徐大瑋，畢玉琦，解恒杰，劉 睿

(1.山東省食品藥品檢驗研究院//山東省食品藥品安全檢測工程技術(shù)研究中心,山東 濟(jì)南 250103；2.山東省質(zhì)量技術(shù)審查評價中心有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

食品添加劑對于食品技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義，目前來說我國法律明確的具體食品添加劑的種類超過2 000種[1]。食品添加劑的使用和消費(fèi)情況。是食品工業(yè)和人們生活質(zhì)量的一個有效反饋[2]。世界各地均存在大量的食品添加劑消費(fèi)，從而使得食品添加劑的檢測技術(shù)。成為一項關(guān)乎國民安全的重要技術(shù)[3]。

香料、甜味素等食品添加劑的使用可以有效提高食物的口感，并能在相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。提高食物的營養(yǎng)價值，提高其存儲時間[4]。在法律規(guī)范內(nèi)使用食品添加劑，可以有效地提高食品技術(shù)和食品行業(yè)的發(fā)展程度，也能使得人們的生活質(zhì)量有所提高[5]。但是，違規(guī)使用食品添加劑，也對于人們造成嚴(yán)重的身體傷害和社會恐慌。“三鹿奶粉”的影響，依然多年不能消除。因此，對于食品添加劑的檢測技術(shù)，受到業(yè)內(nèi)的廣泛重視[6]。

如何快速有效地完成食品添加劑的檢測，規(guī)范檢測單位的檢測質(zhì)量，提高食品加工企業(yè)的質(zhì)量監(jiān)管效果，受到各界的重視[6]。我們利用氣相色譜技術(shù)，充分發(fā)揮其靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點，建立一種并行的食品添加劑檢測方法，該方法可以同時完成甜蜜素、丙酸、苯甲酸和山梨酸等多種食品添加劑的高效檢測。優(yōu)化后的檢測工藝，可以有效節(jié)省檢測過程中的資源，對于食品安全的監(jiān)管和食品加工的檢測方面，具有重要的意義。

1 基于氣相色譜的檢測技術(shù)

對于食品行業(yè)的監(jiān)管，由于受到設(shè)備、資金、技術(shù)等方面的限制，使得其檢測質(zhì)量不能得到有效地保障[7]。標(biāo)準(zhǔn)檢測方法由于效率低下，也會對食品行業(yè)的發(fā)展，造成一定的影響[8]。

對于食品添加劑的檢測，可以采用分光光度法、色譜法等[9]。色譜法主要包括氣相色譜、液相色譜和離子色譜等[10]。這些方法均能有效完成食品添加劑的檢測，但是分光光度計法的檢測精度較低，不能滿足檢測要求[11]。氣相色譜由于檢測效率高，檢測成本較低，發(fā)展迅速[12]。

利用色譜技術(shù)，可以對多種食品添加劑進(jìn)行并行檢測，整個實驗過程的工作流程見圖1。

圖1 氣相色譜并行檢測技術(shù)流程

通過在提取后的樣品中添加沉淀劑，從而將檢測樣品進(jìn)行分離[13]。提取濾液后分別通過添加不同的試劑進(jìn)行樣品處理，使得處理后的提取液。能夠滿足氣相色譜的檢測要求，進(jìn)而可以完成不同添加劑的檢測。通過對于工藝參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，利用該方法，可以同時完成甜蜜素、丙酸、苯甲酸和山梨酸等多種食品添加劑的高效檢測[14]。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料

實驗中使用的各種待檢測食品均購自某正規(guī)超市，采購的食品主要包括桃酥、蛋糕、果醬、糯米糕、餅干等。

實驗采用的色譜級試劑主要包括有正己烷、乙酸乙酯、甲醇、無水乙醇等。

實驗用的其他試劑均為分析純，包括鹽酸、硫酸、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅、亞硝酸鈉、氯化鈉等。

