水產品中總磷和游離磷酸鹽含量及其變化規律的分析與研究

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(渤海大學化學化工與食品安全學院,遼寧省食品安全重點實驗室,遼寧錦州 121013)

水產品中總磷和游離磷酸鹽含量及其變化規律的分析與研究

柳鳳,馬占玲*,張靜,汪瑩,勵建榮

(渤海大學化學化工與食品安全學院,遼寧省食品安全重點實驗室,遼寧錦州 121013)

采用鉍磷鉬藍法對水產品中總磷和游離磷含量及其變化規律進行了研究。結果表明,不同水產品中總磷和游離磷的含量差異較大。凍蝦仁、凍花蜆子、凍帶魚、凍扇貝、海蜇皮,和凍魷魚圈六種樣品中總磷的含量在6.7995～0.4318g/kg范圍內,游離磷的含量在 0.1164～2.9605g/kg之間。凍蝦仁、凍帶魚、凍煮扇貝、凍魷魚圈四種樣品分別在冷水和在沸水中浸泡,它們中總磷和游離磷含量均呈下降趨勢,但在冷水中下降的速率低于在沸水中的。蝦仁在三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉和復合磷酸鹽中浸泡1.5h后發現,為使磷酸鹽在蝦仁上的殘留量不超過10mg/kg,且具有較好的保水性,它們的浸泡濃度應該控制在大于2%,小于3%的范圍內。鉍磷鉬藍法與磷釩鉬黃法比較,具有較高的靈敏度和較好的回收率。

水產品,總磷,游離磷,鉍磷鉬藍法

磷酸鹽是一種常用的食品添加劑,作為保水劑被廣泛應用于冷凍水產品中。磷酸鹽的持水特性能有效地提高水產品的保水能力,減少加工過程中解凍損失,使水產品的肉汁更豐富,口感鮮嫩[1-2]。但是,過量使用磷酸鹽不但會造成產品吸水過多,口感變差,而且食用過多磷酸鹽會對人體健康造成危害。人們如果長期大量攝入磷酸鹽,會破壞人體內鈣磷的平衡,產生甲狀腺腫大、鈣化性腎機能不全等副作用[3-4]。磷酸鹽超標問題一直困擾著國內外肉類行業,也是關注的焦點。但是,到目前為止,我國《食品添加劑使用衛生標準GB2760-2011》 尚未列出多聚磷酸鹽在未加工的冷凍水產品中使用標準。當前國內有些出口企業將為了保持水產品品質、提高經濟效益出現了過量添加情況,有的超過美國和國際食品法典(CODEX)規定最大殘留限量10g/kg(即1%),而被頻頻通報,因而形成貿易壁壘,嚴重影響我國出口企業的經濟利益。為了擴大貿易出口,在我國制定較全面的冷凍水產品磷酸鹽添加標準,消除與歐盟國家的食品貿易壁壘就顯得尤為重要。

磷酸鹽的檢測方法主要有離子色譜法[5]、薄層層析法和分光光度法[6-7]3種。離子色譜法具有準確的定性、定量和自動化批量檢測等優點,但只能測各種游離的磷酸鹽；薄層層析法具有儀器和操作簡單的優點,但難以準確定量；分光光度法可準確定量分析,是一種廉價、方便、快速的測定方法,其應用比較普遍。絕大多數測定磷的光度法都是以雜多酸的形式為基礎的。該類方法有磷鉬藍法、磷釩鉬黃法、磷鉍鉬雜多藍法等。其中磷釩鉬酸法為國標法,但是該方法在可見區靈敏度不及鉍磷鉬藍法。磷鉍磷鉬藍法是基于鉍與磷和鉬形成三元雜多酸(亦稱三元絡合物),該方法具有較高的靈敏度,常用于測定金屬或礦石中的磷元素,用于測定水產品中的磷酸鹽含量,尚未見報道。本文主要研究采用鉍磷鉬藍分光光度法測定水產品中的總磷和游離磷酸鹽,并對水產品中總磷和游離磷酸鹽隨實驗條件的變化規律進行了探究。為我國制定冷凍水產品中磷酸鹽的限量標準奠定基礎。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

