分析毛细管柱气相色谱测定食品中甜蜜素的进展

石桂沙

鹿寨县食品药品检验检测中心 545600

摘要：我国于1987年开始使用甜蜜素，它也是目前食品行业中应用最多最广的一种甜味添加剂。目前世界上对甜蜜素的安全性仍存在争议。尽管在我国，食品添加剂品种的审批、使用范围的限定都有严格的规定，但仍有一些不法商贩为了追求利润最大化铤而走险，违规违量添加大量食品添加剂。过量的食品添加剂会给人体健康带来隐患，为了加强对甜蜜素特性的了解和分析，更好的对其使用进行监控，本文综述了当前检测食品中甜蜜素的方法，并分析了毛细管柱气相色谱测定食品中甜蜜素的进展。

关键词：毛细管柱；气相色谱；食品；甜蜜素；研究进展；综述

1.前言

甜蜜素是化学名为环己基胺基磺酸钠，是一种人工合成的白色结晶粉末状甜味剂^[1]。白色针状、片状结晶或结晶状粉末，无臭，味甜，其稀溶液的甜度约为蔗糖的30倍，为无营养甜味剂^[2-3]。10%水溶液呈中性(PH值6.5),对热、光、空气稳定。加热后略有苦味。分解温度约280℃，不发生焦糖化反应。酸性环境下略有分解，碱性时稳定。溶于水(1g/5ml)和丙二醇(1g/5ml)，几乎不溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿^[4]。浓度大于0.4%时带苦味，溶于亚硝酸盐、亚硫酸盐含量高的水中，产生石油或橡胶样的气味。具有非吸湿性，不支持霉菌或其他细菌生长。甜蜜素被广泛应用于糕点、果酱、饼干、冰淇淋等甜品、果冻、饮料、蜜饯、口香糖等当中，不但儿童难以抵挡诱惑，而且成年人也被这些甜食深深吸引^[5]。如果经常食用甜蜜素含量过高的饮料或食品，就会因摄入过量对人体的肝脏和神经系统造成危害，对与代谢排毒的能力较弱的老人、孕妇、小孩危害更明显，严重的还有致癌、致畸的作用^[6-7]。甜蜜素的检测方法有很多，本文综述了当前检测食品中甜蜜素的方法，包括：气相色谱法、比色法、薄层色谱法、高效液相色谱法等常见的分析方法，并分析了毛细管柱气相色谱测定食品中甜蜜素的进展。

1.食品中甜蜜素的测定方法

1.1气相色谱法

色谱法是利用不同物质在不同相态的选择性分配，以固定相对流动相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果^[8]。气相色谱法主要是利用气体作为流动相的色谱法^[9]。由于气相的传递速度很快，因此可以瞬间平衡流动相和固定相。另外，因为固定相可选的物质很多，因此，气相色谱法是一种具有分析速度快和分离效率高特点的一种分离分析方法。有研究称，采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等特点，同时，该检测手段在分析方面的应用领域已经涉及食品行业的添加剂分析等^[10]。

1.2比色法

该方法是以生成有色化合物的显色反应为基础,通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法^[11]。它作为一种定量分析的方法，对显色反应有一定要求，具体为：具有较高的灵敏度和选择性,反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定。选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件,是比色分析的关键。目前常用的比色法有两种，分别是目视比色法和光电比色法。前者用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中,先按分析步骤显色,配成颜色逐渐递变的标准色阶。试样溶液也在完全相同条件下显色,和标准色阶作比较,目视找出色泽最相近的那一份标准,计算确定试样中待测组分的含量；后者是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度,将吸光度对浓度作图,绘制工作曲线,然后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。与目视比色法相比,光电比色法消除了主观误差,提高了测量准确度,而且可以通过选择滤光片来消除干扰,从而提高了选择性。但光电比色计采用钨灯光源和滤光片,只适用于可见光谱区和只能得到一定波长范围的复合光。

