《食品安全国家标准 食品中多聚磷酸盐含量的测定》编制说明

食品安全国家标准 食品中多聚磷酸盐含量的测定编制说明一、工作简况本检验方法是按照国家卫生和计划生育委员会（原卫生部）下达的 2011 年国家标准制修订计划进行的，由北京出入境检验检疫局、黑龙江出入境检验检疫局、厦门市产品质量监督检验院三方共同承担研究和起草工作。计划编号：spaq-2011-55 标准名称：食品中多聚磷酸盐含量的测定负责起草单位：北京出入境检验检疫局、黑龙江出入境检验检疫局、厦门市产品质量监督检验院表 1 参加标准项目人员情况研 制人 员 姓名性别年龄 职称 专业 单 位项 目负责人 高峰 男 30 工程师 应用化学北京出入境检验检疫局杨长志 男 49 研究员 色谱分析 黑龙江出入境检验检 疫局李仲超 男 53 高级工程 师 海洋化学 厦门市产品质量监督 检验院卢晓宇 男 30 工程师 应用化学 北京出入境检验检疫 局邓立育 男 47 高级工程 师 化学 黑龙江出入境检验检 疫局高静 女 37 高级工程 师 分析化学 厦门市产品质量监督 检验院刘来福 男 53 研究员 管理工程类 北京出入境检验检疫 局孙瑶 女 28 工程师 食品科学 黑龙江出入境检验检 疫局张朝晖 男 43 高级工程 师 粒子物理与 原子 北京出入境检验检疫 局徐晓琴 女 32 工程师 分析化学 厦门市产品质量监督 检验院林伟琦 女 32 高级工程 师 分析化学 厦门市产品质量监督 检验院主要参加人员韩广源 男 31 工程师 食品科学 黑龙江出入境检验检 疫局简要起草过程及研究进度：2011.7 国家卫生和计划生育委员会（原卫生部）下达任务，项目正式启动；2011.72011.12 完成检测方法及前处理方法的建立与优化工作；2011.122012.4 完成实验室内的方法学验证工作；2012.42012.5 完成实验室间的方法学验证工作；2012.52012.6 完成编制说明及标准文本的编写及意见征求工作；2012.7 提交编制说明和标准文本的送审稿。二、与我国有关法律法规和其他标准的关系磷酸盐类是目前世界各国应用最广泛的食品添加剂, 作为重要的食品配料和功能添加剂广泛应用于肉制品、海产品、水果、蔬菜、乳制品、焙烤制品、饮料、土豆制品、调味料、方便食品等的加工过程中，对食品品质的改良起着重要的作用。主要用作水分保持剂、提高产品的保水性，以增强其水分的稳定性，保持肉质的新鲜，减少营养成分损失，保持肉质的柔嫩性，从而在不影响品质的前提下降低成本。目前我国已批准使用的磷酸盐类化合物共 8 种,包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸二氢二钠等,在食品中添加入这些物质可以有助于食品品种的多样化,改善其色、香、味、形,保持食品的新鲜度和质量,并满足加工工艺过程的需求,在食品中是很重要的品质改良剂。目前,我国针对多聚磷酸盐的使用做出规定的国家标准主要有 GB2726-2005熟肉制品卫生标准和 GB2760-2011 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准 。其中 GB2726-2005熟肉制品卫生标准规定：除火腿以外的熟肉制品的“复合磷酸盐”的含量必须低于5 g/kg，烟薰火腿的含量不高于 8 g/kg。其中除了对复合磷酸盐含量的问题做出规定以外，还特别注明“复合磷酸盐残留量包括肉类本身所含磷及加入的磷酸盐”。GB2760-2011食品安全国家标准 食品添加剂使用标准中规定了多聚磷酸盐及复合磷酸盐在乳及乳制品；鱼类及其制品；肉类及其制品；蔬菜、水果及其制品；小麦粉及其制品；调味料；膨化食品；饮料；果冻、巧克力及糖果；油脂、脂肪；谷类和淀粉类甜品、米粉、婴幼儿配方食品及辅助食品等 11 大类样品使用量见附表 1。目前国内涉及多聚磷酸检测标准主要有 GB/T9695.4 肉与肉制品 总磷含量测定 、DB37/T 343-2003鳕鱼等水产品中多聚磷酸盐含量的测定方法- 离子色谱法 。其中。GB/T9695.4 选用的比色法和沉淀法不仅存在着灵敏度差、适用范围窄等缺点，还由于该方法的检测适应范围仅包含肉与肉制品，完全不能满足现行国家限量标准的要求；而对于DB37/T 343 山东省地标，与本方法的提取原理及检测手段基本一致，但适用范围较窄不能满足现行国家限量标准的要求。