凍蝦仁,凍花蜆子,凍帶魚,凍扇貝,海蜇皮,凍魷魚圈和鮮蝦均購于錦州市大潤發超市。

硝酸鉍Bi(NO3)3·5H2O分析純 天津市化學試劑三廠；磷酸二氫鉀分析純,95%乙醇分析純 天津市大茂化學試劑廠；鉬酸銨 分析純 天津化學試劑四廠；偏釩酸銨分析純 天津市致遠化學試劑科技有限公司；抗壞血酸分析純 天津市化學試劑三廠；濃硝酸、30%HO、三氯乙酸、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉(均為分析純) 天津市大茂化學試劑廠；分析過程中所有實驗用水均為經MILLI-Q純化的超純水。

紫外-可見分光光度計UV-1801 北京瑞利；KQ2200型數控超聲波清洗機 河南兄弟儀器設備有限公司；MSD-2200λ微波消解儀 新儀微波化學科技有限公司,上海SinEo。

1.2實驗方法

1.2.1 顯色條件的探究

1.2.1.1 最大吸收波長的確定 在50mL容量瓶中分別加入2mL 50μg/mL的磷標準溶液,3mL 2g/L的硝酸鉍溶液,5mL 50g/L鉬酸銨,1mL 20g/L抗壞血酸,稀釋到刻度線后,放置10min。

將顯色體系在400～780nm波長范圍內進行掃描,確定最大吸收波長。

1.2.1.2 鉬酸銨最佳用量的確定 在6只50mL容量瓶中分別加入2mL 50μg/mL磷標液,3mL 2g/L硝酸鉍,1mL20g/L VC,改變鉬酸銨的用量,放置10min,在700nm波長下測定?？疾煦f酸銨的用量對測定結果的影響。

1.2.1.3 抗壞血酸用量的影響 在6只50mL的容量瓶中,分別加入相同量的磷標準溶液,硝酸鉍和鉬酸銨溶液,改變抗壞血酸的用量,考察抗壞血酸的用量對吸光度的影響。

1.2.1.4 溶液酸度的影響 取若干只50mL容量瓶,分別加入1mL 50μg/mL磷酸二氫鉀溶液,0.2mL2g/L硝酸鉍溶液,1.5mL50g/L鉬酸銨溶液,20g/L抗壞血酸溶液,改變硝酸的用量,考察酸度對顯色效果的影響。

1.2.1.5 硝酸鉍用量的影響 在若干只50mL容量瓶中分別加入0.5mL 50μg/mL磷標準溶液,1.5mL 50g/L鉬酸銨,2mL 20g/L 抗壞血酸,改變硝酸鉍的用量。考察硝酸鉍的用量在實驗結果的影響。

1.2.2 樣品前處理方法

1.2.2.1 微波消解 將樣品攪碎,準確稱取1.0g左右樣品于消解罐中,加入8mL濃硝酸,進行微波消解。消解液在加熱板上趕酸至2mL左右,定容至50mL,用于測定樣品中的總磷。

1.2.2.2 超聲波提取 將樣品攪碎,準確稱取2g左右的樣品于100mL燒杯中,加入15mL超純水,放置10min,加入5mL三氯乙酸(250mg/mL),將燒杯放入超聲波清洗器中超聲萃取90min,靜置并冷卻至室溫,過濾,將濾液定容至50mL容量瓶中。采用超聲萃取法測得樣品中游離的磷酸鹽。

1.2.3 磷鉍磷鉬藍法測定樣品 準確移取一定體積的待測試樣于50mL容量瓶中,依次加入3mL2g/L的硝酸鉍溶液,1.5mL50g/L鉬酸銨溶液,搖勻后加入1mL20g/L 抗壞血酸,加去離子水稀釋至刻度線。以無磷液為參比,于700nm波長下測定吸光度,根據標準曲線進行定量分析。

1.2.4 樣品中總磷和游離磷隨浸泡時間變化規律的探究 將樣品攪碎,每種樣品分成幾份放入冷水和100℃沸水中浸泡不同時間,將樣品除水,測定樣品總磷和游離磷的隨浸泡時間的變化規律。

