食品防腐剂的检测新技术进展
食品防腐剂的检测新技术进展
严蓓蓓,孙芸,熊晓辉
(南京工业大学制药与生命科学学院,南京 210009)
摘要:食品中防腐剂的定性定量检测越来越受到关注。文章综述了食品中防腐剂定性定量检测方面的研究进展,详细介绍了几种新的预处理技术(包括固相萃取、固相微萃取、亚临界水萃取等)以及新的检测技术(包括液相色谱-质谱联用、红外光谱、毛细管胶束电动色谱、微乳液毛细管电动色谱、生物传感器等),为食品中防腐剂的便捷、准确检验提供参考。
关键词:食品安全;防腐剂;预处理;检测
中图分类号:TS202·3 文献标识码:B 文章编号:1000-9973(2008)06-0020-04
全世界农副产品、果蔬等食品因腐烂变质而引起的经济损失十分巨大。为了保证食品的品质,防止腐败变质,添加防腐剂是一个重要的手段。
长期以来,在食品工业中都习惯于使用化学合成品作为食品的防腐剂,如苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类和对羟基苯甲酸酯类等,若超标使用会对人体产生毒副作用。因此,考虑到食品的安全问题,防腐剂的定性和定量的检测就显得尤为重要,在国内外也受到了高度重视。防腐剂的种类很多,其前处理技术和检测方法各有不同,本文就各种较新的前处理和检测方法进行综述。
1 样品前处理新技术
样品的前处理方法是对样品中的预测组分进行预分离、浓缩(富集)、纯化、衍生化等,将采集的样品转化成适合于各种色谱分析测定的形态。除国标上常规方法:有机溶剂萃取、过滤、离心等技术外,近年来开发了一些新技术,如固相萃取、固相微萃取、亚临界水萃取等。
1·1 固相萃取
固相萃取(SPE)最早在20世纪70年代提出,现代SPE方法采用长约2~3 cm的聚丙烯小柱,采用高效、高选择性的硅胶及键和硅胶。与传统的液-液萃取(LLE)相比,SPE简化了样品处理步骤,减小了对样品定量造成的偏差,并能减少有害溶剂用量,且处理费用也相对降低。
SPE在国内外食品分析领域已经作了大量的研究和应用。陈发河等[1]首次报道了采用固相萃取-反相高效液相色谱法同时测定食品中常见的8种食品添加剂,苯甲酸、山梨酸、糖精钠、安赛蜜、柠檬黄、日落黄、胭脂红、苋菜红,被测样品经AccuBondODS-C18固相萃取柱处理后进样,经反向高效液相色谱测定,其平均加标回收率在78.1%~112.5%之间,相对标准偏差小于5%。Gonzalez等[2],用固相萃取法分离食品中的5种防腐剂,苯甲酸、山梨酸、对羟基苯甲酸甲酯、乙酯和丙酯。
发现填料为苯乙烯二乙烯基苯聚合物的SPE柱具有最好的分离效果,提取液用气相色谱测定,其平均加标回收率在92%~103%之间,RSD为4%。
Gonzalez等[3]利用固相萃取-气相色谱分离和测定了黄油、奶酪等食品中的防腐剂苯甲酸、山梨酸钾等。使用XAD-2作为吸附剂,2-丙醇作为洗脱剂,有效地去除了干扰物甘油三酯,进而用SPE柱分离、气相色谱进行分析检测,加标回收率在92.8%~102.5%之间。此法运用了较先进的自动化SPE,避免了人为误差,准确度较高。
1·2 固相微萃取
固相微萃取(SPME)采用一种略似进样器的装置,用一根涂布多聚物固定相的熔融石英纤维从液/气态基质中萃取待测物;然后将富集了待测物的纤维直接转移到色谱仪中,通过一定的方式解吸附,然后进行分离分析。SPME具有集采样、萃取、浓缩、进样于一体,避免引入多步误差等优点,其最大的亮点是不使用有毒有机溶剂。
