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离子色谱法同时测定饮料中两种防腐剂和两种甜味剂
黄选忠
(湖北兴山县疾病预防控制中心,443711)
摘要 【目的】建立以SH-AC-3型阴离子交换柱为分离柱,
离子色谱法测定饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的新方法。【方法】试验研究
离子色谱法测定饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的色谱条件和可行性,对色谱条件进行选择、优化。【结果】以SH-AC-3型阴离子交换柱为分离柱,以1.5 mmol/LNa
2CO
3为淋洗液,流量为1.0mL/min,采用等度洗脱的方式成功测定了饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜,山梨酸、苯甲酸和安赛蜜的线性范围均为0~30.0mg/L, 甜蜜素的线性范围分别为0~15.0mg/L和15.0~30.0mg/L, 方法应用于饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的测定,加标回收率在90%以上,5次平行测定的相对标准偏差(RSD)小于5%(n=5),方法的检出限在3.0mg/L以下。【结论】所拟方法可用于饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的同时测定。
关键词
离子色谱法,饮料,山梨酸,苯甲酸,甜蜜素,安赛蜜
食品中山梨酸和苯甲酸、甜蜜素、安赛蜜的测定国家标准推荐的方法分别是
气相色谱法和高效
液相色谱法
、衍生
气相色谱法和重氮偶合比色法
、高效
液相色谱法
等,其中,
气相色谱法在测定山梨酸和苯甲酸时样品需酸化萃取处理,在测定甜蜜素时必需通过衍生化萃取处理,样品前处理步骤都较为繁杂、干扰因素多、条件不易控制,难以保证待测组分全部转化回收
,且不能实现多组分同时测定,工作效率低下。而高效
液相色谱法虽然具有样品前处理方法简便快速、可多组分同时测定
等优势,但尚存在仪器价格偏贵、运行费用偏高之缺憾使其应用受到限制。同时安赛蜜的测定方法国家标准只推荐了高效
液相色谱一种方法,且高效
液相色谱仪基层实验室少有配置故难以开展此项检测工作。
离子色谱法以其灵敏、快速、试剂消耗少、无环境污染、可多组分同时测定的优势而备受广大分析工作者的青睐,已应用于食品中防腐剂、甜味剂等多种添加剂的同时测定
,但这些方法大多使用的是进口色谱柱并采用KOH淋洗液梯度洗脱方式进行测定,而进口色谱柱特别是具有梯度洗脱功能的
离子色谱仪的价格普遍偏贵,基层实验室少有配置,因此研究用国产色谱柱和色谱仪同时测定食品中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜等添加剂是一项有意义的工作,本工作研究了用盛翰色谱公司生产的SH-AC-3型阴离子交换柱和CIC-200型色谱仪测定饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的色谱条件和可行性,结果表明,以1.5 mmol/LNa
2CO
3溶液作淋洗液,流量为1.0ml/min,用SH-AC-3型阴离子交换柱为分离柱,采用等度洗脱的方式可使山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜较好分离,各组分的峰面积与其浓度在一定的范围内具有良好的线性关系(相关系数
r>0.9996),且各组分的保留时间在30 min以内,具有分析应用价值。据此,建立了以青岛盛翰色谱公司生产的SH-AC-3型阴离子交换柱为分离柱,以1.5 mmol/LNa
2CO
3为淋洗液等度洗脱的方式测定饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的方法,山梨酸、苯甲酸和安赛蜜的线性范围均为0~30.0mg/L,甜蜜素的线性范围分别为0~15.0mg/L和15.0~30.0mg/L,方法应用于饮料等样品中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的测定,其结果与
气相色谱法相吻合,加标回收率分别为:90.6%~98.5%、96.2~98.6%、95.5%~98.8%和96.8%~98.2%,各组分5次平行测定的相对标准偏差(RSD)小于5%(n=5),按样品稀释25倍计方法的检出限分别为2.0、2.5、1.0和1.5 mg/L。
