毛細(xì)管電泳法測(cè)定食品中8種添加劑

楊桂君，高文惠*

(河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北省 石家莊 050018)

毛細(xì)管電泳法測(cè)定食品中8種添加劑

楊桂君，高文惠*

(河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北省 石家莊 050018)

為建立毛細(xì)管電泳法同時(shí)測(cè)定亮藍(lán)、香蘭素、山梨酸、苯甲酸、日落黃、新紅、莧菜紅、檸檬黃8種食品添加劑的分析方法。采用毛細(xì)管區(qū)帶電泳-紫外檢測(cè)法，以磷酸-硼砂緩沖體系為運(yùn)行緩沖液，于240nm波長處對(duì)飲料、果凍、蜜餞樣品進(jìn)行檢測(cè)，一次進(jìn)樣分析在8min內(nèi)完成。結(jié)果表明：該方法的線性范圍為2.5～1000μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)在0.9986～0.9998之間，平均回收率在85.2%～100.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)≤6.98%(n=5)，檢測(cè)限為0.25～10μg/mL。該方法操作方便，檢測(cè)快速，在食品添加劑的檢測(cè)上取得了令人滿意的效果。

食品；添加劑；毛細(xì)管電泳；紫外檢測(cè)器

隨著全球農(nóng)業(yè)和食品生產(chǎn)能力的日益發(fā)達(dá)，消費(fèi)者對(duì)食品的安全性提出了越來越高的要求。毛細(xì)管電泳(CE)兼有電泳和色譜技術(shù)的雙重優(yōu)點(diǎn)，而且擁有眾多的高效分離模式，可以滿足基體復(fù)雜的食品分析要求，再加上其與樣品前處理技術(shù)兼容性好，CE在食品安全分析方面的應(yīng)用日趨廣泛。由于食品添加劑長期過量攝入會(huì)給人們帶來危害，在我國食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中[1]，對(duì)食品添加劑使用范圍和最大使用限量均有規(guī)定，目前已有較多文獻(xiàn)[2-10]報(bào)道了采用HPLC法分離分析食品添加劑。但是國內(nèi)外文獻(xiàn)[11-15]報(bào)道的采用毛細(xì)管電泳對(duì)食品添加劑的檢測(cè)多是針對(duì)少數(shù)幾種，因此本實(shí)驗(yàn)擬建立一種采用CE同時(shí)分離分析多種食品添加劑的方法，以期為CE檢測(cè)食品中多種添加劑的研究提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

桔子味醒目飲料、果凍、阿膠貢棗 市售。

碳酸氫鈉、硼砂、磷酸二氫鉀、β-環(huán)糊精、氫氧化鈉、亮藍(lán)、香蘭素、山梨酸、苯甲酸、日落黃、新紅、莧菜紅、檸檬黃(均為分析純)。

1.2 儀器與設(shè)備

高效毛細(xì)管電泳儀 北京彩陸科學(xué)儀器有限公司；

HW-2000數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 上海千譜軟件有限公司；PHS-3C型pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司雷磁儀器廠；SK5200LHC型超聲波清洗器 上?？茖?dǎo)超聲器有限公司；溶劑過濾器 江蘇省建湖縣飛達(dá)玻璃儀器廠；0.45μm的微孔濾膜 上海興亞凈化器材廠；內(nèi)徑75μm彈性石英毛細(xì)管 河北永年光纖廠；AL104分析天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；DL-5低速大容量離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；SZ-93自動(dòng)雙重純水蒸餾器 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)溶液(150μg/mL)：分別取1mg/mL儲(chǔ)備液150μL，然后加入850μL水，混勻即可得150μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)液。

混合標(biāo)準(zhǔn)液：亮藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)液150μL；香蘭素、胭脂紅、莧菜紅、日落黃、檸檬黃標(biāo)準(zhǔn)液各30μL；苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)液100μL；山梨酸標(biāo)準(zhǔn)液10μL；然后加入620μL水，搖勻待測(cè)。

緩沖溶液的配制：4mmol/L的硼砂、11mmol/L的磷酸二氫鉀緩沖液，加入4mmol/L β-環(huán)糊精，用1mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH11。

1.3.2 樣品的前處理

飲料：經(jīng)超聲脫氣，除去二氧化碳，0.45μm的微孔膜過濾兩次，備用。

果凍：取5g果凍樣品，加水研磨，置于25mL的具塞量筒中，加水定容，劇烈振蕩后，分別取均勻的樣品2份放入4mL的離心管中，4000r/min離心10min。取上清液，過0.45μm的微孔濾膜，待測(cè)。

