第六章 食品添加剂分析.ppt
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1、第六章 食品添加剂分析,6.1 食品添加剂的概况 食品添加剂是用于改善食品的品质、延长食品保存期、便于食品加工和增强食品营养成分的一类化学合成或天然物质。 它在食品的制造加工、包装处理及感官评定等方面起了很大的作用。 世界各国为确保食品添加剂的安全使用,制定了有关食品添加剂的法规。食品添加剂的定量、定性分析,是食品安全的一个至关重要的方面。,食品添加剂的分类 按来源分:天然的和化学合成的 按功能分:防腐剂、漂白剂、发色剂、着色剂、酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、膨松剂、稳定剂和凝固剂、胶姆糖基础剂、乳化剂、酶制剂、增味剂、被膜剂、水分保持剂、营养强化剂、甜味剂、增稠剂、香料及其它,共22
2、类。,几种食品添加剂举例: 防腐剂:苯甲酸和苯甲酸钠、山梨酸和山梨酸钾 漂白剂:过氧化苯甲酰、SO2 发色剂:亚硝酸钠(火腿肠中含有,能使肉鲜红,且有防腐的作用) 抗氧化剂:BHA, BHT, TBHQ, 维生素E, 维生素C 被膜剂:紫胶(用于巧克力糖的外膜涂层,防止巧克力受潮发粘) 营养强化剂:食盐中的碘,氨基酸, 维生素, 矿物质,如、钙、铁、锌。,食品添加剂的作用 食品添加剂的发展大大地促进了食品工业的发展,其所以如此,是因为食品添加剂具有以下作用: (1)增加食品的保藏性,防止腐败变质 (2)改善食品的感官性状 (3)有利于食品加工操作,适应生产的机械化和连续化 (4)保持或提高食品
3、的营养价值 (5)满足其他特殊需要,食品添加剂的一般要求 根据多年来的工作,由动物实验对添加剂已作出 毒理学的评价,从而规定了添加剂的“每日允许摄取量”(Accepted Daily Intake),即ADI值。ADI值,是指人每天允许食用的量,就是说,某种化学物质某种化学物质一个人每天食用同样的数量,并且长期不断食用下去,对人体也不致产生危害的剂量。这是通过动物试验的结果将它应用到人类而制定的。任何对人体有重要作用的不可缺少的物质,都是有一定限量的,超过就会对人体有害。,6.2 某些食品添加剂的检测 6.2.1 防腐剂 能抑制食品中微生物的繁殖,防止食品腐败变质,延长食品保存期。常用的防腐剂
4、有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、对羟基苯甲酸酯,以上三种防腐剂主要用于酱油、醋、果汁、汽水、果酱、果子露和罐头等。此外还有二氧化硫,用于葡萄酒、果酒。丙酸钙主要用于面包、糕点、酱油、醋、黄油和乳制品。,苯甲酸、山梨酸及对羟基苯甲酸酯,样品处理 从食品中提取苯甲酸、山梨酸最常用的方法是蒸气蒸馏法或乙醚萃取法。 当样品加酸酸化后,其中的苯甲酸钠盐、山梨酸钠盐转变为苯甲酸和山梨酸,在酸性条件下可随水蒸气馏出,导入碱性吸收液中,然后酸化。用乙醚萃取游离酸,挥干乙醚,加适当的溶剂溶解残渣,便可进行测定。,有时食品中的其它干扰物质存在时对提取会造成麻烦,因此在提取苯甲酸、山梨酸之前应先进行样品处理,目的
