對于國標法檢測食醋中游離礦酸存在缺陷的探討

沈 瑤，史 娜，高麗華，侯彩云

（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083；2.北京市食品安全監控中心，北京100041；3.北京市食品釀造研究所，北京100050）

對于國標法檢測食醋中游離礦酸存在缺陷的探討

沈 瑤1，史 娜2，高麗華3，侯彩云1

（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083；2.北京市食品安全監控中心，北京100041；3.北京市食品釀造研究所，北京100050）

針對食醋中游離礦酸檢測的國家標準方法存在的假陽性率較高、顯色結果不易判定等缺陷，采用數字圖像采集等手段，對試紙的最佳顯色時間、最低檢出限、適用范圍進行了進一步的研究，并針對試紙法的應用提出了改進意見。關鍵詞：國標法，食醋，游離礦酸，缺陷

游離礦酸系指鹽酸、硫酸、硝酸等無機酸及草酸等有機酸[1]，屬非食用物質，常存在于工業用乙酸中。一些不法經營者使用工業用乙酸充當食用乙酸添加到食醋中，以降低生產成本，同時也將游離礦酸帶入食醋。2009年，工業用乙酸已被衛生部列入第三批可能違法添加的非食用物質和易濫用的食品添加劑“黑名單”中。相關標準規定，游離礦酸在釀造食醋、配制食醋、冰醋酸（食品添加劑）中均不得檢出[2-4]。目前，食醋中游離礦酸的檢測主要依照國家標準中的百里草酚藍試紙法及甲基紫試紙法進行。該方法具有快速、便捷等優點，但也存在著測定結果假陽性率較高、顯色結果不易辨別、試紙保存較困難[1，5]等問題。目前針對這些問題的討論只停留在現象觀察上，缺少更加深入具體的研究及數據支持。本研究通過數碼相機采集試紙法顯色信息，并通過軟件對顯色區域進行RGB分析，更加深入地研究試紙法的原理及顯色過程；同時進一步驗證了方法的檢出限及適用范圍；并對試紙法的使用提出了改進意見。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

百里草酚藍試紙、甲基紫試紙 實驗室依照GB/T 5009.41-2003《食醋衛生標準的分析方法》自制；鹽酸（36%～38%）、硫酸（98%）、硝酸（65%～68%）、磷酸（≥85%）、草酸 北京化學試劑公司，分析純；食醋樣品 市售。

數碼相機 佳能公司；移液槍 上海大龍醫療設備有限公司；三角架，毛細玻璃管。

1.2 實驗方法

1.2.1 試紙法顯色圖像的采集及分析 樣品的選擇：用兩種試紙分別檢測隨機購買的市售食醋100份，用肉眼比對的方法，從中篩選出顯色具有代表性的樣品，共6份（表1）。

圖像的采集：取食醋樣品，分別在百里草酚藍試紙、甲基紫上滴加適宜樣品量，從滴加樣品開始每隔30s進行一次圖像采集，5min后每隔1min進行一次圖像采集，10min后每隔5min進行一次圖像采集，共采集從滴加樣品開始到滴加樣品30min內的19個圖像。圖像采集環境為自然光照明，數碼相機關閉閃關燈并且固定拍攝距離、拍攝模式[6]。

表1 試紙法顯色食醋樣品基本信息列表Table 1 Basical information of vinegar sample by strips

表2 最低檢出限測定食醋樣品基本信息列表Table 2 Basical information of vinegar sample used to research minimum detectability

圖像的分析：使用PHOTO-SHOP軟件對采集的每一個圖像進行RGB分析，并記錄R值、G值、B值[7]。

1.2.2 試紙法最低檢出限的確定 樣品的選擇：用兩種試紙分別檢測隨機購買的食醋樣品100份，選擇其中百里草酚藍試紙顯色為淺黃色斑點、甲基紫試紙顯色為紫色斑點的樣品。考慮其釀造方法、總酸濃度的差別，篩選食醋樣品6個（表2）。