蜜餞：將蜜餞放進(jìn)搗碎機(jī)搗碎，取10g樣品放入研缽研磨后，加入20mL雙蒸水進(jìn)行溶解，攪拌均勻后提取上清液，將上清液經(jīng)0.45μm的微孔濾膜過濾后，方可上機(jī)。

1.3.3CE條件

內(nèi)徑75μm彈性石英毛細(xì)管50cm，有效長度44cm；分離電壓15kV；檢測(cè)波長240nm；進(jìn)樣時(shí)間為5s；為了提高重現(xiàn)性，2次進(jìn)樣之間用0.1mol/L NaOH溶液沖洗2min，再用水沖洗2min，最后用緩沖液沖洗2min。

2 結(jié)果與分析

2.1 電泳條件的確定

2.1.1 檢測(cè)波長的選擇

不同檢測(cè)波長物質(zhì)的響應(yīng)信號(hào)不同，通過紫外光譜掃描可知，8種食品添加劑的最大吸收波長在210～350nm之間。苯甲酸的最大吸收波長為225nm，且吸收范圍很窄，超過250nm吸收較弱，綜合考慮實(shí)驗(yàn)選擇240nm為檢測(cè)波長。

圖1 亮藍(lán)、日落黃、山梨酸、新紅的紫外-可見光譜掃描圖Fig.1 UV-visible scanning spectra of food blue 2, food yellow 3, sorbic acid and food red 10

圖2 苯甲酸、莧菜紅、香草醛、檸檬黃的紫外-可見光譜掃描圖Fig.2 UV-visible scanning spectra of benzoic acid, amaranth, vanillin and tartrazine

2.1.2 緩沖液種類的選擇

不同的緩沖液及其不同的配比產(chǎn)生的分離效果相差很大，本實(shí)驗(yàn)考察硼砂體系、磷酸鹽緩沖體系、硼砂與十二烷基硫酸鈉(SDS)混合體系、硼砂-磷酸鹽混合體系，并調(diào)節(jié)不同的pH值，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)單獨(dú)使用硼砂緩沖體系時(shí)新紅與莧菜紅不能分離；當(dāng)單獨(dú)使用磷酸緩沖體系時(shí)苯甲酸，山梨酸不能實(shí)現(xiàn)基線分離；然而在硼砂-磷酸鹽混合體系中8種添加劑均實(shí)現(xiàn)了基線分離，故選擇硼砂-磷酸鹽混合體系作為緩沖液。

2.1.3 緩沖液比例的選擇

硼砂-磷酸鹽混合體系作為緩沖液中硼砂與磷酸鹽5個(gè)不同的濃度比(分別為10:5、8:7、6:9、4:11、2:13)對(duì)8種添加劑進(jìn)行分離，結(jié)果表明，當(dāng)緩沖液的配比為4:11時(shí)，分離效果最佳，8種物質(zhì)均實(shí)現(xiàn)分離，且峰形尖銳、對(duì)稱。

2.1.4 緩沖液中添加劑的選擇

在緩沖液硼砂-磷酸氫二鉀濃度比為4:11條件下，向緩沖液中添加表面活性劑β-環(huán)糊精，添加量分別為2、3、4、5、6mmol/L?？疾毂砻婊钚詣┑奶砑恿繉?duì)8種添加劑色譜分離的影響，由于食品添加劑與β-環(huán)糊

精之間主客體相互作用不同，其添加量對(duì)分離效果影響不同，結(jié)果表明，8種添加劑隨著β-環(huán)糊精添加量的增多，遷移速率加快。當(dāng)添加量為4mmol/L時(shí)，8種添加劑實(shí)現(xiàn)了良好的分離。

2.1.5 操作電壓的選擇

在毛細(xì)管電泳中，分離電壓對(duì)分離度有很大的影響。在實(shí)驗(yàn)中確定5個(gè)水平13、14、15、16、17kV來進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，從13～17kV改變工作電壓，8種食品添加劑的遷移時(shí)間逐漸減少，電泳電流增加，各峰峰形變得尖銳。但是，電壓升高產(chǎn)生的焦耳熱增多，導(dǎo)致譜帶展寬，分離度下降，物質(zhì)之間不能實(shí)現(xiàn)完全分離，因此選擇電壓為15kV。