1、试验部分
1.1主要仪器
CIC-200型
离子色谱仪(青岛盛翰色谱公司),抑制器:检测器:电导检测器,定量环体积为25μL;分离柱,SH-AC-3型阴离子交换柱(250×4.0mm i.d,青岛盛翰色谱公司,批号:1602037);保护柱:SH-AC-3型(50×4.0mm i.d,青岛盛翰色谱公司,批号:1602037)
1.2 仪器工作条件 柱箱温度35℃,电流:50mA。
1.3主要试剂
苯甲酸标准溶液(GBW(E)100006):1.00 mg/mL;山梨酸标准溶液(GBW(E)100007):1.00 mg/mL;环己基氨基磺酸钠(甜蜜素)标准溶液(GBW(E)100173):10.00 mg/mL;乙酰磺胺酸钾(安赛蜜)标准溶液(GBW(E)100171):1.00 mg/mL;临用时用纯水将各种标准溶液稀释成含山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜各250.0 mg/L的混合标准应用液;
75 mmol/LNa
2CO
3淋洗液贮备液,临用时用纯水稀释50倍使用。
试验所用试剂均为AR及以上级,试验用水为超纯水(18.2ΜΩ·cm)。
1.4 试验方法
1.4.1标准曲线的绘制 取0.50、1.0、1.50、2.0、2.50和3.00 mL混合标准液于25mL容量瓶中加纯水至刻度,混匀,配制成含山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜均为5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、 30.0mg/L的标准系列,各进样1 mL上机(仪器工作条件为:柱箱温度35℃;电流:50mA;淋洗液:1.5mmol/L Na2CO3溶液;流量:1.0mL/min;量程:1档)测定各成份峰面积(S),以S对浓度绘制工作曲线。
1.4.2样品测定 将样品稀释25倍经0.22μm滤膜过滤后进样1 mL上机(条件同1.4.1)测定各组分峰面积(S),以标准曲线法定量。
2、结果与讨论
2.1 色谱条件的选择和优化
2.1.1色谱柱的选择 以1.5mmol/L Na
2CO
3溶液为淋洗液、流量1.0mL/min等度洗脱,考察了青岛盛翰色谱公司生产的SH-AC-1型和SH-AC-3型阴离子交换柱对山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的分离效果,结果表明,在此条件下SH-AC-1型柱不能将甜蜜素和山梨酸完全分离,而SH-AC-3型柱可将山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜完全分离,故本试验选择SH-AC-3型阴离子交换柱为分离柱。
2.1.2淋洗液的选择 当以4.5mmol/L Na
2CO
3-4.0 mmol/L NaHCO
3溶液为淋洗液、流量1.0mL/min等度洗脱, 考察了SH-AC-3型阴离子交换柱对山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和Cl
-及NO
3-等阴离子的分离效果,结果表明,在此条件下SH-AC-3型柱完全不能将甜蜜素与Cl
-、Cl
-与山梨酸分开,及苯甲酸与NO
3-的分离效果欠佳,不宜以4.5mmol/L Na
2CO
3-4.0 mmol/LNaHCO
3溶液为淋洗液。当以2.0mmol/L Na
2CO
3溶液为淋洗液时,山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和Cl
-及NO
3-等阴离子均能较好分离。故选择Na
2CO
3溶液为淋洗液。
2.1.3 Na
2CO
3溶液浓度的选择 在高效
液相色谱法中选择适当的淋洗液是改善分离度(R)的有效方法
,为保证山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的有效分离,同时当以Na
2CO
3作淋洗液时,Cl
-的保留时间介于甜蜜素和山梨酸之间且较为接近、NO
3-的保留时间与苯甲酸的保留时间比较接近,考虑到样品中可能存在的Cl
-对甜蜜素和山梨酸、NO
3-对苯甲酸测定的影响,从而进行了Na
2CO
3淋洗液浓度的选择试验,结果见表1。从表1可见,当Na
2CO
3浓度在1.0~2.0mmol/L时甜蜜素、山梨酸、苯甲酸的R值(相对后续组分,
表1 Na2CO3浓度对分离度和保留时间的影响(流量1.0 ml/min)
组分 | 1.0mmol/L | 1.5mmol/L | 2.0mmol/L |