1.2.5 經多聚磷酸鹽浸泡后鮮蝦仁中總磷殘留量的研究 將鮮蝦去皮后,分成若干份,分別用不同濃度的三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉浸泡1.5h后,測定保水率和磷酸鹽的殘留量。

2 結果與分析

2.1顯色條件的探究

2.1.1 最大吸收波長的確定 將顯色體系在400～740nm波長范圍內進行掃描,測得最大吸收波長為700nm。本實驗選定測量波長為700nm。

2.1.2 鉬酸銨最佳用量的確定 在2mL 50μg/mL磷標液中,加入的其它試劑的量一定,考察鉬酸銨的用量對測定結果的影響。實驗結果表明隨著鉬酸銨用量的增加,吸光度不斷增大。當鉬酸銨的用量超過1mL后,吸光度基本保持不變。這是因為當磷反應完全后,再增加鉬酸銨,不再有磷鉍鉬藍生成,因此吸光度不再變化。本實驗選擇鉬酸銨的用量1.5mL,即鉬酸銨與磷的質量比為36∶1。

2.1.3 抗壞血酸用量的確定 保持其它條件不變,只改變20g/L 抗壞血酸的用量。由實驗結果可知,抗壞血酸的用量在0.5～2.5mL范圍內,吸光度基本保持不變。

2.1.4 溶液酸度的確定 其它條件固定,只改變硝酸的用量,考察酸度對實驗結果的影響。結果表明,硝酸的用量對實驗結果影響較大。當1∶1硝酸用量在0.22～1.75mL內,即顯色后溶液的pH介于0.74～1.50之間溶液澄清且顯色效果很好。當硝酸用量較多時,溶液顏色會變得更淺,即吸光度值變小。當硝酸用量較少時,即顯色后溶液的pH高于1.50,溶液顏色很深,且呈渾濁,有沉淀。這可能是由于Bi3+水解生成沉淀的緣故。本實驗溶液的pH控制在0.8左右。

2.1.5 硝酸鉍用量的影響 其它條件固定,考察硝酸鉍的用量對吸光度的影響,結果見圖1。

圖1 硝酸鉍用量較少時對吸光度的影響Fig.1 The effect of Bi(NO3)3 on A

實驗結果表明,溶液的pH控制在一定數值時,硝酸鉍對顯色反應起催化作用。不加硝酸鉍顯色比較慢,加入硝酸鉍后反應速度很快,而且比較穩定,在200min基本保持不變。硝酸鉍的用量對反應結果影響不大,本實驗選擇硝酸鉍的用量為3mL。

2.2標準曲線的制作

圖2 鉍磷鉬藍法標準曲線Fig.2 phosphate standard curve measured by bismuth phosphorus molybdenum blue method

配制標準系列溶液,測定其吸光度,分別繪制鉍磷鉬藍法和國標法標準曲線,在0～2.5μg·L-1范圍內獲得線性方程分別為y=0.4831x+0.0152和y=0.0461x-0.0007,相關系數R2分別為0.998和0.9968。由兩條標準曲線方程的斜率可見,鉍鉬藍法的靈敏度約為國標法的10倍。

圖3 國標法標準曲線Fig.3 phosphate standard curve measured by method GB

2.3鉍磷鉬藍法與國標法回收率和精密度比較比較

采用國標法和鉍磷鉬藍法分別測定總磷和游離磷的回收率,結果見表1。

表1 鉍磷鉬藍法與國標法的回收率和精密度比較Table 1 Recovery and precision comparison of Bismuth phosphomolybdate blue and GB method

由實驗結果可見,國標法(即磷釩鉬黃法)和鉍磷鉬藍法的總磷測定回收率分別為110.3%和114.4%,游離磷的回收率分別為87.8%和110.1%?？梢?鉍磷鉬藍法的回收率略高于國標法。兩種方法的精密度均可,相對平均偏差均在4.8%～7.3%范圍內。