1.3薄层色谱法

1938年俄国人首先实现了在氧化铝薄层上分离种天然药物。1965年 德国化学家出版了“薄层色谱法”一书，推动了这一技术的发展。因该方法设备简单，分析速度快，分离效率高，结果直观，很快被用作定性和半定量的方法。根据固定相的性质和分离机理的不同，薄层色谱法可分为吸附薄层法、分配薄层法、离子交换薄层法等，其中，以吸附薄层法和分配薄层法的应用最为广泛。吸附薄层法是把固定相(吸附剂)均匀地涂布在表面光滑的薄层板上，把待分析的试样溶液点在薄层板一端的适当位置上，然后将薄板放在密闭的展开槽里，将点样端浸入适合的溶剂中，借助于薄层板上吸附剂的毛细管作用，溶剂载着被分离组分向前移动。展开时，样品中各组分在固定相与展开剂之间发生连续的吸附、解吸、再吸附、再解吸。由于固定相对不同组分的吸附能力不同，经过一段时间，当展开剂前沿到达预定位置后，取出薄层板，吸附力不同的组分在薄层板上可形成彼此分离的斑点。如果组分为无色物质，可通过物理或化学方法显色后定位；分配薄层法以液体为固定相，液体固定相被预先附着在载体上，然后涂布固定相制板，点样展开，由于被分析物质各组分在固定相和展开剂之间溶解度不同，即分配系数不同，从而被展开剂携带移动的速度也不同，最终将不同组分分离；离子交换薄层法以离子交换树脂为固定相，将离子交换树脂粉碎成200～400目，再涂布在玻璃、金属薄板等的表面制成薄层板，点样展开，被测物质的各组分与离子交换树脂进行离子交换，从而使不同组分分离。

1.4高效液相色谱法

它是以液体作为流动相的色谱法。主要适用于高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法。该方法可分为：分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱法、排阻色谱法等。可以说高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论。在技术层面，将流动相改为高压输送，从而使柱效大大高于经典液相色谱。随着近来研究出许多新型固定相，使其分离效率大大提高^[12-13]。因此，高效液相色谱法具有相色谱灵敏、快速、分辨率高、重复性好的特点^[14]。根据分离机制的不同，高效液相色谱法可分为：液-液分配色谱法、液-固色谱法、离子交换色谱法^[15-17]。液-液分配色谱法中，流动相和固定相都是液体。流动相与固定相之间应互不相溶，有一个明显的分界面。当试样进入色谱柱，溶质在两相间进行分配；液-固色谱法中，流动相为液体，固定相为吸附剂，其作用机制是当试样进入色谱柱时，溶质分子 (X) 和溶剂分子(S)对吸附剂表面活性中心发生竞争吸附；离子交换色谱法是以离子交换剂作为固定相。它主要是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子以交换剂具有不同的亲和力而将它们分离。

2.毛细管柱气相色谱测定食品中甜蜜素的进展

2.1毛细管柱气相色谱的实施方法

2.1.1仪器与试剂

选择GC7890A气相色谱仪，带氢火焰离子化检测器；Eduity-1毛细管色谱柱^[18]。准备好甜蜜素标准溶液：称取甜蜜素1.0000g,用蒸馏水定容至100mL,摇匀,甜蜜素标准溶液质量浓度为10.000gL^-1。内标溶液:称取甲苯0.0882g于烧杯中,用少量的正己烷溶解,转入500mL容量瓶中,用正己烷定容,摇匀,配得0.1764gL^-1的混合溶液。亚硝酸钠溶液:称取亚硝酸钠25g,用水定容至500mL,质量浓度为50gL-1。试剂为优级纯。

2.1.2色谱条件

保证检测器温度160摄氏度,汽化温度240摄氏度,柱温85摄氏度,载气流量35mLmin^-1,氢气流量5.0mLmin^-1,空气流量50mLmin^-1。

2.1.3试验方法

移取10.0000gL^-1甜蜜素标准溶液0.1、0.5、1.0、2.0、5.0mL于100mL具塞比色管中,加蒸馏水至20mL，置入冰浴中；加入50gL-1亚硝酸钠溶液5mL,硫酸(1+10)溶液5mL,摇匀,在冰浴中放置30min,注意经常摇动。加入内标溶液10mL,氯化钠5g,振摇80次,以4000rmin^-1转速离心10min,用吸管吸取正己烷液层,取样2.5mL,按气相色谱条件进行分析。
2.2毛细管柱气相色谱的应用进展

毛细管柱气相色谱因具有高超的分离能力、化学热稳定性高、分析速度快、呈化学惰性等特点不仅广泛应用于各个领域的复杂有机混合样品的分析，还因其特性使其成为目前解决复杂混合物分离和定量的一种非常有效的方法。气相毛细管柱是担负气相分离作用的核心，找到合适的气相色谱毛细管柱，关系到整个分析工作的成败。在测定食品中选择一款合适的毛细管柱至关重要的。恰当的毛细管柱不但可以保证达到良好的分辨率，同时也可以节约时间。随着毛细管柱技术的不断进步，毛细管柱的运作效率非常大，分离度已不再成为首要考虑的关键因素。在黄丽的研究中^[19]，该研究将15 mL离心管代替国标的50 mL离心管做容器，利用回旋振荡器一次性同时震荡萃取代替人工逐个萃取操作,使得样品的处理简洁化、统一化，这样大大节省了样品前处理的时间，同时改进后检测限0.0040 mg/kg,RSD=2.44%,回收率在80% ～110%之间，在满足国际化方法检测要求的同时，RSD更小。闫吉昌^[20]的研究中认为，气相色谱法常出现甜蜜素假阳性结果，该研究通过优化色谱条件，研究结果显示改进后的气相色谱法能有效地消除基质干扰，其检出限、回收率及精密度不仅能满足检测要求，还促使优化后的方法检出限为0.01 mg/kg，扩展了国标气相色谱法的适用范围。上述应用研究均表明样品兼容性、使用温度、稳定性等，都可能成为选择的主要理由。