保留时间(min) | R | 保留时间(min) | R | 保留时间(min) | R |
甜蜜素 | 9.248 | 1.89 | 7.723 | 1.59 | 7.190 | 1.40 |
Cl- | 10.509 | 0.92 | 8.618 | 0.92 | 7.968 | 0.92 |
山梨酸 | 11.433 | 3.11 | 9.409 | 2.76 | 8.680 | 2.65 |
苯甲酸 | 17.404 | 1.99 | 14.022 | 1.85 | 13.463 | 1.70 |
NO3- | 20.011 | / | 15.986 | / | 14.474 | / |
下同)分别在1.89~1.40、3.11~2.65、1.99~1.70,基本满足当R大于1.5时两组分完全分离
的要求,说明甜蜜素与Cl
-、山梨酸与苯甲酸、苯甲酸与NO
3-已完全分离,本试验选择1.5mmol/L Na
2CO
3溶液为淋洗液,该条件下山梨酸、苯甲酸(20 mg/L)、甜蜜素(10 mg/L)与常见阴离子Cl
-、NO
3-
图1 甜蜜素、Cl-、山梨酸、苯甲酸、NO3-分离效果图
(2 mg/L)分离效果较好,见图1。
2.1.4淋洗液流量的选择 淋洗液流量主要影响组分的保留时间和分离度,本试验淋洗液流量在0.8mL/min~1.2mL/min时甜蜜素、山梨酸、苯甲酸的R分别在1.51~1.68、2.33~3.12和1.74~1.91,各组分都能很好的分离,见表2。偏高的流量虽然可缩短组分的保留时间、分离度R增大但使柱压
表2 淋洗液流量对分离度和保留时间的影响(Na2CO3浓度为1.5mmol/L)
组分 | 0.8ml/min | 1.0ml/min | 1.2ml/min |
保留时间(min) | R | 保留时间(min) | R | 保留时间(min) | R |
甜蜜素 | 9.900 | 1.51 | 7.789 | 1.59 | 6.524 | 1.68 |
Cl- | 10.943 | 0.95 | 8.695 | 0.91 | 7.345 | 0.93 |
山梨酸 | 12.128 | 2.33 | 9.503 | 2.71 | 7.940 | 3.12 |
苯甲酸 | 17.913 | 1.74 | 14.104 | 1.86 | 11.848 | 1.91 |
NO3- | 20.148 | / | 16.056 | / | 13.591 | / |
也偏大,影响泵的使用寿命,偏低的流量分离时间过长工作效率低,综合考虑淋洗液流量选定为1.0mL/min,此条件下甜蜜素、山梨酸、苯甲酸的保留时间适中,分离效果较好,见图1。
2.1.5柱箱温度的选择 试验了25℃、30℃和35℃各分离效果,结果显示,在25℃时Cl
-和山梨酸完全不能分开(只有一个峰)、30℃时Cl
-和山梨酸不能完全分开(有两个峰,但二者未完全分开),在35℃时Cl
-和山梨酸能完全分离,甜蜜素、山梨酸、苯甲酸和安赛蜜等组分均能较好的分离,其R值均≥1.5,且较低的柱温组分保留时间也延长,从而延长了分析降低了工作效率,为此本试验选择的柱箱温度为35℃。
2.2标准曲线
按照1.4.1配制标准系列,测定各管的峰面积(S),绘制标准曲线,其
表3 标准曲线的回归方程及相关系数
组分 | 线性范围(mg/L) | 回归方程 | 相关系数(r) |
甜蜜素 | 0~15.0 | S=231810.50C-190763.33 | 0.9998 |
15.0~30.0 | S=353022.82C-2052561.70 | 0.9996 |
山梨酸 | 0~30.0 | S=11364.00+124843.43C | 0.9996 |
苯甲酸 | 0~30.0 | S=4948.13+110583.93C | 0.9998 |
安赛蜜 | 0~30.0 | S=220305.28C-198874.40 | 0.9996 |
标准曲线的线性范围、回归方程、相关系数
r列于表3。其中,15mg/L的甜蜜素、山梨酸、苯甲酸和安赛蜜的标准色谱图见图2。
图2 甜蜜素、山梨酸、苯甲酸和安赛蜜标准色谱图
2.3 方法的精密度和检出限
对2种浓度的标准溶液各平行测定5次,计算各成分峰面积的RSD,并按照
离子色谱仪检定规程
的方法测定仪器30min的基线噪声,以3倍基线噪声除以标准曲线的斜率计算各成分的检出限,甜蜜素、山梨酸、苯甲酸和安赛蜜的检出限分别为0.04、0.08、0.09和0.05 mg/L,若按样品稀释25倍计方法的检出限分别1.0、2.0、2.5和1.5 mg/L,各组分的RSD小于5%(n=5),方法的重复性良好,见表4。
