（分析化学专业论文）食品中甜蜜素的分析方法研究.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 食品中甜蜜素的分析方法研究 摘要 甜蜜素作为食品添加剂被广泛应用在食品加工领域，但过量食用甜蜜素可能 会危害人体健康，因此我国规定甜蜜素的最大使用量为6 5 0 m g k g 。本文建立了顶 空气相色谱法和间接光度法测定食品中的甜蜜素。 顶空气相色谱法是在顶空瓶内将甜蜜素和亚硝酸钠酯化成环己醇亚硝酸酯， 经过一定时间的气液平衡后，抽取顶空气在g c 一9 a 气相色谱仪上分离测定。实验 选用2 m x3 m m 的不锈钢填充柱，以c h r o m o s o r bw a wd m c s 为担体，1 0 的f f a p 为 固定液。通过考察诸多色谱分离和测定条件的影响，并进行优化，建立了最佳色 谱条件：进样口温度2 0 0 ：检测器温度2 0 0 。c ；柱温9 0 。c ；进样量i m l ；载气为 氮气；载气流量3 5 m l m i n 。在最佳测定条件下，检出限1 2 pg ；加标回收率为 9 5 2 一1 1 0 ：相对标准偏差3 7 。 间接光度法利用甜蜜素的还原性和商锰酸钾的氧化性，在1 9 m o l l 氢氧化钠 介质中和5 5 的反应温度下，定量的高锰酸钾与甜蜜素反应2 0 m i n 后，用光度法测 定剩余高锰酸钾的吸光度，由于甜蜜素的浓度和剩余高锰酸钾的吸光度成线性关 系，所以可以间接得到甜蜜素的含量。通过对有关物质的波长扫描确定了最佳测定 波长为5 0 0 n m 。最佳实验条件为：高锰酸钾标准溶液( 0 0 2 0 3 5 m o l l ) 用量为0 ，2 0 m l ； 氢氧化钠饱和溶液用量为1 o m l ：在5 5 。c 水浴中反应2 0 m i n 。在最佳测定条件下， 方法的检出限为2 0ug ；加标回收率为9 2 2 1 1 4 ；相对标准偏差4 6 。 将两种方法分剐与国标法比较，f 检验和t 检验结果表明，两种方法可以用于 食品中甜蜜素的测定。 关键词气相色谱法顶空分析吸光光度法间接测定甜蜜素 高锰酸钾食品添加剂 i l 东北大学硕士学位论文a b s t r a c f a b s t r a c t s o d i u mc y c l a m a t ea sf o o da d d i t i v e sh a v i n gb e e nu s e dw i d e l yi nt h ef i e l do ff o o d p r o c e s s ，b u te x c e s s i v ea d d i t i o nw i l lb eh a r m f u lt op e o p l e sh e a l t h t h e r e f o r eo u r g o v e r n m e n th a sr e g u l a t e dt h a tt h el a r g e s ta m o u n to fa d d i t i o no fs o d i u mc y c l a m a t ei s 6 5 0m e j k g t h i se s s a yp r e s e n t st w om e t h o d st om e a s u r es o d i u mc y c l a m a t e ，w h i c ha r e h e a d s p a c eg a sc h r o m a t o g r a p h ya n di n d i r e c ts p e c t r o p h o t o m e t r i c i nt h em e t h o do fh e a d s p a c eg a sc h r o m a t o g r a p h y ，s o d i u mc y c l a m a t ew a sa n a l y z e d w i t hag c 一9 ag a sc h r o m a t o g r a p h y e x p e r i m e n ts e l e c t e d2 m 3 m mf i l l e dr u s t p r o o f s t e e lc o l u m n c h r o m o s o r bw a wd m c sa sc a r r y i n gb o d y 1 0 f f a pa c t e da sf i x e d l i q u i d t h eo p t i m u mo p e r a t i n gc o n d i t i o n sw e r ea c q u i r e d ：t h ei n j e c t o ra n dd e t e c t o r t e m p e r a t u r e sw e r ea l l2 0 0 c ；c o l o a mt e m p e r a t u r ew a s 9 0 cr e s p e c t i v e l y ，u s i n gi n j e c t i o n o flm l