實驗采用的食品添加劑物質(zhì)信息見表1，實驗采用的添加劑均購自于天津科密歐。

表1 食品添加劑物質(zhì)信息

2.2 實驗設(shè)備

實驗中使用的儀器主要如表2所示。

表2 儀器設(shè)備

2.3 實驗條件與試驗步驟

2.3.1實驗樣品處理

稱取定量樣品置于離心管中，樣品質(zhì)量選擇為15 mg。對離心管中的樣品加純水進(jìn)行稀釋至30 ml，并進(jìn)行超聲處理，促進(jìn)其融合，超聲時間為18 min。對樣品中添加沉淀劑，分別加入亞鐵氰化鉀和乙酸鋅各3 ml，加蓋后通過混合儀進(jìn)行2 min振蕩和6 min 5 000 r/min離心處理。過濾后超聲脫氣處理10 min后靜置，獲取其分層后上部清液。

分別取出10 ml置于2支不同的比色管中。一支利用酸溶液進(jìn)行酸化，實驗采用1 ml的鹽酸作為處理溶液，酸化后加入正己烷，體積為5 ml?；旌虾蟮娜芤哼M(jìn)行渦旋振蕩后靜置分層，提取上清液待處理。另一支比色管中加入硫酸和亞硝酸鈉溶液，體積均為5 ml。冰浴30 min后加入正己烷，體積為5 ml，加入氯化鈉晶體5 g。充分混合后置于室溫，取其上清液備用。

將兩支比色管中提取出的上清液進(jìn)行混合，提取上層液體并通過濾膜過濾，得到待檢測液體。

2.3.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品的配制濃度要求來稱量實驗中需要的標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量，配置后的溶液濃度為10 mg/ml，由于不同的標(biāo)準(zhǔn)品對于溶劑的要求不同，因此需要根據(jù)實際情況來選擇水、甲醇、無水乙醇等溶劑。配制好的溶液需要低溫存儲，通常情況下保存完好的溶液有效期長達(dá)1年[15]。

將本實驗中所需要的多種防腐劑進(jìn)行配制成10 ml，濃度為1.0 mg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用乙酸乙酯為溶劑，對其進(jìn)行定容。

2.4 試驗方法

市面上的面包、糕點、食醋、果醬等商品幾乎都含有甜蜜素和不同的防腐劑，以提高其口感和保質(zhì)期。在本實驗樣品中添加不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度為100 μg/ml。

對混合后的溶液進(jìn)行多次檢測，取平均值，從而計算該被檢測物的回收率情況。選取不同的濃度點，對實驗樣品進(jìn)行測試，從而得到其線性方程和相關(guān)系數(shù)等。

2.5 實驗數(shù)據(jù)處理

每個實驗均采用5組平行數(shù)據(jù)取平均值的方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

3.1 前處理條件優(yōu)化

3.1.1沉淀劑的影響

對于實驗樣品的處理，需要添加不同的沉淀劑，以使樣品中的蛋白質(zhì)變成固體沉淀，從而與樣品進(jìn)行分離。實驗中常用的沉淀劑有多種，主要包括金屬的化合物溶液，乙醇等有機(jī)溶劑或者一些堿性混合溶液等。通過不同的沉淀劑進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)不同的沉淀劑效果相差明顯。亞鐵氰化鉀和乙酸鋅的混合溶液，對于樣品的沉淀速率較慢，且色譜分離效果較差。利用乙醇作為沉淀劑的樣品雖然可以具有很好的沉淀效果，但是在色譜分析中出現(xiàn)若干雜質(zhì)吸收峰，不利于本實驗。而采用亞鐵氰化鉀和硫酸鋅的混合溶液，不僅沉淀效果好，沉淀速率快，且無雜質(zhì)吸收峰，從而可以用于本研究的實驗沉淀劑。最終通過不同配比的對比，實驗選擇的沉淀劑為20%比例亞鐵氰化鉀和25%比例硫酸鋅的混合溶液。沉淀劑使用量的不同也會對于其沉淀效果造成影響。選取5 g樣品，對其添加不同質(zhì)量的沉淀劑，比較其沉淀情況，沉淀結(jié)果見圖2。

圖2 沉淀劑與沉淀時間的關(guān)系

由圖2可見，對于不同用量的沉淀劑使用情況，其沉淀時間具有明顯的區(qū)別。在沉淀劑用量低于2.5 ml的情況下，其沉淀時間均超過5 min，在沉淀劑更低的情況，其沉淀時間甚至超過了15 min。當(dāng)沉淀劑超過2.5 ml時，沉淀時間大幅下降，在對其進(jìn)行8 000 r/min 離心處理，離心時間5 min后，可以獲得高質(zhì)量的上清液。為了有效節(jié)省實驗的耗材成本，沉淀劑的劑量選擇為2.5 ml。