不同種類游離礦酸的人為添加：分別取一定量的濃鹽酸、濃硫酸、濃硝酸、濃磷酸、草酸溶液于100mL容量瓶中，用上述食醋樣品定容，混勻，得到不同濃度梯度的人為添加游離礦酸食醋樣品[8]。其中鹽酸、硝酸、磷酸食醋溶液的濃度梯度均為0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mol/L，硫酸食醋溶液的濃度梯度為0.04、0.06、0.1、0.2、0.3、0.4mol/L。

試紙法檢測人為添加游離礦酸的食醋樣品：分別對上述食醋樣品按國家標準方法進行游離礦酸的檢測，對于百里草酚藍試紙出現紫色斑點判定為陽性；對于甲基紫試紙出現藍色斑點判定為陽性。每個樣品進行平行實驗3次，觀測人員3人，當三人中有兩人或兩人以上判定為陽性時，認定為陽性。出現陽性的樣品中游離礦酸的最低濃度即為該種游離礦酸的最低檢出限[9-10]。

2 結果與討論

2.1 試紙法檢測食醋中游離礦酸最佳觀測時間的確定

2.1.1 肉眼分析 通過肉眼觀察，隨著時間的推移，6個樣品百里草酚藍試紙的顯色結果隨樣品的不斷蒸發而呈現不斷變淡的趨勢。在整個顯色變化的過程中，雖然色調的變化并不明顯，但不同種類食醋在試紙上的顯色是多樣的，可見單通過國家標準中描述的“紫色”、“黃色”、“淡黃色”來區分顯然不夠明確。隨著時間的推移，甲基紫試紙的顯色結果隨時間幾乎沒有變化。

2.1.2 RGB分析（百里草酚藍試紙） R值變化情況（圖1）：隨著時間的推移，R值的變化幅度不大，均在10以內。15min后試紙顯色基本穩定，20min后試紙基本干透。G值變化情況（圖2）：隨著時間的推移，G值的變化幅度較大。在10min之前，G值呈現總體上升趨勢；10～15min，G值變化較為緩慢；20min后試紙基本干透。此外，將肉眼觀察結果與G值大小進行對照，發現G值越低，通過肉眼觀察樣品顯色越紫，即G值可以間接反映試紙的顯色情況。B值變化情況（圖3）：隨著時間的推移，B值的變化幅度較大，且大于G值。在10min之前，不同樣品B值變化趨勢不同。樣品1和樣品6，B值呈現總體上升趨勢，樣品2～樣品5，B值呈現先上升后下降趨勢，極值點分別出現在5、7、5、4min；在10～15min，B值變化較為緩慢；20min后試紙基本干透。

圖1 R值隨時間變化圖Fig.1 Display the trend of R value over time

圖2 G值隨時間變化圖Fig.2 Display the trend of G value over time

當R值不變，G值、B值同時增加時，顯色向偏紅發展；當R值不變，G值增加，B值減少時，顯色向偏黃發展，故綜合分析，在測定最初的10min內，樣品1和樣品6呈現出相同的顏色變化趨勢，樣品2～樣品5呈現出相同的顏色變化趨勢。這一現象可以通過百里草酚藍試紙的測定原理來解釋。

堿性百里草酚藍試紙的測定原理為：食醋與試紙接觸后首先發生顯色反應，接著食醋中的酸與試紙中的堿發生中和反應，在這一變化過程中試紙的顏色由紫變黃，若食醋中含有過多游離氫離子，則試紙不變黃，一直呈現紫色。

對于樣品1，該食醋中有機酸含量較為豐富，初始pH較高，故試紙一直呈現黃色，樣品6則與其恰恰相反，該食醋中含有游離礦酸，初始pH較低，故試紙一直呈現紫色。樣品2～樣品5中有機酸種類并不豐富，初始pH較樣品1低，故試紙先略顯紫紅色，隨著時間的推移試紙又逐漸變為黃色。

