毛細管電泳法測定食品中8種添加劑

楊桂君，高文惠*

(河北科技大學生物科學與工程學院，河北省 石家莊 050018)

毛細管電泳法測定食品中8種添加劑

楊桂君，高文惠*

(河北科技大學生物科學與工程學院，河北省 石家莊 050018)

為建立毛細管電泳法同時測定亮藍、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。采用毛細管區(qū)帶電泳-紫外檢測法，以磷酸-硼砂緩沖體系為運行緩沖液，于240nm波長處對飲料、果凍、蜜餞樣品進行檢測，一次進樣分析在8min內完成。結果表明：該方法的線性范圍為2.5～1000μg/mL，線性相關系數(shù)在0.9986～0.9998之間，平均回收率在85.2%～100.3%之間，相對標準偏差(RSD)≤6.98%(n=5)，檢測限為0.25～10μg/mL。該方法操作方便，檢測快速，在食品添加劑的檢測上取得了令人滿意的效果。

食品；添加劑；毛細管電泳；紫外檢測器

隨著全球農業(yè)和食品生產能力的日益發(fā)達，消費者對食品的安全性提出了越來越高的要求。毛細管電泳(CE)兼有電泳和色譜技術的雙重優(yōu)點，而且擁有眾多的高效分離模式，可以滿足基體復雜的食品分析要求，再加上其與樣品前處理技術兼容性好，CE在食品安全分析方面的應用日趨廣泛。由于食品添加劑長期過量攝入會給人們帶來危害，在我國食品添加劑使用衛(wèi)生標準中[1]，對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[2-10]報道了采用HPLC法分離分析食品添加劑。但是國內外文獻[11-15]報道的采用毛細管電泳對食品添加劑的檢測多是針對少數(shù)幾種，因此本實驗擬建立一種采用CE同時分離分析多種食品添加劑的方法，以期為CE檢測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、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 儀器與設備

高效毛細管電泳儀 北京彩陸科學儀器有限公司；

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 上海精密科學儀器有限公司雷磁儀器廠；SK5200LHC型超聲波清洗器 上?？茖С暺饔邢薰?；溶劑過濾器 江蘇省建湖縣飛達玻璃儀器廠；0.45μm的微孔濾膜 上海興亞凈化器材廠；內徑75μm彈性石英毛細管 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 上海安亭科學儀器廠；SZ-93自動雙重純水蒸餾器 上海亞榮生化儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配制

標準溶液(150μg/mL)：分別取1mg/mL儲備液150μL，然后加入850μL水，混勻即可得150μg/mL的標準液。

混合標準液：亮藍標準液150μL；香蘭素、胭脂紅、莧菜紅、日落黃、檸檬黃標準液各30μL；苯甲酸標準液100μL；山梨酸標準液10μL；然后加入620μL水，搖勻待測。

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。

蜜餞：將蜜餞放進搗碎機搗碎，取10g樣品放入研缽研磨后，加入20mL雙蒸水進行溶解，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。

1.3.3CE條件

內徑75μm彈性石英毛細管50cm，有效長度44cm；分離電壓15kV；檢測波長240nm；進樣時間為5s；為了提高重現(xiàn)性，2次進樣之間用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 結果與分析

2.1 電泳條件的確定

2.1.1 檢測波長的選擇

不同檢測波長物質的響應信號不同，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，綜合考慮實驗選擇240nm為檢測波長。

圖1 亮藍、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生的分離效果相差很大，本實驗考察硼砂體系、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，并調節(jié)不同的pH值，進行實驗。結果表明，當單獨使用硼砂緩沖體系時新紅與莧菜紅不能分離；當單獨使用磷酸緩沖體系時苯甲酸，山梨酸不能實現(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個不同的濃度比(分別為10:5、8:7、6:9、4:11、2:13)對8種添加劑進行分離，結果表明，當緩沖液的配比為4:11時，分離效果最佳，8種物質均實現(xiàn)分離，且峰形尖銳、對稱。

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?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，其添加量對分離效果影響不同，結果表明，8種添加劑隨著β-環(huán)糊精添加量的增多，遷移速率加快。當添加量為4mmol/L時，8種添加劑實現(xiàn)了良好的分離。

2.1.5 操作電壓的選擇

在毛細管電泳中，分離電壓對分離度有很大的影響。在實驗中確定5個水平13、14、15、16、17kV來進行檢測。結果表明，從13～17kV改變工作電壓，8種食品添加劑的遷移時間逐漸減少，電泳電流增加，各峰峰形變得尖銳。但是，電壓升高產生的焦耳熱增多，導致譜帶展寬，分離度下降，物質之間不能實現(xiàn)完全分離，因此選擇電壓為15kV。

2.1.6pH值的選擇

毛細管的電滲流(EOF)對于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使遷移時間縮短，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，進而影響其與固定相的作用，因此影響其保留值，進而影響分離度，因此pH值對分離有較大影響。本實驗考察緩沖液pH值在8～12范圍內對遷移時間的影響(圖3)，實驗結果表明在pH11時分離效果最好。

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

通過對各影響因素的考察，實驗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準溶液，在最佳色譜操作條件下繪制8種食品添加劑的線性關系曲線。8種食品添加劑的線性方程、線性相關系數(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，線性相關系數(shù)≥0.9986，最小檢出限為0.25～10μg/mL。2.3樣品的測定與回收率實驗

2.3.1 樣品的測定

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醒目飲料、果凍和蜜餞進行測定，采用外標法定量。由圖5～7可知，在飲料樣品中檢測到苯甲酸、日落黃兩種食品添加劑，在果凍樣品中檢測到香蘭素，山梨酸、苯甲酸，蜜餞樣品中檢測到檸檬黃。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 回收率實驗

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驗結果(n=5)Table 2 Recovery rates of 8 food additives in different samples spiked at various levels (n=5)

采用本方法對飲料、果凍、蜜餞等樣品，在10μg/mL和150μg/mL兩個添加水平下，進行添加回收率實驗，其分析結果如表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，相對標準偏差(RSD)≤6.98%(n=5)。說明方法有良好的可靠性和精密度。

3 結 論

本研究建立了一種簡便、快速、靈敏、準確的同時測定食品中8種添加劑的檢測方法。最佳操作條件為內徑75μm彈性石英毛細管，有效長度44cm，工作電壓15kV，檢測波長240nm，進樣時間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。用該方法對飲料、果凍、蜜餞樣品進行檢測。該方法的線性范圍為2.5～1000μg/mL，線性相關系數(shù)≥0.9986，平均回收率在85.2%～100.3%之間，相對標準偏差(RSD)≤6.98%(n=5)，最小檢出限為0.25～10μg/mL。

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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項目(09227134D)；河北省科技支撐計劃項目(10276902D)；河北省自然科學基金項目(B2008000669)

楊桂君(1983—)，女，碩士研究生，研究方向為食品安全與分離科學。E-mail：yangguijun2@sina.com

*通信作者：高文惠(1963—)，女，教授，博士，研究方向為食品安全與分離科學。E-mail：wenhuigao@126.com