n i t r o g e nw a se m p l o y e da sc a r r i e rg a sa tac o n s t a n tf l o wo f35m l m i n o n o p t i m u mo p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，t h ed e t e c t i o nl i m i t so fs o d i u mc y c l a m a t e l v a s i 2 9 9 ： ，l h er e c o v e r i e so f t h em e t h o dw e r e9 52 一i1 0 w i t har s do f 3 7 i n d i r e c ts p e c t r o p h o t o m e t r i cd e t e m a i n a t i o nw a sb a s eo np o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e s o x y g e na n ds o d i u mc y c l a m a t e sr e s t o r e ，i na 19 m o l ls o d i u mh y d r o x i d es o l u t i o n a d e f i n i t ea m o u n to fp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ew a sa d d e dt or e a c tw i t hs o d i u mc y c l a m a t e a t5 5 f o r2 0r a i n i tw a sf o u n dt h a tt h ep o t a s s i u mp e r m a n g a n a t er e a c t i o np r o c e e d s q u a n t i t a t i v e l y a n dt h ea b s o r b a n c eo f t h eu n r e a c t e de x c e s so t a s s i u mp e r m a n g a n a t ei nt h e s o l u t i o nc a nb et a k e na sam e a s u r eo ft h ea m o u n to fc y c l a m a t ep r e s e n t ，b e c a u s es o d i u m c ) c l a m a t e sc o n c e n t r a t i o nw a sr e l a t i v e t h em e t h o dd e t e r m i n e dt h el a r g e s ta b s o r p t i o n w a v e l e n g t ho fi n t e r r e l a t e ds u b s t a n c ew a s5 0 0 n mt h r o u g ht h ew a v e l e n g t hs c a nt h e o p t i m u me x p e r i m e n tc o n d i t i o n sw e r eo p t i m i z e da sb e l o w ：t h eq u a n t i t yo fp o t a s s i u m p e r m a n g a n a t es t a n d a r ds o l u t i o n ( 0 0 2 0 3 5 m o l l ) w a s 0 2 0m l ，q u a n t i t yo fs o d i u m h y d r o x i d es a t u r a t i o ns o l u t i o n w a sl 0 m l ；o no p t i m u mo p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，t h e d e t e c t i o nl i m i t so ft h es o d i u mc y c l a m a t ew a s2 o 鹇；t h er e c o v e r i e so ft h em e t h o dw e r e 9 2 2 一l1 4 ，w i t hr s do f 4 6 c o m p a r i n gt h et w om e t h o d sw i t hn a t i o n a ls t a n d a r dm e t h o d ，t h et t e s ta n dft e s t r e s u l t si n d i c a t et h a tt h et w om e t h o d sc a na l lb eu s e dt od e t e r m i n a t i o ns o d i u mc y