2.1.6pH值的選擇

毛細(xì)管的電滲流(EOF)對(duì)于pH值的改變很敏感，較高的pH值可以增大電滲流，提高分離速度但是電滲流的加快會(huì)使遷移時(shí)間縮短，各組分不能完全分離。此外，pH值改變影響化合物的解離程度，進(jìn)而影響其與固定相的作用，因此影響其保留值，進(jìn)而影響分離度，因此pH值對(duì)分離有較大影響。本實(shí)驗(yàn)考察緩沖液pH值在8～12范圍內(nèi)對(duì)遷移時(shí)間的影響(圖3)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在pH11時(shí)分離效果最好。

圖3 不同pH值條件下8種食品添加劑的保留時(shí)間變化Fig.3 Retention time of eight food additives under different pH conditions

圖4 8種食品添加劑在最佳條件下的CE分離圖Fig.4 HPCE chromatogram of eight food additives under optimized conditions

通過對(duì)各影響因素的考察，實(shí)驗(yàn)確定最佳電泳條件為4mmol/L的硼砂、11mmol/L的磷酸二氫鉀緩沖液，加入4mmol/L β-環(huán)糊精、pH11、λ=240nm、電壓15kV，在此條件下，8種食品添加劑在8min內(nèi)得到了良好的分離，分離效果如圖4所示。

2.2 線性范圍和最小檢出限

將8種食品添加劑分別配制成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳色譜操作條件下繪制8種食品添加劑的線性關(guān)系曲線。8種食品添加劑的線性方程、線性相關(guān)系數(shù)、線性范圍和最小檢出限見表1。

表1 8種食品添加劑的線性關(guān)系及最小檢出限Table 1 Standard curves for determining eight food additives by HPCE and their limits of detection

由表1可以看出，該方法的線性范圍為2.5～1000μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)≥0.9986，最小檢出限為0.25～10μg/mL。2.3樣品的測(cè)定與回收率實(shí)驗(yàn)

2.3.1 樣品的測(cè)定

按照1.3.2節(jié)方法處理樣品，然后在最佳的色譜條件下分別對(duì)醒目飲料、果凍和蜜餞進(jìn)行測(cè)定，采用外標(biāo)法定量。由圖5～7可知，在飲料樣品中檢測(cè)到苯甲酸、日落黃兩種食品添加劑，在果凍樣品中檢測(cè)到香蘭素，山梨酸、苯甲酸，蜜餞樣品中檢測(cè)到檸檬黃。除蜜餞外，在欲分離的幾種食品添加劑出峰處基本無雜質(zhì)干擾。

圖5 醒目飲料的色譜分離圖Fig.5 HPCE chromatogram of Smart orange-flavored beverage

圖6 果凍的色譜分離圖Fig.6 HPCE chromatogram of Xizhilang fruit-flavored jelly

圖7 蜜餞的色譜分離圖Fig.7 HPCE chromatogram of preserved date

2.3.2 回收率實(shí)驗(yàn)

表2 不同樣品的8種食品添加劑在不同添加水平回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=5)Table 2 Recovery rates of 8 food additives in different samples spiked at various levels (n=5)

采用本方法對(duì)飲料、果凍、蜜餞等樣品，在10μg/mL和150μg/mL兩個(gè)添加水平下，進(jìn)行添加回收率實(shí)驗(yàn)，其分析結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，該方法的平均回收率在85.2%～100.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)≤6.98%(n=5)。說明方法有良好的可靠性和精密度。

3 結(jié) 論

本研究建立了一種簡便、快速、靈敏、準(zhǔn)確的同時(shí)測(cè)定食品中8種添加劑的檢測(cè)方法。最佳操作條件為內(nèi)徑75μm彈性石英毛細(xì)管，有效長度44cm，工作電壓15kV，檢測(cè)波長240nm，進(jìn)樣時(shí)間5s，緩沖液為硼砂-磷酸緩沖液(濃度比4:11)，并添加表面活性劑β-環(huán)糊精4mmol/L。用該方法對(duì)飲料、果凍、蜜餞樣品進(jìn)行檢測(cè)。該方法的線性范圍為2.5～1000μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)≥0.9986，平均回收率在85.2%～100.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)≤6.98%(n=5)，最小檢出限為0.25～10μg/mL。

[1]GB/T 2760—1996 食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]王駿, 胡梅, 張卉, 等. 超高效液相色譜快速測(cè)定飲料中的16 種食品添加劑[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(2): 195-198.