目前,SPME技术在食品领域的应用非常广泛。刘杨岷等[4]采用固相微萃取气相色谱法分析了酱油中的对羟基苯甲酸乙酯,采用PDMS萃取头对羟基苯甲酸乙酯进行了测定,重复性好,干扰少,灵敏度高,加标回收率在97.2%~103.4%之间,可用于酱油中对羟基苯甲酸乙酯的快速监控分析。Dong等[5,6]优利用顶空固相微萃取法同时检测调味品和饮料中的苯甲酸和山梨酸,调味品中苯甲酸和山梨酸的检测限分别为1·22μg/L和2μg/L,R2分别为0·9994和09986,对饮料中山梨酸和苯甲酸的检测也同样具有较高的灵敏度和精确性。
1·3 亚临界水萃取
近年来,超临界流体萃取(SFE)的研究十分活跃,超临界流体萃取技术大都采用超临界的CO2作为萃取剂,用于萃取非极性或低极性化合物的效果较为理想,但对萃取极性较强的物质则有一定困难。于是,亚临界水作为一种新的样品预处理萃取剂渐渐受到重视。亚临界水萃取能改变萃取温度,改变水的极性,可以选择性的萃取样品基体中的不同极性的有机化合物,而且它是采用纯水作萃取剂,不用或很少用有机溶剂,因此它对环境没有污染或污染很少,符合“绿色化学”的要求,这为它的应用开辟了一个新的领域。王耀和陆晓华[7]分别考察了温度、时间、萃取剂组成对肉制品中亚硝酸盐萃取效率的影响。结果表明:萃取温度120℃,萃取时间15 min,萃取溶液为5 mL硼砂饱和溶液和20 mL去离子水为最佳萃取条件。与国标法的预处理过程相比,亚临界水萃取具有试剂用量小、萃取效率高,萃取精密度好的优点。
2 检测方法
2·1 液相色谱-质谱联用
液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)是近几年发展起来的新技术,其结合液相色谱对复杂基体化合物的高分离能力和质谱独特的选择性、灵敏度、相对分子质量及结构信息于一体,为食品质量检测提供了有效的分析手段。
在实际分析工作中常常会遇到成份复杂的样品,可能含有与被检测项目化学性质相近的物质,这些杂质会对被检测物质带来干扰,容易造成假阳性或假阴性结果。许秀敏[8]等利用此技术建立了高效液相-质谱联用仪检测几类食品中山梨酸、糖精钠的方法,线性良好,r=0·9999,加标回收率在92%~105%之间,尤其是某蛋白口服液,用液相色谱检测到其中含有山梨酸钾,用质谱法定性后,排除其为干扰杂质,从而确保了检测的准确性。Yukiko[9]等也用质谱定性、高效液相色谱定量测定了面粉中化学性质相近的的苯甲酸和过氧化苯甲酰,回收率分别为91·3%和96.0%~99·3%。
2·2 红外光谱
红外光谱由于特征性强,预处理比色谱法简单、便捷,普适性强,并可对微量样品进行测试,因此它是分析鉴定的有效方法。该技术应用于食品安全检测虽然较短,但由于它在鉴定食品中有害物质等化合物的结构方面的特点,尤其是气相色谱-傅里叶变换红外光谱(GC-FTIR)技术的出现,使得红外光谱技术在食品安全检测中的应用越来越广泛。
倪昕路[10]等运用傅里叶变换红外光谱对微量样品进行定性,测定了标明纯度为99%的山梨酸钾样品中掺杂了苯甲酸或其钠盐,再经高效液相色谱配合分析,测定该样品中苯甲酸或其盐类的含量为37.11%,山梨酸或其盐类的含量为5.94%。红外光谱同样可用于定量分析。红外光谱有许多可供选择的特征波长,因此,气体、液体及固体均可利用红外光谱定量。回瑞华[11]等首次采用红外示差光谱定量分析奶粉中防腐剂苯甲酸钠的含量。苯甲酸钠的浓度在0~2.5 mg/g范围内吸光度与浓度之间呈良好的线性关系,可按标准曲线法进行定量分析。本法的回收率为103.6%,变异系数小于1.20,说明用红外示差谱法对奶粉添加剂苯甲酸钠进行定量分析是切实可行的,且方法简便、准确。
2·3 毛细管电动色谱