c l a m a t e i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t i n f o o d k e yw o r d s ：g a sc h r o m a t o g r a p h y , h e a d s p a c ea n a l y s i s ，a b s o r p t i o m e t r y ， i n d i r e c td e t e r m i n a t i o n ，s o d i u mc y c l a m a t e ，p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e f o o da d d i t i v e s i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：丁谦蹇 日期：卯j 、f 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期： 东北大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 食品添加剂简介 第一章前言 1 1 1 食品添加剂的定义及其种类 由于生活习惯不同，世界各国对食品添加剂的定义也不尽相同。我国的食品 卫生法( 1 9 9 5 年) 规定：食品添加剂指“为改善食品品质和色、香、味以及为防 腐或根据加工工艺的需要而加入食品中的天然的或者人工合成物质”。 据统计，国际上使用的食品添加剂种类已达1 4 0 0 0 余种，其中直接使用的约 4 0 0 0 余种，常用的在1 0 0 0 种左右。美国是世界上食品添加剂使用量最大、使用品 种最多的国家，目前允许直接使用的有2 3 0 0 种以上。 食品添加剂按照形成途径分为天然的和化学合成的两大类。1 。天然食品添加剂 是以动植物或微生物的代谢产物为原料加工得到的天然物质：化学合成的食品添 加剂是指采用化学手段，通过化学反应合成的食品添加剂。 食品添加剂按功能可分为甜味剂、防腐剂、抗氧化剂、保鲜剂、膨松剂、增 稠剂、香料、着色剂等2 0 多种“3 。 甜味剂：是使食品具有甜昧的应用范围很广的一种食品添加剂。甜味的强度 和感觉因糖的品种不同而不同。甜味剂有天然的，比如果糖( 蜂蜜和水果中含有) 、 蔗糖；其次还有人工合成的如甜蜜素、糖精等。 防腐剂：是用于防止产品腐败变质的添加剂，对常见的腐败菌有较强的抑制 作用，是我们最熟悉的化学合成物质。我国允许使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸 钠、山梨酸等。在饮料、糕点中都不同程度地含有防腐剂。防腐剂按国家食品添 加剂法规定的添加剂量，对人体无害。 着色剂：也就是我们日常所说的色素，是以给食品着色为目的的食品添加剂。 分为天然色素和人工合成色素两大类。由于合成色素的安全性问题，其使用品种、 数量逐渐减少，但国家批准使用的合成色素的安全性都是可靠的。常见的合成色 素有苋菜红、胭脂红、柠檬黄、靛蓝等。天然色素来自天然物，其色素含量和稳 查i ! 查堂婴圭兰竺堡苎 蔓二苎塑重 定性不如合成色素，但其安全性高，因此发展很快。常见的有红曲色素、甜菜红、 0 一胡萝h 素等。 漂白剂：漂白剂能破坏、抑制食品的变色，使色素褪色或产品免于褐变( 食 品由于氧化或其他原因引起的颜色变深) 。常用的有亚硫酸钠、二氧化硫、硫磺 等。 强化剂：以增强和补充食品营养为目的而使用的添加剂称为强化剂。属于这 类添加剂的有维生素、氨基酸、无机盐等。为了使食品加工过程中损失的营养成 分恢复到原有的水平，通过加进一些原来没有的营养素，以提高其营养价值，这 样的食品称为营养强化食品或增补食品。 增稠剂和乳化剂：增稠剂可以增加食品的黏度，赋予食品以黏滑适口的口感， 常见的增稠剂有淀粉、果胶和琼脂等。乳化剂是一种将油和水混在一起的食品添 加剂，常见的有天然类卵磷脂、化学合成类的单甘酯等。在乳类饮料、植物蛋白 饮料、冰淇淋中都会有增稠剂和乳化剂。 酸昧剂：用于增加食品酸味及口感的食品添加剂。常用的酸味剂有醋酸、乳 酸、苹果酸、柠檬酸等。可用于饮料、果酒和果脯中。 1 1 2 食品添加剂的作用和发展状况 11 2 1 食品添加剂的作用 食品添加剂被提出、认识的时间并不长“1 ，但是实际使用的历史却很长，如点 豆腐用的凝固剂盐卤，约在公元2 5 2 2 0 年的东汉时期就有应用。1 ，并一直流传至 今：古书中记载过从植物中提取天然色素的方法：8 0 0 年前的南宋时期就将亚硝酸 盐用于腊肉生产，后来传入欧洲。近年来，食品添加剂市场发展迅速。作为现代 食品工业重要辅料的食品添加剂无处不在、必不可少，食品添加剂几乎已经进入 所有的食品加工领域。可以说，没有食品添加剂，就没有现代食品工业。 食品添加剂对改善食品的质量、档次和色香味，对原料至成品的保质保鲜， 对提高食品的营养价值，对新产品的开发、对食品加工工艺的顺利进行等方面， 都起着极为重要的作用。