食品合成防腐劑的檢測方法綜述

劉葉明　徐美娟　孫淑華　林景峰

摘要：隨著食品添加劑的廣泛應用，人們的食品安全意識逐步增強，對食品添加劑的關注度越來越高。在食品添加劑中最為重要的一類是防腐劑，如果其超劑量的使用，被人體吸收后會造成潛在危害。因此，出于監(jiān)測防腐劑濫用的目的，研究人員建立了許多有效的檢測方法，本文對食用合成防腐劑的提取凈化和檢測方法進行了全面綜述。

關鍵詞：防腐劑；檢測方法；食品；監(jiān)測

致病微生物極易對食品生產(chǎn)、運輸、包裝和消費等各個環(huán)節(jié)進行侵染，如果存在對致病菌繁殖有利外部條件（水分、pH值、溫度等），那么食品中諸如蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、無機鹽、維生素等有效成分，就會被致病菌利用并引起食品腐敗，食品防腐劑可以對致病菌繁殖起到抑制作用，因此，有效解決了食品變質(zhì)后產(chǎn)生的安全問題。其作用機理主要有以下兩個方面：其一，作用于微生物的細胞壁和細胞膜，比如苯甲酸及其鹽類，它們具有易滲透到細胞膜內(nèi)部的物理性質(zhì)，使細胞膜的通透性發(fā)生改變，導致微生物利用氨基酸的代謝過程放緩，從而達到防腐效果；其二，作用于與微生物代謝相關的功能蛋白及酶類，比如在微生物代謝中脫氫酶系統(tǒng)中，山梨酸及其鹽類具有抑制該系統(tǒng)中酶活性的功能，從而達到防腐的作用；又如，微生物細胞膜上的相關蛋白由于對羥基苯甲酸酯類的存在而變性，進而對微生物呼吸代謝鏈中相關代謝酶的活性產(chǎn)生抑制作用，而阻礙微生物繁殖。當今，食品中所添加的防腐劑主要以化學合成防腐劑居多，大量文獻研究表明，食品中的化學合成防腐劑使用過量，極易產(chǎn)生誘癌性、致畸性和食物中毒等問題，嚴重危害人們身體健康。因此，有必要對防腐劑的最大添加量進行嚴格監(jiān)管。

1 樣品的預處理方法

鑒于食品樣品的基質(zhì)組成比例相當復雜，如需要對其中的防腐劑進行分析，一般需要對待測樣品中的目標成分進行提取與凈化等預處理。

1.1 超聲波提取和液液萃取法

超聲波提取的原理是在空化作用的情況下，超聲波作用過程中產(chǎn)生的能量會傳遞到樣品中，樣品中所有分子運動速度會增加，樣品組分會快速溶解。液液萃取是利用待測樣品中各組分對所選萃取溶劑的溶解程度不同，從而達到分離待測樣品中各組分的目的。有學者采用超聲波提取和液液萃取的方式分別提取化妝品和食品中的防腐劑，然后采用色譜法進行定量分析。

1.2 熱解吸法

熱解吸法原理：首先將目標組分吸附到固相吸附劑，然后通過加熱的方式將其從固相吸附劑上解吸下來的方式，有學者采用固相萃取—熱解吸—毛細柱氣相色譜法同時測定飲料中的山梨酸和苯甲酸的含量。

1.3 超臨界流體萃取法

流體在超臨界狀態(tài)下，具有滲透能力較高和溶解能力較強的物理性質(zhì)，可以將其作為溶劑，利用其具有物理性質(zhì)來分離混合物中的目標組分。在分析化妝品中防腐劑時，有學者等利用超臨界流體萃取法成功萃取相關目標成分。

1.4 固相微萃取法

自20世紀90年代以來，該方法被作為一種無需使用溶劑并且快速靈敏的食品樣品預處理方法，具體的方式是通過將被廣泛采用的固相微萃取纖維涂于熔融石英絲表面，但該方法也存一些不足的地方：比如其涂層技術(shù)比較復雜、耐熱性比較差、吸附量比較有限等缺陷，使其在進一步應用受到制約。有學者通過在固相微萃取器中加入活性炭纖維體等材料，與傳統(tǒng)涂層方式相比，產(chǎn)生對目標組分更多的吸附量，并且制作工藝要求也比較低，使醬油中提取苯甲酸的測定方法大大簡化，并且該方法的準確度、精密度、回收率均大幅提高。在上述的食品樣品預處理方法中，由于固相微萃取法具有無溶劑使用，回收率高，精密度與準確度好等特點，是食品樣品預處理的發(fā)展趨勢。