毛细管胶束电动色谱法(MEKC)采用表面活性剂(如十二烷基硫酸钠,SDS)在流动缓冲液内形成一疏水基内核,外部为带负电的动态胶束相,利用溶质具有不同的疏水性,因而在水相和胶束相(准固定相)间分配的差异进行分离,MEKC能分离中性溶质又能分离带电组分。MEKC检测的预处理简单、检测费用低、无有机溶剂的毒害和环境污染,且有检测迅速快捷、检测精度高。Ma-ry[12]用胶束毛细管电动色谱检测了食品中的多种添加剂,其使用混合的胶束体系十二烷基硫酸钠),胆盐,去氧胆酸钠,并加入有机溶剂,分离效果良好。Frazier等[13]人用胶束毛细管电动色谱同时检测碳酸饮料中的人工甜味剂、防腐剂、色素,采用水相和十二烷基磺酸钠作为胶束相,检测限为0·01 mg/mL,重现性好。
微乳液毛细管电动色谱(MEEKC)是在胶束电动毛细管色谱(MEKC)基础上发展起来的一种电动色谱新技术,分析的化合物比MEKC的更宽,分离效率更高,容量更大,尤其适合分析具有强疏水性的大环化合物。Mahuzier等[14]首次采用微乳液毛细管电动色谱法对羟基苯甲酸酯进行了分析测定,测定结果和HPLC法的测定结果基本一致,因此,MEEKC法可以应用于对羟基苯甲酸酯类防腐剂的常规质量控制检测。Huang等[15]用固相萃取-微乳液毛细管电动色谱法对食品中的7种防腐剂进行了检测,结果重现性良好,变异系数为0.64%~0.95%。
2·4 生物传感器
生物传感器主要由生物识别元件和信号转换器两大部分组成。生物识别元件又称感受器,由具有分子识别能力的生物活性物质(如酶、微生物、动植物组织切片)构成。信号转换器(如热敏电阻、光纤等)是一个电化学、光学或热敏检测元件。当生物识别元件与待测物发生特异作用后,所得产物(或光、热等)通过信号转换器转变成可以输出的电信号、光信号等,从而达到分析检测的目的。
Zhao等[16]运用带有预测电极的生物传感器检测了啤酒中的亚硫酸盐,此传感器有三方面组成:预测电极、酶层和检测电极。基于预测电极和检测电极之间的电流差异来检测亚硫酸盐,结果RSD<10%。Sezginturk等[17]利用含有亚硫酸盐氧化酶的植物组织匀浆生物传感器检测食品中的亚硫酸盐,线性范围为0.2×10-3~1.8×10-3M,用此法检测的结果同分光光度计检测的一致。
Erhan等[18]用涂布水银的玻璃状炭精电极生物传感器检测亚硫酸盐的含量,响应的线性范围为2×10-4~ 2·8×10-3M,精确度较高。Serge等[19]将细胞色素c硝酸盐还原酶固定在二氧化碳电极上制成的生物传感器,可用来检测硝酸盐的含量,其电极响应的线性范围是5. 4 ~43.4μmol/L,最小检测限为5.4μmol/L。Mo-rales等[20]使用石墨一聚四氟乙烯树脂一酪氨酸酶生物传感器来检测食品中的苯甲酸,此传感器的介质由连续相乙酸乙酯、分散相磷酸盐缓冲溶液、乳化剂十六烷磺基丁二酸盐组成的反胶束介质。由于苯甲酸能抑制酶的生物活性,故通过测定底物,间接的测定苯甲酸的含量,苯甲酸的检测限为9.0×10-7mol/L。与传统的分析方法相比,生物传感器具有选择性好、灵敏度高、不需要对样品进行前处理、分析速度快等优点,在生物过程、食品工业等领域有广阔的应用前景。
3 结束语
随着食品工业的发展,食品防腐剂已成为加工食品不可缺少的物质。同时食品防腐剂的安全性问题也成为公众关心的社会热点,而它们的检测方法也成为企业在制定行业标准时的一个参议问题。食品防腐剂的前处理技术和检测方法多种多样,选择最有效、便捷的前处理和检测方法,提高灵敏度,将会对整个食品检测领域起到推动作用,会在今后的应用中得到越来越多的重视。
（食品添加剂应用网）