随着食品工业的发展，食品添加剂已成为加工食品不可 缺少的基料，它在食品工业中的地位和作用体现在以下4 个方面”1 ： ( 1 ) 改善食 品感官和组织形态及色香味以适应消费者的需要；( 2 ) 增强食品的营养成分：( 3 ) 2 幕北大学硕士学位论文第一草前言 定性不如合成色素，但其安全性高，因此发展很快。常见的有红曲色素、甜菜红、 d 一胡萝h 素等。 漂白剂：漂白剂能破坏、抑制食品的变色，使色素褪色或产品免于褐变( 食 品由于氧化或其他原因引起的颜色变深) 。常用的有亚硫酸钠、二氧化硫、硫磺 等。 强化剂：以增强和补充食品营养为目的而使用的添加剂称为强化剂。属于这 类添加剂的有维生紊、氨基酸、无机盐等。为了使食品加工过程中损失的营养成 分恢复到原有的水平，通过加进一些原来没有的营养素，以提高其营养价值，这 样的食品称为营养强化食品或增补食品。 增稠剂和乳化剂：增稠剂可以增加食品的黏度，赋予食品以黏滑适口的口感， 常见的增稠剂有淀粉、果胶和琼脂等。乳化剂是种将油和水溺在起的食品添 加剂，常见的有天然类卵磷脂、化学合成类的单甘酶等。在乳类饮料、植物蛋白 饮料、冰淇淋中都会有增稠剂和乳化剂。 酸味剂：用于增加食品酸味及口感的食品添加剂。常用的酸味剂有醋酸、乳 酸、苹果酸、柠檬酸等，可用于饮料、果酒和果脯中。 1 1 2 食品添加剂的作用和发展状况 11 2 t 食品添加剂的作用 食品添加剂被提出、认识的时间并不长“1 ，但是实际使用的历史却很长，如点 豆腐用的凝固剂盐卤，约在公元2 5 2 2 0 年的东汉时期就有应用。1 ，并一直流传至 今：古书中记载过从植物中提取天然色素的方法；8 0 0 年前的南宋时期就将亚硝酸 盐用于腊肉生产，后来传入欧洲。近年来，食品添加剂市场发展迅速。作为现代 食品工业重要辘料的食品添加剂无处不在、必不可少，食品添加剂几乎已经进入 所有的食品加工领域。可以说，没有食品添加剂就没有现代食品工业。 食品添加剂对改善食品的质量、档次和色香味对原料至成品的保质保鲜 对提高食品的营养价值，对新产品的开发、对食品加工工艺的顺利进行等方面， 都起着极为重要的作用。随着食品工业的发展，食品添加剂已成为加工食品不可 缺少的基料，它在食品工业中的地位和作用体现在以下4 个方面”1 ：( 1 ) 改善食 品感官和组织形态及色香味以适应消费者的需要；( 2 ) 增强食品的营养成分：( 3 ) 品感官和组织形态及色香味以适应消费者的需要；( 2 ) 增强食品的营养成分：( 3 ) 查! ! 查兰堡圭兰丝兰苎塑二垦塑亘 使食品具有更有效的、更经济的加工条件和更长的货架期和保质期；( 4 ) 满足方 便食品、快餐食品高速度增长的需要。 1 1 22 国外发展状况 目前全球食品添加剂的市场销售额为2 0 0 余亿美元，其中最大一类产品是调 味剂，其次是酸味剂，脂肪代用品和营养强化剂是近1 0 年来增长最快的产品，目 前全球各类食品添加剂的总消费量已接近1 0 0 0 万吨，其中淀粉及其衍生产品的用 量最多，约占5 0 ”1 。国外主要食品添加剂的消费量见表1 1 “1 。 食品添加荆的消费水平与食品加工业和生活水平紧密相关。美国的食品添加 剂消费量已超过1 4 0 万吨( 不包括淀粉及其衍生物，香精香料和调味品) ，其中 主要品种和种类的消费量见表1 2 9 3 。 表1 1 国外食品添加剂消费情况 t a b l e l 1t h ef o r e i g nc o n s u m p t i v eo f f o o da d d i t i v e s 西欧是全球第二大食品添加剂的消费地区，消费量已近5 0 0 万吨，其中淀粉 及其衍生物的数量高达4 0 4 万吨”。 由于饮食习惯的不同，世界各国的食品消费方式和结构有所不同，但今后推 动食品添加剂工业发展的动因基本相同“”1 ，主要如下。 查婆奎兰堡主兰垡堡苎蔓二里萱童 ( 1 ) 人们对健康和营养的认识和重视程度不断提高，近年来，大量科学研究证 明，心脏病、癌症、高血压等疾病与饮食有一定的关系；另外，为了追求形体美 而进行节食会给身体带来严重的损伤。因此，将促进氨基酸、维生素和各种微量 元素、大豆提取物、具有保健功能的添加剂如壳聚糖、硫酸软骨素等的消费量增 长。 ( 2 ) 人们要求食品的安全和健康的意识增强，将促进天然或半天然食品添加剂 消费的增长。如抗氧剂异v c 、木糖醇及其它糖醇产品近年来消费不断增加。 ( 3 ) 随着人们生活节奏的加快和生活水平的提高，对于方便卫生的成品及半成 品食品的需求量会越来越大，方便食品的生产需要大量各种各样的添加荆，以保 证其新鲜、昧美和营养。 此外，在食品中加入对某些疾病有预防和控制作用的添加剂，受到人们的欢 迎和喜爱。 表1 22 0 0 1 年美国主要食品添加剂的消费量 t a b l e l 2t h ec o n c u m p t eq u a n t i t yo f a m e r i c a nm a i nf o o da d d i t i v e si n2 0 0 i 1 1 2 3 我国食品工业的发展状况和今后发展趋势 查j ! 