5、是为了防止提取过程中出现乳化现象而损失苯甲酸、山梨酸,并消除苯甲酸、山梨酸以外的酸性物质给测定带来的误差。具体处理方法如下: 除二氧化碳 碳酸饮料中二氧化碳可用超声法除去。 除酒精 因酒精既可溶于乙醚,又可溶于水,当用乙醚提取苯甲酸时便容易乳化,故应先加热挥去酒精,再将样品酸化后用乙醚提取苯甲酸。, 除脂肪 因脂肪易溶于乙醚,而脂肪酸也能消耗碱,当用酸碱滴定法分析苯甲酸时会带来正误差。通常在碱性条件下用乙醚提取出脂肪,然后再加酸酸化,并用乙醚提取苯甲酸。 除蛋白质 蛋白质是高分子化合物,结构既有亲脂基团又有亲水基团,当用乙醚提取苯甲酸时,蛋白质的存在会导致乳化而给分离苯甲酸带来困难。除蛋白质的
6、方法很多,例如盐析、加蛋白质沉淀剂、透析等。,样品经酸化后,蒸馏法提取山梨酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸酯,这一方法在基体复杂的食品中得到广泛应用。通过对大量不同样品的分析,蒸馏法的提取率一般在75-95之间。蒸馏法可以将防腐剂从含氯化钠和酒石酸的基质中提取出来,导入至二氯甲烷-水的混合溶液(75:25)中,防腐剂被提取到有机相中,经浓缩后进行GC分析。,()气相色谱法苯甲酸和山梨酸可以被气相色谱法直接测定,一般用极性固定相进行分离。如果将苯甲酸、山梨酸衍生为酯(甲酯、丁酯)或硅醚的形式,则用非极性固定相分离。例:Graveland用3磷酸-乙醚溶液提取面包里的山梨酸和苯甲酸,离心后上清液作为样液进
7、行GC测定,色谱柱为2m2mm的玻璃柱,内填Carbowax 20M/对苯二甲酸固定液涂渍在60-80目Chromosorb W 担体上,柱温以5/min从100升高到210,载气为氮气65mL/min。丙酸、山梨酸和苯甲酸在25min内完成分离,最低检出量为5ng。,(2)液相色谱法,苯甲酸、山梨酸和对羟基苯甲酸酯可以用HPLC直接测定。,(3)薄层色谱法 苯甲酸、苯甲酸钠经分离提纯后,用薄层层析分离,在紫外光下或显色后与标准比较定性与概略定量。 (4)紫外分光光度法 苯甲酸、苯甲酸钠在酸性溶液中蒸发出来后,在重铬酸钾硫酸溶液中氧化除去挥发性的杂质及山梨酸,再进行蒸馏分离,蒸馏液在波长 22
8、5 nm处测光密度与标准比较定量本法适用于酱油、酱菜、果汁、果酱等样品。,6.2.2 发色剂 发色作用,抑菌作用 亚硝酸盐是添加剂种急性毒性较强的物质之一,其次亚硝酸盐为亚硝基化合物的前体,具有致癌性,因此对其用量及残留量有严格的要求。 抗坏血酸与亚硝酸盐有高度亲和力,在体内能防止亚硝化作用,因此在肉类腌制时添加适量的抗坏血酸,有可能防止生成致癌物质。 虽然硝酸盐和亚硝酸盐的使用受到了很大限制,但至今国内外仍在继续使用。其原因是亚硝酸盐对保持腌制肉制品的色、香、味有特殊作用,迄今未发现理想的替代物质。更重要的是亚硝酸盐对肉毒梭状芽孢杆菌的抑制作用。,硝酸盐和亚硝酸盐的测定方法主要有比色法、气相
9、色谱法和液相色谱法。 (1)盐酸萘乙二胺法(测亚硝酸盐)样品经沉淀蛋白质,除去脂肪后,在弱酸条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化后,再与盐酸萘乙二胺偶合形成红紫色染料,与标准比较定量。本法检出下限为0.1mg/kg。,(2)镉柱法(测硝酸盐用)样品经沉淀蛋白质,除去脂肪后,溶液通过镉柱,使其中的硝酸根离子还原成亚硝酸根离子,在弱酸性条件下,亚硝酸根与对氨基苯磺酸重氮化后,再与盐酸萘乙二胺偶合形成红紫色染料,测得亚硝酸盐总量,由总量减去亚硝酸盐含量即得硝酸盐含量。 (3)气相色谱法测定前要进行衍生化以形成易挥发性的物质。硝酸盐的测定通常是将其衍生为硝基苯,用热裂解检测器测定,检测限为100-20