3.1.2試劑環(huán)境的影響

實驗過程中的衍生反應(yīng)發(fā)生在酸性環(huán)境中，通過改變實驗酸性試劑濃度，室溫下可以得到其與甜蜜素吸收峰面積的關(guān)系情況，見圖3。

圖3 硫酸與峰面積的關(guān)系

由圖3中可見，隨著反應(yīng)劑中硫酸從25 g/L提高至250 g/L，甜蜜素的吸收峰逐漸增加。當(dāng)超過250 g/L 之后，吸收峰的面積開始下降。

酸性環(huán)境的維持可以確保衍生反應(yīng)的順利進(jìn)行，同時硫酸可以與亞硝酸鈉發(fā)生反應(yīng)，從而生成該氣相色譜檢測中需要的亞硝酸，并為化合物反應(yīng)提供羥基。對于通常食品中約為0.20 mg/ml甜蜜素含量，采用250 g/L的硫酸可以滿足實驗要求。

3.1.3氣相色譜優(yōu)化

對于食品的并行檢測技術(shù)來說，色譜的效果決定了整個檢測的成敗，因此色譜柱的選擇至關(guān)重要。只有選擇了合適的色譜柱，才能保證樣品檢測的靈敏度、檢測分離度。

本實驗檢測內(nèi)容主要針對糕點、食物佐料等的食品添加劑情況，尤其是關(guān)于甜蜜素和防腐劑類的檢測，因此我們所比較和使用的色譜柱主要有三種，分別為HP-5、DB-wax和DB-17。在相同的溶液測試環(huán)境中，比較不同的色譜柱的檢測結(jié)果。

最終，HP-5色譜相比其他兩種色譜柱，其分離度更好，對于不同樣品的檢測結(jié)果也更合適，被選擇為本實驗的檢測色譜柱，填料部分為5%含量的苯基和95%含量的聚甲基硅氧烷。

同樣，對色譜柱中涉及到的溫度因素進(jìn)行比較，尤其是色譜柱的溫度可以影響待檢測物質(zhì)的出峰情況，因此需要密切關(guān)注。柱溫的升高有利于提高檢測效率，但是也會降低色譜的分離。

經(jīng)過多次實驗比較，最終確定色譜柱溫度為折線升溫形式，溫度曲線變化為75℃恒溫5 min，后升溫5 min，升溫至200℃恒溫3 min，繼續(xù)升溫2 min，升溫至250℃保持5 min。

3.1.4進(jìn)樣的優(yōu)化

對于進(jìn)樣的量來說，不能選擇太大，否則容易造成色譜柱檢測超載，形成峰形差或者色譜分離度差的情況。若進(jìn)樣量太小，則容易造成檢測靈敏度下降，部分待檢測組分出峰困難，從而影響檢測效果。最終實驗選擇分流進(jìn)樣方式，進(jìn)樣分流比為8∶1，從而使得雜質(zhì)峰較小，各檢測峰的分離效果較好。

對于進(jìn)樣口來說，其溫度要求要高于被分析組分的沸點，從而使得樣品進(jìn)入后能迅速氣化。然而過高的溫度會破壞樣品的結(jié)果，造成降解。根據(jù)經(jīng)驗，需要使得進(jìn)樣口溫度高于柱溫20～80℃。

樣品氣化的效果會嚴(yán)重影響色譜的檢測，氣化不徹底容易形成峰形變化、峰距加劇等情況，影響分離消耗。最終根據(jù)本實驗條件，選定進(jìn)樣口溫度為 220℃，該條件下分離效果良好。

3.1.5氣體流速的選擇

氣相色譜的檢測實驗主要涉及三種氣體：空氣、氮氣和氫氣?？諝獾淖饔脼橹?xì)怏w，因此其流速流量會影響到樣品檢測的靈敏度。氮氣作為載氣，其流速的不同會嚴(yán)重影響分離的效果。氫氣的流速會影響到整個樣品檢測的靈敏度。

