīng)信號最強(qiáng)且能夠完全分離，五種不同磷酸根色譜圖達(dá)到最佳。濃度為10.0 mg/L的五種不同磷酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液分離色譜圖見圖1。

圖1 五種不同磷酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液（10.0 mg/L）色譜圖

2.方法的線性方程、線性范圍及檢出限

分別配制五種不同磷酸根的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液系列，按照上述優(yōu)化色譜條件進(jìn)行測定，將各組分的峰面積（Y）對濃度（X）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍，以10倍信噪比（S/N）對應(yīng)的濃度作為檢出限結(jié)果見表2。

表2 五種不同磷酸根的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍及檢出限

3.方法的回收率和精密度

對已知樣品分別添加不同濃度水平的磷酸根混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，6次試驗(yàn)平均回收率和精密度見表3。

表3 樣品中五種不同磷酸根添加回收率及精密度（n=6）

4.陰離子干擾試驗(yàn)

選擇硫酸根、氯離子、硝酸根、氟離子、溴酸根及亞硝酸根等幾種陰離子，溶液濃度分別為20 mg/L、20 mg/L、20 mg/L、0.5 mg/L、0.5 mg/L及0.5 mg/L,模擬實(shí)際樣品中的常見陰離子對五種多聚磷酸鹽的干擾進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)KOH液淋洗，上述陰離子在正磷酸根之前被洗脫，不干擾各多聚磷酸鹽的測定。模擬實(shí)際樣品中常見的食品添加劑如檸檬酸、苯甲酸或山梨酸對五種多聚磷酸鹽測定的干擾，添加量為10 mg/L,結(jié)果表明這些組分均未造成不干擾各多聚磷酸鹽的測定。

按本研究方法對市售奶粉進(jìn)行測定，只測出正磷酸鹽，其他多聚磷酸鹽未檢出。將本研究應(yīng)用于乳制品飲料和飲料類中測定多種磷酸鹽，適用性強(qiáng)，同樣獲得令人滿意的檢測效果。

結(jié)論

本研究建立的奶粉中多種磷酸鹽離子色譜法測定方法，可同時測定五種多聚磷酸鹽，即正磷酸鹽、焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽、三偏磷酸鹽和六偏磷酸鹽，方法檢測限低準(zhǔn)確度高，具備快速分析特點(diǎn)，能滿足國內(nèi)外食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量檢測要求。本方法亦可應(yīng)用于乳制品飲料或飲料類中多種磷酸鹽的測定。

（作者單位：廈門市質(zhì)量技術(shù)評審服務(wù)中心）

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