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第六章食品添加剂分析制作人 陈晓桐 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 2 6 1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类 3 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 4 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 保持或提高食品的营养价值 5 满足其他特殊需要 5 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 6 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 7 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 8 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 除蛋白质的方法很多 例如盐析 加蛋白质沉淀剂 透析等 9 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 10 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行GC测定 色谱柱为2m 2mm的玻璃柱 内填Carbowax20M 对苯二甲酸固定液涂渍在60 80目ChromosorbW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 11 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225nm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 12 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 13 硝酸盐和亚硝酸盐的测定方法主要有比色法 气相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 14 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100 200 g kg 亚硝酸根衍生物的分离一般采用非极性固定相 15 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 16 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 17 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 18 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 19 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 HgI2 2KI 反应生成黄色化合物 用铵盐为标准 间接求出糖精的含量 20 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第一法 GB T5009 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 21 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 22 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 23 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 24 25 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 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 26 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 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 27