查堂婴主堂壁笙壅 苎二兰堑蔓 我国食品添加剂经过近2 0 年的发展，生产已初具规模，品种和产量基本满足 食品业的需求，允许使用的品种有1 5 0 0 多种，总产量约1 8 0 万吨，产值2 0 0 亿元， 占食品工业总产值的2 5 ：上规模、上档次的品种日益增多，小苏打、味精、柠 檬酸、明矾、酶制剂、糖精、山梨糖醇、甜蜜素、发酵粉、苯甲酸钠、食用色素、 香精香料等品种已形成万吨以上的规模；调味剂、甜味剂、增稠乳化剂市场分额 也在不断增加，有些品种还在国际上占有一定的市场，如酸味剂柠檬酸1 9 9 9 年出 口近2 0 万吨，2 0 0 0 年出口2 2 5 万吨，产量和出口均居世界第一；世界木糖、本 糖醇的年消费量约2 万吨，我国年产木糖、木糖醇l 万多吨，大部分出口，占世 界贸易量的5 0 ；防腐剂苯甲酸钠年产4 万吨以上，出口l 万多吨；甜味剂糖精 1 9 9 9 年产3 万吨，出口1 6 万吨，占世界贸易量的5 0 以上。“。以最经常出口的 1 4 种产品为统计对象，1 9 9 8 年出口额为4 9 7 亿美元，1 9 9 9 年出口额为5 ，8 8 亿美 元，2 0 0 0 年超过6 5 亿美元，显示出强劲的增长势头。但与发达国家相比，生产 应用技术水平、产品质量、成本、品种等方面仍有一定差距，有待进一步改进与 提高m 1 。 在我国食品工业的发展中，食品添加剂功不可没，随着科学技术的发展，食 品添加荆得到了广泛的开发与应用，并已经认识到“没有食品添加剂，就没有现 代食品工业”。正确使用食品添加剂，既保证了食品的高质量，也推动了食品工 业的大发展n “。 我国食品添加剂主要产品产量与出口量见表1 3 “。 我国食品添加剂的发展方针是”：大力开发天然营养和具有生理活性的多功 能食品添加剂，采用现代高新技术、生物技术等改造传统产品以提高档次，以中 国特色的食品添加剂参与国际竞争，提高出口创汇的能力。 我国食品添加剂产业将朝着“天然、营养、功能”的方向发展。”。食品界的 有关专家最近提出”，一些具有补钙健齿、防止高血压、防衰老、降低胆固醇等 特殊功能的新型食品添加剂，作为食品家族的新秀，将越来越受到消费者的青睐， 如核酸、螺旋藻、微晶纤维素、儿茶素等。从技术创新角度讲，未来将在鸡味香 精、利用啤酒酵母生产的增鲜剂、适合特殊人群( 糖尿病、高血压、高血脂患者) 的新型甜昧剂、用于生鲜食品的天然保鲜剂、中式面食和中式肉食改良剂等几方 面有广阔的发展前景。 东北大学硕士学位论文第一章前言 表1 _ 3 国内主要食品添加剂的产量与出口量 t a b l e l 3m a i nf o o da d d i t i v e s o u t p u ta n de x p o r tq u a n t i t yi no u rc o u n t r y 1 1 3 食品添加剂的安全性 “民以食为天”，人们对食品最基本的要求是安全和营养，安全又自然被排在 了第一位，接连不断的有毒、有害、变质等食品及其加工的曝光，几乎涉及所有 的食品，在令人目不暇接的同时使人震惊，食品添加剂的安全性也随之成为热门 话题啪1 。 食品添加剂的安全性到底如何? 有关专家认为”“，食品添加剂特别是化学合 成的均有一定的毒性。然而，不论其毒性强弱、剂量大小，它对人体都有一个剂 量与效应关系的问题，即只有达到一定浓度或计量水平，才会产生副作用：反之， 则是安全无害的。任何一种新研制开发的食品添加剂在其被正式批准投入使用前， 都要进行毒理学评价，以鉴定其安全性或毒性。山梨酸对小鼠的半数致死量为 4 2 9 k g ，也就是说，如果用在一个体重5 0 k g 的成人身上，每天摄入2 1 0 9 ，才可 6 至苎查堂堡主堂垫丝塞兰= 翌堕亘 能产生毒性反应。按照食品卫生规定山梨酸用于食品中的最高量5 0 m g k g ，也就是 每天要食用4 2 0 0 9 此食物，才会造成毒性反应。但稍有点常识的人都会知道，这 是根本不可能的。 食品卫生法规对使用食品添加剂的剂量有严格限制，在低剂量下，食用含食 品添加剂的食品是绝对安全的。当然，食品添加剂也可能危害健康o “，例如：过 期的食品添加剂；含汞、铅等有害杂质的食品添加剂；长期过量使用食品添加剂； 使用已禁止的食品添加剂等。因此，只要我们认真了解食品添加剂的性能和作用， 认真检查食品中添加剂的成分、使用量及有效期，就能避免其对人类身体造成的 损害，并充分利用食品添加剂的作用，为人类增添更多、更美味新鲜的食品，丰 富我们的餐桌。 必须芷确认识食品添加剂，合理使用食品添加剂，食品添加剂是现代食品工 业中不可缺少的重要原辅材料“”，也是推动食品工业技术进步和创新的重要推动 力，无论是生产企业还是应用企业都应严格依法生产和科学合理使用食品添加剂， 使食品添加荆在我国的食品工业和满足人们日益增长的需求方面发挥更大的作 用。 1 2 甜味剂 甜昧剂是一类能赋予食品甜昧的食品添加剂，按其来源可分为天然甜昧剂和 人工合成甜味剂汹1 。天然甜味剂即蔗糖、甜菜糖等天然产品。天然糖类甜味纯正， 没有安全性问题，但对于有高血糖或糖尿病的人、想控制膳食热量摄入的人来说 就需要避免摄入。而人工合成甜味荆又分为磺胺类、二肽类、蔗糖衍生物三类。 人工合成甜昧齐j 由于在体内不进行代谢吸收、不提供热量或由于其用量极低而提 供热量少且甜度是蔗糖的几十倍至几千倍，又被称为非营养型甜味剂或高倍( 高 甜度) 甜昧剂。