表4 方法的精密度和检出限
组分 | 标准液1 | 标准液2 | 检出限(mg/L) |
浓度(mg/L) | RSD(%) | 浓度(mg/L) | RSD(%) |
甜蜜素 | 10.0 | 2.98 | 20.0 | 2.21 | 1.0 |
山梨酸 | 10.0 | 4.68 | 20.0 | 3.12 | 2.0 |
苯甲酸 | 10.0 | 3.12 | 20.0 | 2.64 | 2.5 |
安赛蜜 | 10.0 | 3.02 | 20.0 | 2.56 | 1.5 |
2.4 共存物质的影响
考察了Cl
-、NO
3-、H
2PO
4-、SO
4-2等4种常见阴离子和乙酸、乳酸、酒石酸、草酸、水杨酸等有机酸对山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜测定结果
图3 共存物质色谱法图
的影响,结果表明,乙酸、乳酸的出峰顺序均在待测物之前, 不影响测定;H
2PO
4-、SO
4-2、水杨酸、酒石酸、草酸等的出峰顺序均在待测物之后(SO
4-2、水杨酸完全分不开合并为一个峰),对测定结果也无影响见图3,但对于测定可能含有这些成分的样品时应适时延长分离时间,避免对后续样品测定的影响;
2.5 样品测定及回收率试验结果
取可乐、雪碧、果味果乐经超声除去CO
2后,用0.01mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9~10用纯水稀释25倍,用0.22μm滤膜过滤
后按1.4.2
表5 样品测定及回收率试验结果
组分 | 可乐 | 雪碧 | 果味果乐 |
平均含量(mg/L) | 加入量(mg/L) | 回收率(%) | 平均含量(mg/L) | 加入量(mg/L) | 回收率(%) | 平均含量(mg/L) | 加入量(mg/L) | 回收率(%) |
山梨酸 | <2.0 | / | / | 14.8* | 10.0 | 90.6 | <2.0 | 20.0 | 98.5 |
苯甲酸 | 6.8* | 15.0 | 96.2 | <2.5 | / | / | 7.2 | 15.0 | 98.6 |
甜蜜素 | 16.4* | 10.0 | 98.8 | 18.8 | 8.0 | 95.5 | <2.0 | / | / |
安赛蜜 | 8.4 | 15.0 | 98.2 | <1.5 | / | / | 10.4 | 15.0 | 96.8 |
*折算成原液含量分别为0.37、0.17g/L和0.41g/L,
气相色谱法结果分别为0.39、0.18g/L和0.40g/L。
方法测定山梨酸、苯甲酸、甜蜜素及安赛蜜的含量并进行加标回收试验,其中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素的测定结果与
气相色谱法
相吻合,加标回收率分别为:90.6%~98.5%、96.2~98.6%、95.5%~98.8%和96.8%~98.2%,结果见表5。
3 小结
本工作建立了以SH-AC-3型阴离子交换柱为分离柱,以1.5 mmol/LNa
2CO
3为淋洗液等度洗脱的方式测定饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的新方法,方法选择性及重现性良好,操作简便快速,测定结果准确可靠,适用饮料中山梨酸、苯甲酸、甜蜜素和安赛蜜的同时测定。
参考文献
GB/T 5009.29-2003 食品中苯甲酸、山梨酸的测定 气相色谱法和高效液相色谱法 GB/T 5009.97-2003 食品中环己基氨基磺酸钠的测定 气相色谱法和比色法GB/T 5009.140-2003 饮料中乙酰磺胺酸钾的测定高效液相色谱法 马国军.离子色谱法测定饮料中7种食品添加剂.理化检验(化学分册),2014,50(6)766-768罗 亮,姚帮本,吴 巧.高效液相色谱法测定食品中5种防腐剂和甜味剂 .安徽农业科学,2016,44(10):95-97 李静,王雨,梁立娜.离子色谱法同时测定食品中3种甜味剂和2种防腐剂 .食品科学,2011,32(12):239-242 马国军,张玲芳.离子色谱法测定配制酒中甜味剂、防腐剂和阴离子.现代科学仪器,2013,30(4):213-215 许春向,邹学贤.现代卫生化学.北京:人民卫生出版社,2000:492-590 JJG823-2014 中华人民共和国国家计量检定规程 离子色谱仪(黄选忠,主任技师,兴山县疾病预防控制中心,联系电话:13872688318,E-mail:xscdchxz@sina.com)