3.结论

综上所述，采用毛细管柱气相色谱进行检测，可缩短检测时间，降低检测限，同时采用振荡提取，以缩短提取时间；优化样品兼容性，以缩短净化时间。对建立更灵敏、更高的工作效率有重要的实际意义。

参考文献

1. 鄢兵华, 邹从早, 裴娟娟. 超高效液相色谱-串联四级杆质谱法测定白酒中甜蜜素和糖精钠的含量[J]. 食品安全质量检测学报, 2019,10(19):135-141.

2. 简德威, 郑悦珊, 熊含鸿,等. 气相色谱法测定蜜饯中甜蜜素含量的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2019,10(16):5499-5504.

3. 张子臣, 朱爱国, 徐薇,等. 食品中甜蜜素的应用及检测方法的比较[J]. 食品安全质量检测学报, 2019,10(5):1261-1267.

4. 程春梅, 苏建国. 气相色谱内标法测定蜜饯中的甜蜜素含量[J]. 食品研究与开发, 2019,40(5):182-185.

5. 何浩, 吴海智, 唐吉旺,等. 顶空-气相色谱法快速测定食品中甜蜜素的含量[J]. 期刊论文, 2020,56(1)：106-109.

6. 刘佳. 气相色谱法测定糕点中甜蜜素方法的改进[J]. 食品安全导刊, 2019，0(6):95.

7. 孟庆顺. 气相色谱法快速测量调味面制品中甜蜜素含量[J]. 中国食品添加剂, 2020,31(11):4.

8. 马红, 叶平, 黄银波,等. 气质联用法对食品中甜蜜素检测的定性定量分析[J]. 中国食品添加剂, 2020,31(1):104-107.

9. 赵光升, 郭立净, 尹志威,等. 超高效液相色谱-质谱/质谱法测定黄酒中的甜蜜素[J]. 中国卫生检验杂志, 2020，0(1):37-40.

10. 刘艳, 庞向东, 陈明朗,等. 甲基绿双波长吸收光谱法测定面制食品中甜蜜素[J]. 食品与发酵工业, 2020,46（7）:244-249.

11. 余建华. 食品甜蜜素检测中气相色谱法的应用研究[J]. 现代食品, 2019，0(6):179-181+190.

12. 李首道, 涂凤琴, 江小明,等. 高效液相色谱-飞行时间质谱测定白酒中甜蜜素[J]. 食品工业, 2020，0(3):293-295.

13. 郭爱萍. 白酒中甜蜜素的检测与分析[J]. 现代食品, 2019, 0(3):143-144.

14. 袁河, 陈慧鹏, 夏延斌,等. 气相色谱法测定槟榔中甜蜜素含量的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2019,10(1):215-219.

15. 张福, 张周莉, 李垚辛. 高效液相色谱串联质谱法测定白酒中甜蜜素的含量[J]. 食品安全质量检测学报, 2019,10(6):219-223.

16. 王东旭, 郑龙华, 徐雅倩,等. 高效液相色谱法测定香瓜中甜蜜素的残留量[J]. 粮食与食品工业, 2020,27(1):60-63.

17. 陈营寿, 李康艳, 唐成彦,等. 高效液相色谱法测定食品中的甜蜜素的过程优化研究[J]. 广东化工, 2020, 47(4):174-176.

18. 陈晓蓓. 气相色谱氢火焰离子化检测器法测定甜蜜素含量[J]. 中国城乡企业卫生, 2019, 34(9):77-78.

19. 黄丽, 陈思伊, 唐琼,等. 气相色谱测定饮料中甜蜜素方法的改进[J]. 广州化工, 2019,47(20):105-106,121.

20. 闫吉昌, 马长海, 于明明,等. 三种国标方法测定酒中甜蜜素的比较与方法改进[J]. 酿酒科技, 2019, 0(12):54-59.