高效液相色谱法在是食品添加剂的分离分析当中的应用

发布日期:2019-05-23 10:47 字号:

 食品是人类生活中不可缺少的必需品,是人类生命活动能源的来源。食品种类繁多,各种食品具有不同的特性和营养成分,它所包含的糖、有机酸、维生素、蛋白质、氨基酸、脂肪等直接关系人体的健康。在食品生产过程,往往需添加防腐剂、抗氧化剂、人工合成色素、甜味剂、保鲜剂等化学物质,它们的含量过高就会危害人体健康。此外由于环境污染,也会使食品沾污有害的微量元素、农药残留、黄曲霉素等。因此食品分析的重要性日益受到人们的关注。
    近年来高效液相色谱分析法在食品分析中的应用日益增多,它比化学分析法操作简便、快速,并能提供更多的有用信息。
食品添加剂是指在食品加工、生产、处理、包装和保存等过程中,加入的保持食品营养价值、防止腐败变质,增强食品感官性状,从而提高食品质量的化学合成或天然物质。
       
    由于食品添加剂除对食品具有特效功能外,还对人体具有一定的毒性,尤其当过量使用和食用时,会损害消费者的健康,因此在食品添加剂的使用中,明确制定了卫生标准,限定了食品添加剂的种类、名称、应用范围,大使用量和残留量。
    食品添加剂主要指防腐剂、抗氧化剂、甜(香)味剂、香料和天然或人工合成色素,它们的含量都可用高效液相色谱方法进行测定。
    (一)防腐剂
    食品中的防腐剂常使用苯甲酸、山梨酸、对羟基苯甲酸( p-hydroxybenzoic acid,PHB)的甲酯、乙酯、丙酯等。用反相键合相柱分析白葡萄酒和沙拉调味剂中的防腐剂,如图6-4-47所示。色谱柱Hypersil BDS(5μm,φ4mm*125mm),流动相:(A)pH=2.3 的H2SO4溶液;(B)乙腈。梯度洗脱程序见表6-4-10。流量为2mL/min,柱温40℃,进样2μL,使用二极管陈列紫外吸收检测器(UV PDAD),检测波长为260nm/40nm(扫描波长范围)。
 
表6-4-10 防腐剂的梯度洗脱程序
 
       
         
    橘汁中防腐剂的分析如图6-4-48所示。分析前先将橘汁样品在Sep - Pak C18预柱(φ3.4mm*40mm)上纯化,除去固态物质。分析使用的色谱柱为Shodex RSpak DS -613(φ6mm*150mm),其为苯乙烯与二乙烯基苯共聚微球,粒径8-10μm。流动相为’pH=2.65 乙腈水溶液(40%)-  0.05mol/L KH2PO4 缓冲溶液(60%),流量为 1mL/min,用UVD(230nm)检测。
    图 6-4-49 为在两种不同型号反相键合相柱上四种防腐剂的分离。色谱柱(1)μ -Bondapak C18 (10μm,φ3.9mm*300mm),柱温45℃。流动相为0.02mol/L乙酸铵(30%)- 甲醇(70%.)。色谱柱(2):Radial Pal Cartrige C18 ( 5μm,φ8.0mm*100mm),流动相为甲醇(65%)- 0.02mol/ L 乙酸铵(35%),流量为1mL/min。两根色谱柱皆使用UVD(254nm)检测。
    (二)抗氧化剂
 
 
表6-4-11 抗氧剂的梯度洗脱程序
 
        
    图6为九种抗氧-4-51化剂在反相键合相柱上的分离谱图。色谱柱为Lichrosorb RP - 18(10μm,φ3.2mm*250mm)。流动相梯度洗脱在16min 内从H2O乙酸(95:5)增加至乙腈E 乙酸(95:5);流量为1mL/min。用UVD(280nm)检测。
 