2 食品合成防腐劑的檢測方法

目前，針對食品合成防腐劑的檢測方法，主要有薄層色譜分析法、毛細管電泳法、分光光度法、氣相色譜法及氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜法及液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法、兩點電位滴定法、單掃示波極譜法等。

2.1 薄層色譜分析方法

薄層色譜分析法（TLC—液相吸附色譜，在對羥基苯甲酸酯類的各合成產(chǎn)物進行分離的實驗中，有學者采用的固定相為普通硅膠，薄層色譜的展開劑為濃度比例為24∶5∶0.3的苯、乙酸乙酯和冰醋酸混合液，成功將未參與反應的酸與其酯分離，并測定了各合成產(chǎn)物中酯的生成率，該方法兼顧了柱色譜和紙色譜簡單快速的優(yōu)點，但其定量效果及重復性比較差。

2.2 毛細管電泳法

毛細管電泳的原理是：在高壓直流電場的作用下，在毛細管分離通道中，由于待測樣品中各組分之間的單位場強下離子遷移的速率和其分配行為存在差異，可以利用該性質(zhì)對樣品中目標組分進行分離。有學者采用毛細管電泳法成功測定了在液體藥物中的苯甲酸等防腐劑含量，此法具有預處理簡單、檢測時間短、檢測結(jié)果準確度高等優(yōu)點，但也有選擇性低等缺點。

2.3 分光光度法

2.3.1 紫外分光光度法 在近紫外波長區(qū)域，對于具有較強吸收峰的共軛型有機化合物中的苯甲酸和山梨酸，常規(guī)檢測方法是對苯甲酸和山梨酸用乙醚提取后，進行堿滴定，最后采用水蒸氣蒸餾紫外分光光度法測定。其測定步驟比較繁瑣且檢測時間長，檢測結(jié)果準確度也比較低。有學者對該方法加以改進，直接用乙醚萃取紫外分光光度法測定苯甲酸，改進后的方法具有檢測周期短，檢測結(jié)果準確的優(yōu)點，最低方法檢出限為1.00微克·克-1，加標回收率可達到98%。

2.3.2 熒光光譜法 對于具有Л電子共軛的不飽和結(jié)構(gòu)的芳香族化合物，當待測物接收以激發(fā)光光源提供的能量，會產(chǎn)生Л-Л能級躍遷的過程，即其基態(tài)分子獲得提供的能量后，會產(chǎn)生一個從基態(tài)到激發(fā)態(tài)躍遷的過程，而且當其從激發(fā)態(tài)重新回到基態(tài)時，其產(chǎn)生熒光的發(fā)射信號強度可以通過熒光檢測器捕捉，可以利用該性質(zhì)，通過測量苯甲酸的熒光發(fā)射強度對食品樣品中苯甲酸進行定量。有學者通過醋酸銨—醋酸緩沖溶液中加入待測防腐劑羥甲基甘氨酸鈉，其釋放的甲醛可以與乙酰丙酮反應，生成二氫吡啶衍生物，其在510納米顯示熒光性。因此，通過測定二氫吡啶衍生物的熒光發(fā)射強度，從而對防腐劑羥甲基甘氨酸鈉進行定量。

2.3.3 卡爾曼濾波法 卡爾曼濾波法是廣泛采用的多元校正算法。有學者分別將乙酸乙酯和Na2HPO4溶液作為萃取劑和反萃取劑，采用卡爾曼濾波法、多波長線性回歸法和比值導數(shù)波譜法對醬油、食醋中的山梨酸和苯甲酸進行檢測并分析對比結(jié)果。其中，在山梨酸和苯甲酸濃度產(chǎn)生較大差值時，卡爾曼濾波法的檢測結(jié)果比其余兩種方法準確度明顯提高，并且，該方法還可以同時監(jiān)測目標待測物中是否有干擾物質(zhì)存在。

2.3.4 導數(shù)熒光法 在對氨基苯甲酸和對氨基苯甲酸甲酯溶解到乙醇與正己烷混合溶液之后，它們便具有相互重疊的激發(fā)光譜與熒光光譜的波長范圍，可以通過導數(shù)熒光光譜法進行含量測定。有學者利用“零點交叉剝量法”在兩種化合物一階導數(shù)熒光光譜中的關系，可以同時測定對氨基苯甲酸和對氨基苯甲酸甲酯的含量，該方法不僅快速簡便，而又不需要分離待測的兩種物質(zhì)。