我们所讨论的“甜味剂”，主要指的就是这类非糖甜味剂，由于 它们大多是用人工合成方法制造的，过量使用可能有损健康，所以消费者对使用 甜味剂产品的安全性有所顾虑。当然，有些高强度甜味剂也是天然产品，如甘草 甙、甜叶菊甙。 东北大学硕士学位论文第一章前言 目前，我国经全国食品添加剂标准化技术委员会审定，由卫生部批准实施的食 品添加剂使用卫生标准g b 2 7 6 0 中允许使用的人工合成甜味剂共计7 种，其中在市 场上比较常见的有糖精钠、甜蜜索、安赛蜜、阿斯巴甜、三氯蔗糖等”。 1 2 1 磺胺类人工合成甜昧剂 1 ，2 1 1 糖精钠 糖精钠的化学名称为邻一磺酰苯甲酰贬胺钠，是最古老的甜味剂，已有近百 年的应用历史，甜度是蔗糖的2 0 0 7 0 0 倍。其优点是价格低廉、性能稳定、用途 广泛，且不易为人体所吸收，大部分以原形从肾脏排出；其缺点是味质较差、有 明显后苦、安全性一直存在争议”。1 9 9 7 年加拿大的一项实验发现大剂量的糖精 钠可导致雄性大鼠膀胱癌；1 9 9 3 年j e c f a ( f a o w h o 联合食品添加剂专业委员会) 认为现有的流行病学资料认为糖精钠的摄入与人膀胱癌无关；2 0 0 1 年5 月美国国 家环境健康研究所的报告显示“糖精钠导致老鼠致癌的情况不适用于人类”。但 是美国等国家规定，食物中若加了糖精钠，必须在标签上注明“糖精能引起动物 肿瘤”的警示。我国也采取了严格限制糖精使用的政策，并规定婴儿食品中不得 使用糖精钠。 1 2 1 2 甜蜜素 甜蜜素的化学名称为环己基氨基磺酸钠( 或钙) ，是食品生产中常用的添加 剂。分子式为c 。h 。2 n 0 。s n a 。，纯品为白色粉末状物质，甜度是蔗糖的3 0 8 0 倍。 其优点是甜度纯正、风味自然，在食品加工中具有较好的稳定性，可以代替蔗糖 或与蔗糖混合使用，能高度保持食品原有的风味，并能延长食品的保存时间。本 品常与糖精钠混合使用，可增强甜度并减少糖精的后苦味，同时降低成本。因此 甜蜜素可广泛用于调味品、果酱、果冻、冰淇淋、糕点、蜜饯、饮料等食品，同 时还可以与其它甜味剂混合使用，在医药上可用于糖尿病、肥胖症等患者的甜食。 到目前为止，我国等4 0 多个国家允许在各类食品中使用。”。1 9 4 9 年美国最早批 准用于食品，其问题是目前对甜蜜索的致癌性尚无定论。1 9 6 9 年有人报道高浓 度的甜蜜素与糖精钠的混合剂可以导致大鼠膀胱癌。2 0 世纪7 0 年代，甜蜜素因 被怀疑可以代谢生成环己胺而有致癌性，在美国、英国等国家禁用；1 9 8 2 年j e c f a 经多项长期实验认为甜蜜素没有致膀胱癌性。；1 9 8 6 年美国国家科学研究会和国 变! ! 丕兰堡圭兰竺堡苎蔓二兰堕童 家科学院( n r c n a s ) 报告本品有促进和致癌的可能。我国于1 9 8 7 年批准使用甜 蜜素，主要用于蜜饯、糕点、饮料、炒货等，它是目前我国食品行业中应用最多 的一种甜味剂。 1 21 3 安赛蜜 安赛蜜的化学名称为6 一甲基一1 ，2 ，3 - 恶嗪噻一4 ( h ) 一酮一2 ，2 一二氯化钾， 又称为乙酸磺胺酸钾、a k 糖、阿尔适尔芳钾，t 9 8 3 年在英国首次得到批准，甜 度为蔗糖的2 0 0 倍。安赛蜜对光、热稳定，p h 值适用范围较广，是目前世界上稳 定性最好的甜味剂之一，适用于烤焙食品和酸性饮料。另外。安赛蜜的安全性高， 甜味纯正而强烈，甜味持续时间长，与阿斯巴甜1 ：l 合用有明显增效作用。安 赛蜜的生产工艺不复杂、价格便宜、性能优于阿斯巴甜，被认为是最有前途的甜 昧剂“。1 9 9 2 年，中国批准安赛蜜可用于饮料、糕点、冰淇淋、蜜饯、餐桌用甜 料等。 1 2 2 二肽类合成甜昧剂 1 2 2 1 阿斯巴甜 阿斯巴甜化学名称为l 一天冬氨酰一l 一苯丙氨酸甲酯( a p m ) 。国外商品名称为 n u t r a s w e e t ，又称甜味素、蛋白糖、天冬甜母、天冬甜精、天苯糖等。1 9 8 1 年经 美国f d a 批准用于干撒食品、1 9 8 3 年允许配制软饮料后在全球1 0 0 多个国家和地 区批准使用，甜度为蔗糖的2 0 0 倍。阿斯巴甜的优点。”是：( 1 ) 安全性高，被联 合国食品添加剂委员会列为g r a s 级( 一般公认为安全的) ；( 2 ) 甜昧纯正，具有 和蔗糖极其近似的清爽甜味，无不愉快味和金属味，是迄今开发成功的甜味最接 近蔗糖的甜昧剂；( 3 ) 与蔗糖或其它甜昧剂混合使用有协同效应，如加2 一3 于糖 精中，可明显掩盖糖精的不良口感；( 4 ) 有明显的增香效果，尤其对酸性的柑橘、 柠檬、柚等，能使香味持久，减少芳香剂用量。阿斯巴甜的缺点是：( 1 ) 对酸、 热的稳定性较差，在酸性或高热条件下易水解生成苦味的苯丙氨酸或二嗪哌酮， 不适宜制作烤焙食品和高酸食品；( 2 ) 因为阿斯巴甜在人体胃肠道酶的作用下可 分解为苯丙氨酸、天冬氨酸和甲醇，不适用于苯丙氨酸尿患者，要求在标签上注 明“苯丙氨酸尿患者不宜使用”的警示”“。我国于1 9 8 6 年批准在食品中使用，常 用于乳制品、糖果、巧克力、胶母糖、餐桌甜味剂、保健食品和冷饮制品等。 东北大学硕士学位论文第一章前言 1 ，2 2 ，2 阿力甜 阿力甜又称为天胺甜精。