因此本标准利用离子色谱法建立一种快速、灵敏、适用范围广的聚磷酸盐检测标准是十分必要的。三、国外有关法律、法规和标准情况的说明目前国外针对食品中多聚磷酸盐的使用也是有着明确的规定，其中欧盟要求水产品中多聚磷酸盐的含量不得超过 0.5 g/kg，联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）对多聚磷酸盐的安全评价为成人每天允许摄入量 1.4 g1.5 g（以五氧化二磷计） ，美国规定最终产品中磷酸盐的残留量不得超过 0.5%（质量分数） 。本标准建立的食品中多聚磷酸盐含量的测定方法完全能够满足相关国际限量标准的检测需求。四、标准的制（修）订与起草原则1、方法的研制和实验条件的确定1.1 方法研制方案的确定1.1.1 检测方法的确定目前对于多聚磷酸盐的测定依据文献报道，主要有薄层层析色谱法、离子交换高效液相色谱法钼酸盐柱后衍生法，高效毛细管电泳法、离子色谱法及核磁共振法等，其中薄层层析色谱法灵敏度低，不能准确定量且繁琐耗时，不能满足现代检测需求；离子交换高效液相色谱法钼酸盐柱后衍生法，高效毛细管电泳法及核磁共振法均因操作过程繁琐、对检测人员要求较高以及食品基体较复杂等原因，不能广泛地应用到食品分析中；离子色谱法在阴离子检测方面的技术已经非常成熟，国内均有采用离子色谱检测水产品中多聚磷酸盐的报道，且已出版的 DB37/T 343-2003鳕鱼等水产品中多聚磷酸盐含量的测定方法 -离子色谱法在实际水产品检测应用过程中具有良好的检测效果，因此选择离子色谱法作为本标准的第一法。而对于目前现行国家标准 GB/T9695.4-2009 肉与肉制品 总磷含量测定测定总磷的方法是样品经干法灰化或湿法消化，制成稀酸溶液，在 5%10%的硝酸酸度下，磷酸根与钼酸钠和喹啉反应生成磷钼酸喹啉沉淀。经过洗涤后，在 18020 下烘干称量，求出磷的含量或样品中磷酸根与偏钒酸铵、钼酸铵的混合试剂反应生成黄色化合物，于 430nm 处测量吸光度测定磷的含量，应用此方法需要使用有害的化学试剂，且仅适用于肉与肉制品，适用范围较窄，但该方法由于其检测成本较低在部分实验室还有着很大的应用空间，在本标准中列为第二与第三法作为第一法的补充。1.1.2 检测对象的确定目前我国已批准使用的磷酸钠盐共 8 种,包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸二氢二钠等，依据离子色谱法的检测原理，上述磷酸盐类化合物在碱性条件下，均以正盐的形式存在，即磷酸盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸盐、焦磷酸盐四种盐类，同时考虑到六偏磷酸盐在使用过程中可能会分解为低聚磷酸盐，如：三聚磷酸盐、磷酸盐、三偏磷酸盐等，因此在上述四种的基础上我们添加三偏磷酸，共计五种磷酸盐类化合物作为检测对象，即磷酸盐、三聚磷酸盐、三偏磷酸盐、六偏磷酸盐和焦磷酸盐。1.3 仪器测定条件优化1.3.1 色谱柱条件本标准选用 Dionex Ionpac AS11-HC 色谱柱进行多聚磷酸根的分离，分离色谱图见图1。 2.14.06.8.01.2.014.6.018.20.24.05.8-6912.5.037.5.8201 #modife byl,1pak nulysiged30-68 CD_1S min1 -三5.672 -三 1.49734 - -5.5 -三 -17.9图 1 AS11-HC 梯度淋洗时三聚磷酸根与三偏磷酸根（10.0mg/L）色谱图1.3.2 色谱条件的优化1.3.2.1 柱温的选择本方法考察了五种多聚磷酸根在不同柱温下的分离情况，柱温对部分多聚磷酸根分离效果存在明显影响。柱温对正磷酸根、焦磷酸根和六偏磷酸根峰面积和峰高影响不大，但对三偏磷酸根和三聚磷酸根峰面积和峰高以及分离度有影响，所以主要考虑三偏磷酸根和三聚磷酸根分离度以及出峰情况的差别，试验选择浓度为 2.5 ug/mL 的三偏磷酸根和三聚磷酸根进行实验，实验结果表明当柱温为 30两种磷酸根相应信号最强且能够完全分离，因此柱温选择 30 。1.3.2.2 进样体积的选择对于食品中多聚磷酸根的测定，多选择 25L 进样，但在测定实际样品过程中，发现样品中多聚磷酸根含量不高，因此选择 100L 进样来以确保方法灵敏度。