2.4樣品的測定

2.4.1 總磷和游離磷含量的測定 水產品中的總磷主要以2種形式存在:蛋白結合磷酸鹽和游離磷酸鹽。本研究對凍蝦仁,凍花蜆子,凍帶魚,凍煮扇貝,海蜇皮,凍魷魚圈幾種樣品分別進行微波消解和超聲處理,測其總磷和游離磷酸鹽含量,結果見表2:

表2 樣品中的總磷和游離磷酸鹽的含量Table 2 The content of the total phosphate and free phosphate in aquatic products

表3 樣品中總磷和游離磷酸鹽在冷水中的溶出率隨時間的變化Table 3 Variation of total phosphate and free phosphate in aquatic products with time in cool water

表4 樣品中總磷和游離磷酸鹽隨在沸水中的時間的變化Table 4 Variation of total phosphate and free phosphate in aquatic products with time in boiling water

從實驗結果可見,在所測得的六種樣品中,凍蝦仁總磷的含量最高,其次是凍帶魚,凍扇貝和凍魷魚圏中總磷含量接近相等,海蜇皮(袋裝浸泡)中磷酸鹽含量最低。而幾種水產品中游離的磷酸鹽含量凍帶魚中最高,占總磷酸鹽的88.4%；其次是凍蝦仁,游離磷酸鹽的含量占43.6%；凍魷魚圏中游離磷酸鹽的含量占32.6%；凍花蜆子和海蜇皮中游離磷酸鹽的含量均較低,分別為23.4%和26.9%。由此可見,不同種類的水產品中總磷和游離磷酸鹽的含量均不相同,差別很大。

2.4.2 樣品中總磷與游離磷酸鹽隨浸泡時間的變化 準確稱量一定量的樣品若干份,分別放入100mL水中,在冷水和沸水浴中浸泡不同的時間,測其總磷和游離磷含量,考察其變化規律,結果見表3和表4。

由實驗結果可知,在冷水中和在沸水中浸泡,凍蝦仁、凍帶魚段、凍扇貝和凍魷魚圏中總磷和游離磷酸鹽的溶出率中隨著浸泡時間的延長,都呈上升趨勢。四種水產品在冷水中浸泡,總磷含量在前120min內降低較快,120min后變化相對較慢。而游離磷的溶出率隨浸泡時間的延長一直呈上升趨勢。四種水產品在沸水浴中加熱,總磷和游離磷的溶出率與在冷水中相比,變化較快,前30min內,總磷的溶出率升高較快,30min后變化緩慢；而樣品中游離磷的溶出率在前10min變化較快,10min后變化緩慢。在冷水中浸泡300min,凍蝦仁中總磷的溶出率最高,達到65.0%；凍煮扇貝中游離磷酸鹽的溶出率最高,達到91.2%。在沸水浴中加熱50min后,四種樣品中凍扇貝中總磷的溶出率最大,為92.1%；凍魷魚圏中總磷的溶出率最小,為52.5%,而游離磷溶出率最高,為86.5%?？梢?不同的水產品無論是在冷水還是在沸水中浸泡溶出率差異較大。

表5 不同濃度聚磷酸鹽處理后的蝦仁中磷酸鹽殘留量和保水率Table 5 Phosphate residues and water retention in peeled shrimp soaked in different polyphosphates

2.4.3 聚磷酸鹽處理后的蝦仁中磷酸鹽殘留量的變化 買來市售活蝦,去皮取出蝦仁,分別用不同濃度的三聚磷酸鈉,焦磷酸鈉,六偏磷酸鈉和復合磷酸鹽(焦磷酸鈉,三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉的質量比為2∶3∶1)溶液進行浸泡1.5h后,測定蝦仁中總磷的含量,結果見表5。

實驗結果表明鮮蝦仁用不同多聚磷酸鹽浸泡,其保水率不同,所需的各種磷酸鹽的最佳保水濃度也不同。三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉和復合磷酸鹽的最佳保水濃度分別為3%、2%,5%,5%。