根據(jù)實驗比較和氣相色譜的性能參數(shù)要求。最終確定氫氣流速為45 ml/min，空氣流速設(shè)置為450 ml/min，恒流模式下氮氣的最佳流速為2 ml/min。

3.1.6氣相色譜條件

本實驗的氣相色譜條件設(shè)定為：色譜柱選擇為HP-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，利用氫火焰光度檢測器進(jìn)行實驗檢測。實驗中的載氣為氮氣，流速選擇為2 ml/min，其他實驗中用到的氣體如空氣流速為450 ml/min，氫氣流速為45 ml/min。采取分流進(jìn)樣方式，進(jìn)樣分流比為8∶1。

3.2 回收率和RSD

選擇本實驗采購的不同實驗樣品，并分別添加100 μg/ml的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，相同實驗條件下，測定多次結(jié)果，取平均值，作為實驗測試數(shù)據(jù)。加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差的實驗結(jié)果見表3。

表3 加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差的實驗結(jié)果

表3的實驗結(jié)果表明，利用本實驗方法，其加標(biāo)回收率均超過83.9%，數(shù)值一般在83.9%～110%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)最小值為2.33%，最大值為9.02%。從而可以在數(shù)據(jù)上證明本并行檢測方法的有效性和精密度。

被測組分的回歸方程以及相關(guān)系數(shù)等見表4。

表4 被測組分的回歸方程以及相關(guān)系數(shù)

3.3 樣品的檢測

橫向比較了不同檢測樣品的測試結(jié)果，利用購自超市的桃酥等糕點和果醬等佐料情況，作出相應(yīng)的色譜檢測，從而獲得其添加劑的使用情況，實驗結(jié)果見表5。

表5 商品中添加劑測試結(jié)果 mg/kg

從實驗測試的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以看到，對于桃酥中，存在有丙酸0.97 mg/kg和甜蜜素0.33 mg/kg的添加劑使用。而餅干中除了含有丙酸2.35 mg/kg和甜蜜素1.58 mg/kg以外，還被檢測出使用了苯甲酸0.21 mg/kg。根據(jù)食品安全的規(guī)定，糕點類食品中，不應(yīng)存在苯甲酸，因此該添加劑屬于超范圍使用情況。其他檢測樣品中，生抽和果醋均含有丙酸、山梨酸和苯甲酸，生抽總添加劑的含量分別為0.28、2.35、0.22 mg/kg。而果醋中的含量為1.18、4.35、0.81 mg/kg，而花生則使用了甜蜜素2.05 mg/kg，果醬中含有山梨酸2.05 mg/kg和苯甲酸1.68 mg/kg，且還有對羥基苯甲酸甲酯1.35 mg/kg。

其中餅干和桃酥的色譜圖見圖4、圖5。

圖4 餅干的色譜圖

圖5 桃酥的色譜圖

3.4 與國標(biāo)的比較

取其中一份樣品利用本實驗方法與國標(biāo)方法進(jìn)行直接對比。以含有丙酸與苯甲酸、甜蜜素的餅干樣品為例，結(jié)果見表6。

表6 樣本測試結(jié)果對比 mg/kg

表6可知，本實驗方法與國標(biāo)方法盡管結(jié)果稍有不同，但是也與其相差不大，屬合理范圍之內(nèi)，證明本實驗方法有效。

4 結(jié)論

本實驗針對食品添加劑的并行檢測，利用氣相色譜技術(shù)，對于整個檢測過程進(jìn)行了優(yōu)化和處理。最終通過調(diào)整沉淀劑的使用、前處理參數(shù)的細(xì)化、色譜柱的選擇等條件優(yōu)化，得到滿足食品檢測的多種添加劑并行檢測氣相色譜方案，實驗結(jié)果證明本實驗方法的回收率高和相對偏差較低，對于待檢測添加劑具有很好的分離度和檢測精度。

通過食品樣品的測試驗證，證明不同食品均可通過氣相色譜的方法，同時檢測出多種添加劑。并在餅干樣品中檢測出不符合規(guī)定的苯甲酸，證明本實驗方法的有效性。本實驗方法可以大量節(jié)省資源，提高檢測效率，可以作為食品檢測領(lǐng)域的一種重要檢測手段。