图 2 为本标准分离浓度为 10.0 mg/L 的五种多聚磷酸根标准溶液色谱图。 2.14.06.8.01.2.014.6.018.20.24.05.8-6912.5.037.5.8201 #modifebyl,1 paknuly siged30-68 CD_1S min1 -三5.672 -三 1.49734 - -5.5 -三 -17.9图 2 浓度为 10.0 mg/L 的五种多聚磷酸根标准溶液离子色谱图1.4 前处理条件的优化1.4.1 前处理温度 通过温度测试实验结果可知：在 80时多聚磷酸根测定值比 40和 100稳定，几种多聚磷酸根离子之间转化幅度不大，80提取 30 min 测定值和新配置的标准品测定值相当，因此本标准选择 80提取 30 min 作为前处理条件。同时在试验过程中应考虑，三聚磷酸根和六偏磷酸根在溶液中较易分解，需要尽快测定。1.4.2 溶液的 pH 值影响 多聚磷酸根在加热或酸性增强的条件下会发生水解，生成正磷酸根或更短链的聚磷酸根，在溶液中有酵素、凝胶、络合阳离子存在时可大大加快水解速度，溶液的离子强度增加，水解速度可加快好几倍。改变溶液的 pH 值会使五种多聚磷酸根发生化学变化，离子的存在形式随之变化，电导相应信号值也将发生改变，因而影响测定结果。由于多聚磷酸根离子长时间在水溶液中特别是酸性溶液中会发生自身酸水解现象，为了保证方法的稳定性，实验中所用标准溶液的 pH 均保持在碱性范围内。因此我们选择 50 mmol/L 氢氧化钠提取液进行样品提取，最终样液 pH 保持碱性，且 pH 不大于 10.34 就可以得到较好的检测结果。1.4.3 净化柱的选择 样品中大分离颗粒物、蛋白质、脂肪、色素、有机物、糖类、多价阳离子、过渡金属和重金属以及无机阴离子都会对色谱柱造成损害，所以在处理样品时应该对提取液进行净化。实验中通常采用 LC-MCX、LC-SCX、C18、RP、Ag/H 柱等前处理小柱作为净化手段，本标准通过对目标物的加标回收的方式，对常见净化小柱的净化效果进行考察。结果表明：Guard RP、LC-MCX、LC-SCX 都可作为样品前处理小柱，回收率比较稳定，除色素能力好，去除脂肪及蛋白质、大分子颗粒物效果好。但 Guard RP 适合大批样品的处理，处理样品速度比 LC-MCX、LC-SCX 快，应用范围比较广，且在 pH 值在 0-14 均可使用。因此本标准选择 Guard RP 柱作为样品前处理小柱。1.4.4 提取试剂的选择离子色谱在分析阴离子中，主要采用碱性淋洗液、阴离子交换柱和抑制电导检测器检测阴离子，通常以水或者稀碱性溶液作为提取液。本标准在参考了文献的基础上，分别考察了二次水、50 mmol/L 氢氧化钠、100 mmol/L 氢氧化钠等提取试剂，利用正交实验来优化样品的处理条件。根据正交表实验结果显示的最佳实验条件为提取液 50 mmoL 氢氧化钠，提取时间 30 min，提取温度 80。1.5 方法学考察1.5.1 结果计算公式及其原则试样中第 i 个磷酸根含量按照式（ 1）计算：（1）0i()iiCVXm式中： Xi样品中第 i 个磷酸根含量，单位为毫克每千克（mg/kg） ；Ci 样液中第 i 个磷酸根测定值，单位为毫克每升（ mg/L） ；Ci0样品空白液中第 i 个磷酸根测定值，单位为毫克每升（mg/L ） ；V样品提取液定容体积，单位为毫升（mL） ；m样品称样量，单位为克（ g） ；1000单位转换。计算结果以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示，保留3位有效数字。若分析结果需要以正磷酸根含量表示，则参见附录A将聚磷酸根含量乘以换算系数F。样品中总多聚磷酸根为各种多聚磷酸根换算的正磷酸根的总和。注：在配置标准曲线时先把几种多聚磷酸盐的钠盐根据表 2 换算成对应的聚磷酸根离子，检测结果的多聚磷酸根再乘以表 3 相对应系数换算成正磷酸根，样品中总多聚磷酸根为各种多聚磷酸根换算的正磷酸根的总和。