綜上所述，選擇滴加樣品后15min對樣品進行觀察，此時中和反應已基本完成，試紙顯色也基本穩定。

圖3 B值隨時間變化圖Fig.3 Display the trend of B over time

2.2 由RGB值變化分析試紙法檢測食醋中游離礦酸假陽性率高的原因

通過試紙顯色過程中RGB值的變化分析可以看出，觀察試紙顯色的時間點的確定對結果判定的影響較大，過早觀察顯色結果可能會造成誤判為陽性。

被檢樣品滴加量過大，也會對檢測結果造成影響，提高假陽性率。

此外，相比較釀造食醋，配制食醋的測定出現假陽性的可能性較大；相比較低酸度食醋，高酸度食醋的測定出現假陽性的可能性較大。而市售白醋通常既是配制食醋又具有較高的酸度，該類食醋體系緩沖性差，酸度過高，故較易在檢測中出現假陽性。

2.3 試紙法檢測食醋中游離礦酸最低檢出限的確定

不同種食醋加入不同濃度游離礦酸后的測定結果如表3所示。對于每一個樣品，百里草酚藍試紙與甲基紫試紙的靈敏度不同，百里草酚藍試紙比甲基紫試紙更為敏感。

對于不同種類樣品，同種試紙的最低檢出限存在差異，對于固態釀造食醋試紙最低檢出限高于配制食醋，且不同的釀造食醋之間也有差異。這可能與食醋體系的成分組成，特別是有機酸組成有關。有機酸組成越復雜，體系緩沖能力越好，試紙的最低檢出限越高。國家標準指出，百里草酚藍試紙的檢出限為5μg，這一檢出限，與樣品6的最低檢出限測定結果基本吻合。

對于不同種類游離礦酸，同種試紙的最低檢出限基本相同，沒有區分性。

表3 不同種類試紙最低檢出限（mol/L）Table 3 The minimum detectabilities of different strips（mol/L）

3 結論

本研究初步確定了試紙法在使用過程中的關鍵控制步驟——試紙顯色時間，在滴加適量樣品后15min對試紙顯示進行觀察可以在一定程度上避免結果判定出現假陽性。進一步探討了試紙法測定食醋中游離礦酸的最低檢出限，實驗表明，百里草酚藍試紙的靈敏度高于甲基紫試紙，且不同種類食醋對試紙的敏感度不同，無色配制食醋對試紙最為敏感。

試紙法由于具有快速簡便的優勢，在食品安全快速檢測中發揮著重要的作用。快速檢測僅對食品進行初步篩查，因此盡管百里草酚藍試紙的檢測結果可能出現假陽性，但還是比靈敏度較低的甲基紫試紙更適用于快速檢測。

對不同種類的食醋，即復雜程度不同的乙酸緩沖體系，簡單地通過試紙顯色來判斷氫離子是否增加，進而判斷食醋中是否含有成分、組成本來就不確定的游離礦酸，檢測原理本身存在著較為粗糙簡單的弊端。對于食醋中是否含有游離礦酸僅通過試紙法的初步篩選，結果并不十分可靠。建議建立更加精確的實驗室檢測方法，如液體閃爍法、2H核磁共振法、13C-同位素比質譜分析法、電感耦合等離子體發射光譜法、高效液相指紋圖譜法等[11-14]，并健全相關標準，對經試紙法篩選的樣品進行進一步實驗室儀器方法驗證，以完善檢測機制。

[1]王開校.關于一起由食醋中游離礦酸檢驗結果引起糾紛的思考[J].中華預防醫學雜志，2004，38（6）：414.

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Study on the limitation of GB method on detection of free mineral acid in vinegar

SHEN Yao1，SHI Na2，GAO Li-hua3，HOU Cai-yun1
（1.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China；2.Beijing Municipal Center for Food Safety Monitoring，Beijing 100041，China；3.Beijing Food Brewing Institute，Beijing 100050，China）

Some limitations were found in GB method on detection of free mineral acid in vinegar，like high falsepositive rate，hard to decide the results and so on.In this paper，the optimal time to decide the results，the minimum detectability and the applicable using scope were researched and some improved suggestions were put forward.

GB method；vinegar；free mineral acid；limitation

TS207.3

A

1002-0306（2012）03-0326-04

2011－01－18

沈瑤（1986-），女，碩士，研究方向：食品質量安全檢測技術。

北京市科學技術委員會2010年科技計劃項目（D101110047710001）。