1 9 7 9 年由美国辉瑞公司研制成功，甜度为蔗糖的2 0 0 0 倍。阿力甜甜味清爽、耐酸耐热耐碱，具有优越的贮存和加工稳定性，可广泛用 于食品工业。我国于1 9 9 4 年批准使用，常用于饮料、果冻、冷饮、餐桌甜位剂等。 其缺点是分子结构中带有硫原子而稍带硫味。 1 2 2 3 纽甜 纽甜也称为乐甜。2 0 0 1 年由澳大利亚和新西兰最早批准使用，甜度是蔗糖的 7 0 0 0 1 3 0 0 0 倍，是目前最甜的甜位剂。其热稳定性较阿斯巴甜明显提高，适用于 蛋糕、曲奇等焙烤食品，还具有风味增强效果。纽甜被摄入人体后不会被分解为 单个氨基酸，适用于苯丙氨酸尿患者。纽甜成本低、高甜度、安全、稳定性商、 溶解性好，是取代阿斯巴甜的具有更广阔应用前景的第二代二肽类合成甜味剂。 我国于2 0 0 3 年批准使用，可用于各类食品。 1 2 3 蔗糖衍生类人工合成甜昧剂 蔗糖衍生类人工合成甜味剂主要是指三氯蔗糖。 三氯蔗糖( 蔗糖素) 的化学名称为l ，4 ，6 一三氯蔗糖( t g s ) ，是蔗糖分子中 的三个羟基被氯原子选择性地取代而得到的高甜度甜昧剂，1 9 9 1 年加拿大首先批 准用于食品，甜度为蔗糖的6 0 0 6 5 0 倍。其突出特点是：( 1 ) 热稳定性好，温度 和d h 值对它几乎无影响，在焙烤工艺中几乎比阿力甜更稳定，适用于食品加工 中的高温灭菌、喷雾于燥、焙烤等工艺：( 2 ) p h 值适应性广，适用于酸性至中性 食品，对涩、苦等不愉快气味有掩盖效果；( 3 ) 易溶于水，溶解时不易产生起泡 现象，适用于碳酸饮料的高速灌装生产线；( 4 ) 甜味纯正甜感呈现速度、最大 甜味的感受强度、甜味持续时问、后味等都非常接近蔗糖，是一种综合性能非常 理想的甜味剂。我国1 9 9 9 年7 月批准使用。但三氯蔗糖的价格较昂贵，如何降 低其生产成本，是一个值得研究的课题。 o 东北大学硕士学位论文 第一章前言 1 3 甜蜜素的国内外分析现状 国外有关其它各种甜味剂的分析报导相对较多”“1 ，并且以光度法和流动注 射联用进行分析居多，而有关甜蜜素( 环己基氨基磺酸钠) 分析的报道较少；国 内分析测定甜蜜素的文献不多，但所用的具体测定方法较分散。有关甜蜜素的国 内外分析现状叙述如下。 1 3 1 分光光度法 饮料、凉果等食品中甜蜜素的测定，应用较普遍的是比色法。这种方法至今 被中国、日本等国家作为国家标准监溯方法。该方法基于在硫酸介质中甜蜜素与 亚硝酸钠反应生成环己醇亚硝酸酯，与磺胺重氮化后再与盐酸萘乙二胺偶合生 成红色染料，在5 5 0 n m 波长处测其吸光度”。酯化、重氮化及显色操作过程十分 繁琐、费时，且易造成测定对象的损失，带来误差。罗仁爿。提出用紫外分光光度 法测定饮料中的甜蜜素，方法的线性范围为0 ，3 一一】0g ，检出限为 0 0 5 m g m l ”6 。陈少波等用乙酸乙酯在酸性条件下提取食品中的甜蜜素，再用次氛 酸钠将甜蜜素转变为n n 二氯环己胲，溶于环己烷，用綮外分光光度法测定食品 中的甜蜜素，该法在0 2 一1 0 9 l 甜蜜素范围内符合比尔定律，回收率为9 j o 1 0 3 ，相对标准偏差为2 7 5 4 “。y e b r a ，m c 等将火焰原子吸收光谱法和流动 注射技术联用，成功测定了软饮料中的甜蜜素，方法的线形范围为1 2 9 0p g m l ，硷 出限为0 2 5p g m l ，相对标准偏差为3 1 。t h o m p s o n c a t h e r i n e0 等用 1 日j 接紫 外分光光度法在2 5 4 n m 处快速测定了低热量食品中的甜蜜紊1 ，c a b e r o c a r o li 等采用光度法和流动注射联用技术测定了甜蜜索，检出限仅为77 x 1 0 一m o l l 相对 标准偏差为3 1 。”。 1 3 2 气相色谱法 气相色谱法常被用于食品中环己基氨基磺酸钠的测定，并且被许多国家作为 国家标准监测方法。由于甜蜜素的分解温度仅为1 4 06 c ，不能直接应用气相色谱法 测定，所以通常采用衍生气相色谱法测定甜蜜素：在硫酸介质中，甜蜜素与亚硝 酸钠反应，生成环己醇亚硝酸酯，利用气相色谱法进行定性和定量分析。不仅样 查i ! 查堂堡主兰垡丝文墨二翌堕壹 品预处理繁琐，衍生化反应后，低沸点的衍生物必须稳定在冰浴中用正己烷提取， 然后分离乙烷层注入色谱仪分析，整个操作费时较长。王江等用该方法测定了复 方蛋白糖和复方甜菊糖中甜蜜素含量，检出限为0 0 2 m g ，回收率为9 2 8 一 9 9 1 “”。肖坤等用气相色谱法测定饮料中的甜蜜素，样品不必经过透析，直接酯 化经正己烷提取后以色谱法测定，检测限为0 0 2 1 1g ，回收率为8 9 0 1 0 8 6 5 “。 董俊荣等尝试采用毛细管柱气相色谱法测定冷饮中的甜蜜素，相对标准偏差小于 7 ，回收率为9 8 6 - 1 0 2 1 “。 1 3 3 顶空气相色谱法 顶空气相色谱法( h e a d s p a c eg a sc h r o m a t o g r a p h y ) 简称h s g c 法，是指用气相 色谱法来分析封闭系统中与液体或固体样品相平衡的气体来达到间接分析样品成 分的目的”“。 