表 2 多聚磷酸钠盐换算为相对多聚磷酸根的系数表磷酸钠 焦磷酸钠 三聚磷酸钠 三偏磷酸钠 六偏磷酸钠1iK0.58 0.65 0.69 0.78 0.78表 3 多聚磷酸根换算为正磷酸根的系数 F聚磷酸根 原子量 MA m 换算系数 F焦磷酸根（P 2O7） -4 173.94 2 1.092三偏磷酸根（P 3O9） -3 236.91 3 1.203三聚磷酸根（P 3O10） -5 252.91 3 1.127六偏磷酸根（P 6O18） -6 473.82 6 1.203注：聚磷酸根换算为磷酸盐的换算系数 FF =94.94*m/MA式中：A 聚磷酸根；94.94 正磷酸根分子量；MA 聚磷酸根的分子量；m聚磷酸根分子式中磷的摩尔系数。1.5.2 方法的线形范围、检出限和精密度1.5.2.1 离子色谱法分别配制五种多聚磷酸根的混合标准工作溶液系列，按照最优色谱条件进行测定，以各组分的峰面积（Y）对浓度（ X）绘制标准曲线，相关系数、标准曲线线性方程及线形范围见表 4，精密度（n=7 ）结果见表 5，按照 10 倍信噪比（S/N）对应的浓度作为检出限，同时考虑到方法的称样量和定容体积计算出本标准的定量线，见表 6。表 4 五种多聚磷酸根的相关系数、标准曲线线性方程及线性范围标准溶液 线性方程 相关系数（R）线性范围（mg/L）磷酸根（ PO4） -3 Y=0.2607X+0.0413 0.9998 050焦磷酸根（ P2O7） -4 Y=0.2722X-0.0111 0.9996 040三偏磷酸根 （P 3O9） -3 Y=0.4860X-0.0334 0.9999 050三聚磷酸根 （P 3O10） -5 Y=0.2848X-0.0002 0.9998 030六偏磷酸根 （P 6O18） -6 Y=0.0160X-0.0189 0.9997 060表 5 五种多聚磷酸根检测结果 RSD 值（n=7）标准溶液保留时间 RSD （Ret.Time RSD）/（%）检测结果 RSD(Amount RSD)/（%）磷酸根（ PO4） -3 0.19 1.64焦磷酸 根 （P 2O7） -4 0.11 3.06三偏磷酸 根 （P 3O9） -3 0.27 0.84三聚磷酸 根 （P 3O10） -5 0.31 2.32六偏磷酸 根 （P 6O18） -6 0.26 1.27表 6 食品中多聚磷酸根定量限样品类型定量限（mg/L）定量限（mg/kg）备注正磷酸根 0.1焦磷酸根 0.1三聚磷酸根 0.1三偏磷酸根 0.1六偏磷酸根 0.3膨化食品、熟制坚果与籽类谷类和淀粉类甜品、米粉、婴幼儿配方食品及辅助食品以磷酸根计 0.840样品稀释 50 倍，样品定量限（mg/kg）为样品溶液定量限（mg/L）乘以样品稀释倍数，结果以正磷酸根计正磷酸根 0.1焦磷酸根 0.1三聚磷酸根 0.1三偏磷酸根 0.1六偏磷酸根 0.3蔬菜、水果、果冻、巧克力及糖果、杂粮、小麦粉及其制品、奶粉、乳制品饮料或饮料类以磷酸根计 0.880样品稀释 100 倍，结果以正磷酸根计正磷酸根 0.1焦磷酸根 0.1三聚磷酸根 0.1三偏磷酸根 0.1六偏磷酸根 0.3油脂、脂肪、调味料、鱼、肉类以磷酸根计 0.8160样品稀释 200 倍，结果以正磷酸根计1.5.2.2 其他方法本标准等同采用 GB/T 9695.42009肉与肉制品 总磷含量测定 ，因此在实施方法过程中针对已有方法的检出限、定量限进行了确认，其中第三法分光光度法在取样 1.5 g，定容 25 mL 的情况下，测定总磷的检出限为 0.03 mg/kg，定量限为：0.1 mg/kg。而本标准中第二法为重量法，通过对已发布的标准进行查询，重量法的测定均未给出检出限及定量限的信息，因此经课题组讨论本方法也未进行标明。1.5.3 方法的特异性天然食品中常见阴离子主要为氟离子、氯离子、硝酸盐、硫酸盐等，本标准样品稀释倍数比较大，因此选择溶液浓度 1.0 mg/L 氟离子、20 mg/L 氯离子、15 mg/L 硝酸根、30 mg/L 硫酸根、0.2 mg/L 亚硝酸根、0.5 mg/L 溴酸根等几种阴离子模拟实际样品中的常见阴离子对五种多聚磷酸根的干扰情况。由于淋洗液起始浓度比较高，几种常见阴离子在磷酸根之前被洗脱，干扰实验色谱图表明这些组分均不干扰测定。图 3 为氟离子、氯离子、硫酸根、硝酸根、溴酸根、亚硝酸根与五种多聚磷酸根离子（浓度 10.0 mg/L）色谱图。而对于加工食品来说，较之天然食品可能对检测造成干扰的主要为可生成阴离子的食品添加剂，如：柠檬酸、苯甲酸和山梨酸等，同时考虑到食品中柠檬酸、苯甲酸、山梨酸的限量最高为 2g/kg。我们按照本