鮮蝦中總磷含量為4.10mg/kg,用四種聚磷酸鹽浸泡1.5h后,肉體中的磷酸鹽量均有變化。用同種濃度的磷酸鹽浸泡蝦仁時,三聚磷酸鈉殘留量最高,六偏磷酸鈉和復合磷酸鹽相差不大,焦磷酸鈉殘留量最低。四種磷酸鹽浸泡濃度達到3%時,只有焦磷酸鈉的殘留量低于10mg/kg,三聚磷酸鈉,六偏磷酸鈉和復合磷酸鹽均已超過10 mg/kg?？梢?為了使水產品中磷酸鹽殘留量不超過美國和國際食品法典(CODEX)規定的10mg/kg的標準,同時具有較好的保水性,各種磷酸鹽的濃度最好控制在大于2%,低于3%范圍內。

3 結論

鉍磷鉬藍法測定磷酸鹽的含量,簡便、快捷,其靈敏度約為國標法的10倍,回收率略高于國標法,精密度與國標法相當。同時通過對幾種冷凍水產品的測定,結果發現,幾種冷凍水產品中總磷的含量在6.7955～0.4318g/kg之間,凍蝦仁中總磷的含量最高,凍花蜆子和凍扇貝中含量較低,這可能與后兩者有殼的

緣故。而游離磷酸鹽的含量在2.9605～0.1164g/kg之間,其中游離磷酸鹽與總磷的比凍帶魚中最高,凍花蜆中最低。四種冷凍水產品分別在冷水和沸水中進行浸泡發現,各種冷凍水產品在浸泡后,其總磷和游離磷酸鹽的含量都是逐漸減少的,游離磷酸鹽的含量減少更快。實驗發現在冷水中浸泡比在熱水中浸泡磷酸鹽溶出得慢些,但在冷水中浸泡120min后,大部分水產品中總磷含量已減低50%左右。所以,日常生活中,若想降低水產品中磷酸鹽的含量,可以采用冷水或熱水浸泡的方法。用不同濃度的磷酸鹽和復合磷酸鹽浸泡蝦仁發現,若想把蝦仁中磷酸鹽的殘留量控制在10g/kg范圍內,浸泡液三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、六偏磷酸鈉和復合磷酸鹽的濃度應低于3%。為了獲得較好的保水率,它們的濃度應該大于2%。

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Study on the content and variation of total phosphate and free-phosphate in aquatic products

LIUFeng,MAZhan-ling,ZHANGJing,WANGYing,LIJian-rong

(College of Chemistry,Chemical Engineering and Food Safety,Bohai University.Food Safety Key Lab of Liaoning Province. Jinzhou 121013,Jinzhou)

The contents of total phosphate and free-phosphate in aquatic products were studied by bismuth phosphomolybdate blue spectrophotometric method. The results showed that the contents of total phosphate and free-phosphate in six kinds of frozen aquatic products were different. These samples were frozen peeled shrimp,frozen flower clams,frozen octopus,frozen scallops,jellyfish and frozen squid. The contents of total phosphate were between 0.4318g/kg and 6.7995g/kg in six kinds of samples.The contents of free-phosphate were between 0.1164g/kg and 2.9605g/kg. After the samples were soaked,the phosphate contents decreased significantly during soaking . The contents of total phosphate and free-phosphate in frozen peeled shrimp,frozen ribbonfish,frozen scallops and frozen squid decreased faster in boiling water than in cool water. The shrimp was soaped for 1.5hours in sodium tripolyphosphate,sodium pyrophosphate,sodium hexametaphosphate and cmpound phosphate solution. The results showed that to make phosphate residues on the shrimp not exceed 10mg/kg,and has good water—holding capacity,the concentration of four kinds of soak liquid should be more than 2%,less than 3%. Bismuth phosphomolybdate blue spectrophotometric method has better. Sensitivity and recovery than vanadium-molybdenum-yellow-spectrophotometry.

aquatic products;total phosphate；free phosphate；bismuth phosphomolybdate blue spectrophotometric method

2013-11-04 *通訊聯系人

柳鳳(1988-)，女，在讀研究生，研究方向：食品質量安全。

“十二五”國家科技支撐計劃(2012BAD29B06)；遼寧省食品安全重點實驗室暨遼寧省高校重大科技平臺“食品貯藏加工及質量安全控制工程技術研究中心”開放課題(LNSAKF2011024)。

TS254.4

B

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001