10、0g/kg。亚硝酸根衍生物的分离一般采用非极性固定相。,(4)液相色谱法 硝酸根和亚硝酸根的液相色谱测定方法,大多采用阴离子交换法分离,然后以抑制型电导或紫外检测。用离子交换色谱法分析食品中硝酸根和亚硝酸根不仅简便、快速,而且选择性好、准确度高。,6.2.3 甜味剂,甜味剂是指能赋予食品甜味的一种食品添加剂。 天然甜味剂主要是从植物组织中提取出来的甜味物质,近年也采用人工合成法获得。它可分为糖醇类和非糖类。糖醇类:木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、乳糖醇等非糖类:甜菊糖苷、甘草、奇异果素、索马甜等。 人工甜味剂主要是一些具有甜味但又不是糖类的物质。它的品种很多,其中磺胺类有糖精、甜蜜素等;二肽类有阿
11、斯巴甜、阿力甜等;蔗糖的衍生物有三氯蔗糖、帕拉金糖、果糖低聚糖等。,糖精 糖精是广泛使用的人工甜味剂,我国规定糖精最大使用量为0.15g/kg。 糖精的甜味是蔗糖的500倍,但食后会有一种金属余味,通常与甜蜜素配伍使用。由于糖精对人体并无营养作用,也不是食品中的天然成分,应尽量少或不用。对婴幼儿食品、病人食品和大量食用的主食食品不得使用。,()比色法糖精经氯仿、苯提取分离后,与酚和硫酸于175加热,转化成酚磺酞,然后用碳酸氢钠处理,形成的红色在558nm波长测定 ,和标准比较而定量。 ()紫外吸收光谱法食品中的糖精钠用透析法进行透析,用乙醚提取,转至aHCO3溶液中加盐酸和锌粉进行还原生成二氧
12、化苯并异噻唑啉,此还原生成物用紫外吸收光谱法进行定性定量测定。,()薄层层析法糖精在酸性条件下,用乙醚提取,浓缩后经薄层层析分离,自薄层板上刮下,定量溶解,酸化后在波长207nm测定。 ()纳氏比色法糖精先经薄层分离,自薄层板上刮下,定量溶解后,加 2SO4 和H2O2 消化,使成为铵盐,然后和碘化汞、碘化钾的复盐(HgI22KI)反应生成黄色化合物,用铵盐为标准,间接求出糖精的含量。,(5)气相色谱法GC法测定糖精(钠)是将样品酸化后,用乙酸乙酯提取糖精,提取液浓缩后,用甲基化试剂衍生成甲基化合物,用GC测定。 (6)液相色谱法HPLC法测定汽水、果汁、配制酒类中糖精钠为我国国家标准方法中的
13、第一法(GB/T 5009.28-2003),样品处理相对简单,将样品加温除去二氧化碳和乙醇,用氨水(1:1)调pH值约7,过滤后就可以进样分析。,6.2.4 色素,食用色素按其性质和来源,可分为食用天然色素和食用合成色素两大类。 天然色素安全性较高,但染色力弱,稳定性较差:叶绿素,类胡萝卜素花色苷等。目前已经有170多种不同原料的天然色素,常见的有叶绿素、类胡萝卜素、花色苷、紫胶、胭脂虫红、红花素、栀子黄、焦糖色等。 合成色素着色能力强,且稳定性好,但大多数对人体有害(一般毒性、致泻性和致癌性):苋菜红,胭脂红,日落黄,柠檬黄等。,合成色素多以苯、甲苯、萘等化工产品为原料,经过磺化、硝化、偶