1 9 7 8 年，h a c h e m b e r y 对顶空分析法的理论基础做过系统的总结。，b r u n ok o i b 等人在1 9 9 7 年也做过比较详细的讨论”。h s g c 分析包括两个步骤。，首先把样品 ( 液体或固体) 注入小瓶中，并留一定的空间，对小瓶加热并保持恒温，直到两 相达到平衡；然后取小瓶中一定量气相( 顶空成分) ，按常规气相包谱法进行分析。 h s g c 法采用气体进样，操作简便，能除去非挥发物的干扰，对柱子污染少，谱圈 简单，干扰峰少”。但定量时须注意操作条件的稳定性和重现性，对于沸点高的 不易挥发物质宜先经过化学衍生法等转化为挥发性较强的物质；如果是痕量易挥 发物质，直用动态法富集后进行分析：如果是蒸汽压足够大的挥发性物质，可用 静态法直接进行分析。马莹等根据气液平衡原理，采用顶空气相色谱法测定饮料 中的甜蜜素，方法无预处理、无特定温度，线性范围5 - 6 0 0 0l ag ，平均回收率为 9 4 7 - 1 0 1 ，相对标准偏差为0 8 - 2 1 ，捡出限为1 3ug ”。陈筱君等根据甜蜜 素的衍生物环己醇亚硝酸酯易挥发的化学特性，采用顶空气相包谱法测定饮料蜜 饯中的甜蜜素，平均回收率为9 0 1 ，相对标准偏差为7 3 ，甜蜜素出峰时问仅为 】5 9 m i n 。 1 3 4 薄层层析法 薄层层析法是中华人民共和国国家标准中规定的测定甜蜜素的方法，样品经 酸化后，用乙醚提取，将样品提取液浓缩，点于聚酰胺薄层板上，展开，经显色 东北大学硕士学位论文 第一章前言 后，根据薄层板上环己基氨基磺酸的比移值及显色斑点深浅，与标准比较进行定 性、概略定量分析“。 1 3 5 高效液相色谱法 高效液相色谱法，不受试样挥发性的限制，对于高沸点、热稳定性差、相对 分子质量大的有机物，原则上都可以进行分离、分析3 。由于其较强的分离作用 以及灵敏的检验能力，在同时、快速测定共存物方面显示出较大的潜力，因而， 越来越受到食品分析工作者的青睐。李智红等采用反相离子对高效液相色谱法快 速分离和测定食品中的甜蜜素。在o d s 柱上，以v ( 甲醇) ：v ( 水，含离子对试剂) = 3 0 ：7 0 的溶液为流动相进行分析。检测波长为2 0 5 n m ，线性范围为o 5 2 5 9 t ， 回收率在9 6 9 - 1 0 2 之间，检测限为0 0 5 9 l ”“。张秀尧采用c a r r e z 试剂去除试 样中的杂质，然后甜蜜素与亚硝酸钠反应生成环己醇亚硝酸酯，经f 己烷萃取后 与基体分离，再经反相高效液相分离。紫外检测器检出，线性范围为0 2 o m g ，回 收率在9 7 0 1 0 6 之间，相对标准偏差均小于4 4 1 。尹艳春等采用反相高效液相 色谱法快速分离和测定食品中甜蜜素、糖精钠和苯甲酸钠，回收率在9 4 6 一1 0 2 4 之间，相对标准偏差均小于3 9 “”。 1 4 选题的目的和意义 甜蜜素是一神新型的人工合成甜味到。我国于1 9 8 6 年正式批准在饮料、糕点、 蜜饯、冰淇淋、糖果中使用甜蜜素。近年对甜蜜素的毒理学研究发现其可能有致 癌性及其代谢产物环己胺对心血管系统和睾丸有毒理作用，成为人们关注的焦点。 美到、加拿大等许多国家禁止使用甜蜜素，对这些国家的出口食品必须进行严格 的甜蜜素检验。r 本自去年1 月起对我国输r 的各类食品进行甜蜜素抽查捡验要 求不得含有甜蜜素，国家质检总局于去年1 0 月2 8 同发出特急通知禁止在生产输 同相关产品过程中添加甜蜜素。然而时至今只，从同方反馈的情况看，被检出甜 蜜黍的批次有增无减。最近，国家质检总局发文关于进一步加强对日本出v l 食 品中甜蜜素检验监管工作的通知，进一步要求相关出口企业要加强对原、辅料( 酱 油、醋、料酒、鸡精等) 的验收，检验检疫部门要加强检测输日食品中的甜蜜素 含量。 銮! ! 查堂堡主兰垡堕塞一一一一 篁二兰塑童 目前，由于不法商贩为牟取暴利，在我国国内更存在一些严重超范围、超限 量使用甜蜜素的问题”。在中小城市、城镇农村的小企业生产的乳饮料、果汁饮 料中，甜蜜素超标现象尤其严重，有些产品甚至全部或大部分使用甜蜜素，这些 产品主要消费对象为儿童，危害极大。与容易导致急性食物中毒的微生物污染、 农药残留、使用违规化工原料等行为对比，违规使用甜蜜素的后果在短期内似乎 比较轻，但长此以往必然危害消费者健康，损害我国食品添加剂行业的声誉并影 响食品工业的健康发展。因此，对甜蜜素进行有效监控、检测是十分必要的。 目前国家标准中规定测定食品中甜蜜素的方法主要有比色法、气相色谱法、 薄层色谱法等，这些方法的主要缺点是操作过于繁琐、费时，不利于快速分析测 定。而文献报道中采用的方法虽然操作比国标法简单，但存在仪器条件要求高或 者重现性差的问题。辽宁省疾病预防控制中心曾采用国内文献报道的方法对食品 中甜蜜素进行测定，都没有得到重现。所以，建立简便省时、仪器条件要求低、 重现性好的甜蜜素检测方法，具有十分重要的现实意义。本课题利用顶空气相色 谱法和光度法对测定食品中甜蜜素进行了定量分析方法的研究。 东北大学硕士学位论文第二章顶空气相色谱法测定食品中的甜蜜素 第二章顶空气相色谱法测定食品中的甜蜜 素 由于甜蜜素的热稳定性差，加热至1 4