(三)甜味剂和香料
    食品中加入的甜味剂主要为糖精和甜味素。糖精的甜度是蔗糖的550倍,甜味素的甜度是蔗糖的160-200倍。
    软饮料中糖精的分析如图6-4-52所示。色谱柱μ-Bondapak(10μm,φ4mm*30mm),流动相为5%乙酸水溶液,流量为2mL/min。进样10μL,用UVD(250nm)检测。
    图6-4-53 为软饮料可乐在贮存 6 个月和 36 个月后。对所含甜味素(天门冬酰苯丙氨酸甲酯)及其分解产物的分析谱图。色谱柱为Waters μ-Bondapak C18(10μm,φ3.9mm*300mm),流动相为0.0125mol/LKH2PO4( pH=3.5)+ 乙腈(体积比为90:10),流量0.8mL/min。用UVD(214nm)检测。
    甜味素也可用强阳离子交换柱(Partisil - 10 SCX,10μm)分析,用0.1mol/L NH2H2PO4作流动相,用UVD(214nm)检测。
    食品中添加的香料主要为香兰素(Vanillin,3 - 甲氧基 4 - 羟基苯甲醛,又称香草醛)、柚苷配基(naringenin)、橙皮苷(hesperidin)及具有辛苦味的蛇麻酮(lupulon)和艹律 草酮(humulon)。
   
    图6-4-54为香草醛类香料萃取液的反相色谱分析的谱图。色谱柱为Hypersil BDS
(3μm,φ4mm*100mm),柱温30℃。流动相 A 为pH = 2.3H2SO4溶液;B 为乙腈;梯度洗脱程序见表6-4-12。流量0.8mL/min。用二极管阵列紫外吸收检测器(UV PDAD)检测,检测波长为280/80NM,参比波长为360/100NM。
 
表6-4-12 香草醛类香料萃取液的梯度洗脱程序
    
    图6-4-55为法国科涅克(Cognac)白兰地酒中香草醛的分析。色谱柱为Hypersil ODS
(5μm,φ2.1mm*100mm)。流动相 A 为0.005mol/L NaH2PO4水溶液,B 为甲醇。
    梯度洗脱程序:在10min 内使流动相中 B 组分含量增加至70%,流速0.4mL/min。用UVPDAD(280nm)检测。
         
    (四)人工合成色素
    在食品制造过程为增强外观颜色效果,常加入天然色素,如虫胶(橙色)、叶绿素铜钠(绿色)、姜黄(黄色)、红花黄(黄色)、红曲(红色)、焦糖色(棕黑色)等。它们具有一定的营养价值,安全性高,但价格贵,着色力差。人工合成色素,如胭脂红(黄棕色)、苋菜红(紫红色)、柠檬黄(橙黄色)、日落黄(橙黄色)、靛蓝(蓝绿色)、亮蓝(蓝色)等,它们的色泽鲜艳、着色力强、价格低廉,但毒性较大,因此在安全标准中规定了它们的使用限量。
    图 6-4-56 为使用反相径向加压柱分析人工合成色素的谱图。色谱柱为μ - Bondapak,C18( 10μm,φ8mm*100mm),流动相 A 为0.02mol/L 乙酸铵,B 为甲醇。梯度洗脱程序见表6 -4 - 13。流量1mL/min,用UVD(254nm)检测。
表6-4-13 人工合成色素分析的梯度洗脱程序
 
    图 6-4-57 为软饮料中九种添加剂的反相键合相色谱分离谱图。分析前软饮料需进行预处理,即取等量的软饮料和水混合后,经 0.45μm 滤膜过滤后进样分析。色谱柱为μ - Bondapak(10μm,φ8mm*100mm),流动相 A 为0.02mol/L 乙酸铵,B 为甲醇。梯度洗脱程序见表6-4-14。流量为2mL/min。用可变波长紫外和可见波长检测器,在 6 个检测波长:225、230、255、258、273 和 600nm 进行检测,并自动校正基线。
 
表6-4-14 软饮料中添加剂的梯度洗脱程序 
 
   用反相离子对色谱也可分析软饮料中的添加剂,如图 6-4-58 所示。色谱柱为Zorbax - ODS(10μm,φ4.6mm*250mm),柱温38℃,流动相 A 为甲醇 + 乙腈 + 0.02mol/L 柠檬酸三铵(体积比为20:2:78),B 为甲醇+0.02mol/L , - 柠檬酸三铵(体积比为50:50)。梯度洗脱程序0 1min100% 流动相A,1 - 7min,流动相中 B 增至 100% 并保持至12min。用UVD(254nm)进行检测。
    用HPLC方法同时测定软饮料中的多种添加剂的方法很多,大多数软饮料中至少存在三种添加剂,如健力宝饮料含 8 种添加剂,其中苯甲酸、糖精及日落黄含量分别约为:0.15 - 0.19g/kg;0.03 - 0.06g/kg;0.02 - 0.03g/kg。百事可乐中含咖啡因约为0.07 -0.08g/kg。
                         

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