14、氮化等一系列有机反应化合而成。因此,食用合成色素多为含有R-N=N-R键、苯环或氧杂蒽结构化合物,它们对人体存在一定的不安全性或者产生有害作用。,“苏丹红”风波 “苏丹红”型色素是一种人造化学制剂,全球多数国家都禁止将其用于食品生产。这种色素常用于工业方面,比如溶解剂、机油、蜡和鞋油等产品的染色。科学家通过实验发现,“苏丹红”会导致鼠类患癌,它在人类肝细胞研究中也显现出可能致癌的特性。,苏丹红是一种人工合成的偶氮类、油溶性的化工染色剂,1896年科学家达迪将其命名为苏丹红并沿用至今。苏丹红被大量地用在工业、化学和医学领域,用于机油、汽车蜡和鞋油等工业产品,以及生化毒理学研究的着色剂等。 目前,
15、苏丹红系列常见4种,其中二号、三号和四号均为一号的化学衍生物。苏丹红一号为暗红色;二号为红色;三号为有绿色光泽的棕红色;四号为深褐色。,1995年,欧盟和其他一些国家已开始禁止在食品中添加苏丹红一号;我国1996年出台的食品添加剂使用卫生标准中不包含苏丹红及其系列色素(标准中没有公布的添加剂不准用于食品中)。2003年6月,欧盟规定所有进口的辣椒及其制品必须检测苏丹红项目,确定未添加后方可进口,并要求成员国对市场上销售的辣椒及其制品进行随机抽样检测。,2005年3月,国内已经证实的“涉红”产品名单: 肯德基 肯德基新奥尔良烤翅、新奥尔良烤鸡腿堡调料 亨氏美味源(广州)食品有限公司 美味源桂林辣
16、椒油和美味源金唛桂林辣椒酱 麦当劳 麦当劳西部烧烤调味汁 调味料 麦当劳地戎芥末蛋黄酱 调味料 麦当劳凯馓调味汁(普通脂肪型) 调味料 麦当劳凯馓调味汁(低脂肪型) 调味料 广州田洋食品有限公司 田洋牌“辣椒红一号”复合食品添加剂 河北邯郸中进天然色素有限公司 辣椒精 珠海市“公仔DOLL”牌产品 公仔日式碗面 牛肉味公仔米粉 劲辣牛肉味公仔面 公仔拉面屋红烧牛肉(两种) 公仔拉面屋红油排骨 牛肉味公仔面 长沙“坛坛乡”调料食品有限公司 “坛坛乡”牌风味辣椒萝卜含有“苏丹红四号”,2006年11月,河北白洋淀的“红心鸭蛋”苏丹红事件 2006年12月,陕西出产辣椒面再现苏丹红,食品中苏丹红染料
17、的检测方法 高效液相色谱法(GB/T 196812005),范围 本标准适用于食品中苏丹红染料的检测。 本标准规定了食品中苏丹红、苏丹红、苏丹红、苏丹红的高效液相色谱测定方法。 方法最低检测限:苏丹红、苏丹红、苏丹红、苏丹红均为 10 ug/kg 。 方法要点 样品经溶剂提取、固相萃取净化后,用反相高效液相色谱紫外可见光检测器进行色谱分析,采用外标法定量。,样品处理 1. 红辣椒粉等粉状样品称取1 g5g(准确至0.001g)样品于三角瓶中,加入10mL30mL正己烷,超声5min,过滤,用10mL正己烷洗涤残渣数次,至洗出液无色,合并正己烷液,用旋转蒸发仪浓缩至5mL以下,慢慢加入氧化铝层析
18、柱中,为保证层析效果,在柱中保持正己烷液面为2mm左右时上样,在全程的层析过程中不应使柱干涸,用正己烷少量多次淋洗浓缩瓶,一并注入层析柱。控制氧化铝表层吸附的色素带宽宜小于0.5cm,待样液完全流出后,视样品中含油类杂质的多少用10mL30mL正己烷洗柱,直至流出液无色,弃去全部正己烷淋洗液,用含5%丙酮的正己烷液60mL洗脱,收集、浓缩后,用丙酮转移并定容至5mL,经0.45m有机滤膜过滤后待测。,2. 红辣椒油、火锅料、奶油等油状样品称取0.5 g2g(准确至0.001g)样品于小烧杯中,加入适量正己烷溶解(约1 mL10mL),难溶解的样品可于正己烷中加温溶解。按1中“慢慢加入到氧化铝层