[3]高文惠, 耿靜靜, 裴紅. 高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定食品中多種添加劑[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(9): 472-475.

[4]林欽, 黃紅霞. 高效液相色譜法同時(shí)檢測(cè)食品中十種食品添加劑[J].食品科學(xué), 2007, 28(11): 485-487.

[5]胡美珍, 王文錚, 張燕琴. 毛細(xì)管電泳法分離測(cè)定食品中的山梨酸、苯甲酸、糖精[J]. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2004, 33(3): 63-65.

[6]吳光斌, 呂禹澤, 陳發(fā)河. 反相高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定九種食品添加劑[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(11): 457-461.

[7]陳發(fā)河, 吳光斌, 林華玲, 等. 固相萃取-反相高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定多種食品添加劑[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2006, 6(6): 126-132.

[8]何云亞, 陸昱養(yǎng). 高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定食品中5種添加劑[J]. 中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2007, 17(4): 655-659.

[9]SAAD B, BARI F M, SALEH I M, et al. Simultaneous determination of preservatives (benzoic acid, sorbic acidm, ethylparaben and propylparaben) in foodstuffs using high-performance liquid chromatography [J]. Journal of Chromatography A, 2005, 1073: 393-397.

[10]TECHAKRIENGKRAI I, SURAKARNKUL R. Analysis of benzoic acid and sorbic acid in Thai rice wines and distillates by solid-phase sorbent extraction and high-performance liquid chromatography[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2007, 20: 220-225.

[11]HUANG H Y, SHIH Y C, CHEN Y C. Determining eight colorants in milk beverages by capillary electrophoresis[J]. Journal of Chromatography A, 2002, 959(1/2): 317-325.

[12]趙欣穎, 賈麗, 周曉晶, 等. 毛細(xì)管電泳法同時(shí)測(cè)定糖果中5種人工合成色素的含量[J]. 現(xiàn)代儀器, 2008(4): 58-60.

[13]MASAR M, KANIANSKY D A, MADAJOVA V. Separation of synthetic food colourants by capillary zone electrophoresis in a hydrodynamically closed separation compartment[J]. Journal of Chromatography A, 1996, 724(1/2): 327-336.

[14]RYVOLOVA M, TABORSKY P, VRABEL P, et al. Sensitive determination of erythrosine and other red food colorants using capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection[J]. Journal of Chromatography A, 2007, 1141: 206-211.

[15]王詠梅, 劉愷, 盧玉妹, 等. 毛細(xì)管區(qū)帶電泳法測(cè)定食品中山梨酸、苯甲酸和糖精的含量[J]. 食品科技, 2007(6): 227-229.

Determination of Eight Food Additives in Different Matrices by Capillary Electrophoresis

YANG Gui-jun，GAO Wen-hui*
(College of Biological Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

A method using high performance capillary electrophoresis (HPCE) with ultraviolet detection was developed for the simultaneous determination of eight food additives, i.e. food blue 2, vanillin, sorbic acid, benzoic acid, food yellow 3, food red 10, amaranth and tartrazine. The running buffer system used was composed of phosphoric acid and borax, and the detection wavelength was set as 240 nm. Different sample preparation methods were used for the determination of three chosen matrices, including Smart orange-flavored beverage, fruit-flavored jelly and preserved date. Once-off injection was accomplished in 8 min. The linear range of the developed method was between 2.5μg/mL and 1000 μg/mL, with a correlation coefficient ranging from 0.9986 to 0.9998. The average spike recoveries (n = 5) for these eight analytes varied from 85.2% to 100.3%, with a relative standard deviation of less than 6.98%. The limits of detection for them were between 0.25μg/mL and 10 μg/mL. Satisfactory results were obtained in determining the above matrices. This method has the benefits of convenient operation and rapidity.

food；additive；capillary electrophoresis；ultraviolet detector

TS202.3；O657.8

A

1002-6630(2010)18-0377-04

2010-06-09

河北省科技廳重大科技攻關(guān)項(xiàng)目(09227134D)；河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(10276902D)；河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(B2008000669)

楊桂君(1983—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称钒踩c分離科學(xué)。E-mail：yangguijun2@sina.com

*通信作者：高文惠(1963—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)槭称钒踩c分離科學(xué)。E-mail：wenhuigao@126.com