2.4 氣相色譜法及氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法

氣相色譜是一種通過柱色譜為吸附載體，以氣體為流動相的分離待測物質(zhì)的分析方法，有學者應用配備氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀檢測食品中的防腐劑，通過標準曲線外標法進行定量檢測，雖然在成本核算方面，常規(guī)的滴定法、紫外分光光度法、薄層色譜法等成本較低，但此設備具有更簡便、更靈敏、更精確的優(yōu)點。氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法是把氣相色譜的高效分離技術(shù)和能提供豐富待測物結(jié)構(gòu)信息的質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合的一種分析方法。有學者在對食品中羥基苯甲酸酯類物質(zhì)的測定中，通過中空纖維膜液相微萃取技術(shù)萃取目標成分，然后采用氣相色譜—離子阱質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析目標成分。

2.5 液相色譜法及液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法

液相色譜法具有應用范圍廣、分離效率高等特點，已經(jīng)作為食品樣品中分析防腐劑的最常用手段。有學者采用液相色譜分析方法測定藥合制劑與糖漿制劑的苯甲酸、山梨酸和對羥基苯甲酸酯類的含量，具有操作快捷，穩(wěn)定性好的優(yōu)點，并且在實際中藥日常生產(chǎn)流程的質(zhì)量控制工作中，該方法的準確度和精密度均能夠滿足實際的生產(chǎn)要求。有學者通過超臨界流體萃取技術(shù)對化妝品中的防腐劑和抗氧化劑進行萃取，采用液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法對目標化合物同時進行分析，其線性范圍在1×10-9～2×10-6之間，相對標準偏差值都小于18%，檢出限在4.7×10-9～142.0×10-9之間，該方法與常規(guī)方法相比，其具有較高的靈敏度與較好的選擇性，尤其適宜于痕量分析。

2.6 兩點電位滴定法

兩點電位滴定法作為一種快速準確定量苯甲酸鈉的新方法，可代替《中國藥典》中對于苯甲酸鈉含量的常規(guī)檢測。在極弱酸堿的環(huán)境中，常規(guī)的高氯酸非水滴定法在滴定終點之前的滴定曲線較為平坦，如果該過程存在較小滴定體積的變化，很難滿足pH值改變量在0.3以上的標準要求。有學者通過兩點電位滴定法很好地解決了上述問題，并將該方法與高氯酸非水滴定法進行對比，兩點電位滴定法檢測結(jié)果更為準確，并且在極弱酸堿的環(huán)境下，兩點電位滴定法可以作為一種新的檢測方法。

2.7 單掃示波極譜法

有學者應用單掃示波極譜法，對食品中山梨酸進行簡便測定。在該實驗的最佳條件下，單純聯(lián)氨或單純山梨酸均不起極譜波。當引入聯(lián)氨后，山梨酸可以快速與聯(lián)氨反應，并在Ep=1.26V處產(chǎn)生一個比較靈敏的極譜波。光譜掃描實驗也證實，與山梨酸的最大吸收波長255納米相比，會產(chǎn)生一個新的反應產(chǎn)物，其最大波長吸收峰在265納米處產(chǎn)生，并且該吸收峰紅移了10納米，吸光度達到原來的2倍。通過添加陽離子、陰離子和非離子表面活性劑后，該極譜波信號強度明顯減弱并直到消失，通過上述現(xiàn)象推斷，由于山梨酸與聯(lián)氨反應后生成酰肼產(chǎn)物，可產(chǎn)生一個新的吸收峰，該吸收峰可能導致的極譜波行為和吸附性特征。

3 展望

在食品等產(chǎn)品中，被添加的食品合成防腐劑通過阻止致病菌的繁殖等方式來延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。但是，一些食品廠家大量添加甚至濫用食品合成防腐劑，會給社會造成許多食品安全問題。因此，為了監(jiān)控合成防腐劑的使用量，研究人員開發(fā)了上述許多有效的檢測分析方法，其各有特點，基本能夠滿足對防腐劑監(jiān)控的要求。未來，在食品安全風險監(jiān)控中，需要一種更為簡便快速，準確可靠，易于向大眾推廣普及的檢測方法，尤其是面向偏遠地區(qū)非專業(yè)人員的定性、定量檢測食品合成防腐劑的方法，這需要研究人員合力研究。

作者簡介：劉葉明（1982—），男，碩士，從事食品檢測方法研究。E-mail：ymliu_bio@foxmail.com