19、析柱过滤后待测”操作。 3. 辣椒酱、番茄沙司等含水量较大的样品称取10 g20g(准确至0.01g)样品于离心管中,加10mL20mL水将其分散成糊状,含增稠剂的样品多加水,加入30mL正己烷:丙酮 = 3:1,匀浆5min, 3000rpm离心10min, 吸出正己烷层,于下层再加入20mL2次正己烷匀浆,离心,合并3次正己烷,加入无水硫酸钠5g 脱水,过滤后于旋转蒸发仪上蒸干并保持5分钟,用5mL正己烷溶解残渣后,按1中“慢慢加入到氧化铝层析柱过滤后待测”操作。,4. 香肠等肉制品称取粉碎样品10g20g(准确至0.01g)于三角瓶中,加入60mL正己烷充分匀浆5min,滤出清液,再以2
20、0mL2次正己烷匀浆,过滤。合并3次滤液,加入5g无水硫酸钠脱水,过滤后于旋转蒸发仪上蒸至5mL以下,按1中“慢慢加入到氧化铝层析柱中过滤后待测”操作。,推荐色谱条件 1. 仪器条件 色谱柱: Zorbax SB-C18 3.5 m 4.6mm150mm (或相当型号色谱柱) 流动相:溶剂A 0.1%甲酸的水溶液:乙腈 = 85:15; 溶剂B 0.1%甲酸的乙腈溶液:丙酮=80:20 梯度洗脱:流速:1mL/min 柱温:30 检测波长:苏丹红 478nm ;苏丹红、苏丹红、苏丹红 520nm ;于苏丹红出峰后切换。进样量10l。 2. 标准曲线吸取标准储备液0、0.1、0.2、0.4、0.
21、8、1.6mL ,用正己烷定容至25mL,此标准系列浓度为0、0.16、0.32、0.64、1.28、2.56g/mL,绘制标准曲线。 3. 计算按公式(1)计算苏丹红含量R=CV /M (1)R样品中苏丹红含量,单位为毫克每千克(mg/kg);C由标准曲线得出的样液中苏丹红的浓度 (g/mL);V样液定容体积,单位为毫升(mL);M样品质量,单位为克(g)。,苏丹红标准色谱图,孔雀石绿一种带有金属光泽的绿色结晶体,又名碱性绿、孔雀绿,易溶于水,溶液呈蓝绿色。孔雀石绿是一种有效杀灭霉菌的染料类药物,具有相当好的杀真菌效果。由于鱼类在运输中易发生碰撞,造成鱼鳞脱落而引起鱼体真菌感染,以致出现霉烂
22、、死亡等现象,孔雀石绿恰恰可以治疗这些鱼类碰撞伤。因价格廉、容易得、用量少、疗效高,在过去水产养殖疾病防治中曾被广泛使用。一些不法商贩滥用孔雀石绿,包括在运输前使用孔雀石绿溶液对车厢进行消毒,不少储放活鱼的鱼池也采用这种方式进行消毒。,科研结果表明,孔雀石绿具有高毒素、高残留和致癌、致畸、致突变等副作用,有“苏丹红第二”之称。鉴于孔雀石绿的危害性,美国、英国、日本等许多国家已禁止将其用于水产养殖业。我国也于2002年5月将孔雀石绿列入食品动物禁用的兽药及其化合物清单中,禁止用于所有食品动物。 但是,事实上包括我国和英国在内的许多禁用孔雀石绿的国家,从对市场上销售的鱼类等水产品中孔雀石绿的监测情
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