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常见食品防腐剂的检测方法研究
摘要:食品防腐剂属于现阶段食品生产之中的一项常见添加剂类型,在食品行业之中应用范围较广。随着各项新规实施,针对于防腐剂的各项应用与管理方案也随之发生变动。本文对食品防腐剂的各项应用情况展开研究,尝试以此来为后续是食品加工生产及成分检测提供对应协助。关键词:食品加工;防腐剂添加;检测技术
引言
食品防腐剂在实际应用当中,可为食品生产、加工、运输及贮藏提供相应协助,充分延长食品保质期从而给群众提供各类食品。但是,从实际应用情况上来看,食品防腐剂若出现滥用现象则会对人体造成较多不利影响,因此我国高度关注食品防腐剂的用量、品类以及使用范围,配合食品防腐剂的各项检测处理来为消费者提供更为优质的食品。
1 食品防腐剂概述
1.1 食品防腐剂定义
食品防腐剂(图 1)是食品生产当中的一项重点组成部分,从功能角度来看食品防腐剂可抑制微生物生长并减少繁殖总量,在这一过程中逐步延长食品保质期。于食品生产、运输以及存储的过程之中,食品防腐剂能够通过干扰微生物的生理活动,通过抑制其酶活性、破坏其细胞膜结构等方式阻止微生物生长繁殖,帮助消费者获取到更为优质无污染的食品。

从作用对象方面分析,不同类型的食品由于其成分差异面临着不同程度的微生物污染风险,其中相对具有代表性的便是面包、糕点等碳水化合物含量较高的食品,实际存储当中更容易受到霉菌影响而丧失可食用性。食品防腐剂则可根据不同食品的成分特性及微生物污染状况有针对性地发挥作用,在这一过程中达到延长食品保质期的工作目的。现代食品工业中,食品的生产和销售之间通常需要经过较长的周转时间,并且在运输储存过程中若缺乏实质性的防腐措施则会导致食物出现变质,降低当前产品经济效益的同时对消费者的日常饮食带来威胁。通过使用食品防腐剂可以使食品在一定时间内保持较好的口感风味,减少因变质所引起的食品安全现象并减少食品浪费总量。
具体使用当中,食品防腐剂也需要遵循一定的原则标准,首先要求食品防腐剂保持较高安全性,规避对人体健康造成危害。各类防腐剂产品在使用之前应经过严格的毒理学评价和安全性评估,判断当前食品防腐剂是否具备可用性。其次食品防腐剂的具体用量应符合国家所制定的各项标准,不可超量使用增加食品安全风险,并且食品防腐剂的使用品类以及使用剂量均需标准在食品标签上,实现食品添加剂的公开透明化。
1.2 常见食品防腐剂种类
我国可用于食品的防腐剂种类较多,根据其来源不同可分为天然食品防腐剂和化学食品防腐剂。苯甲酸及其盐类是食品生产当中较为常用的防腐剂类型,苯甲酸又称安息香酸,其在酸性条件下具有良好的防腐效果,一般在 pH 值为 2.5-4.0 的范围内使用效果最佳。苯甲酸及其盐类对霉菌、酵母菌和一些细菌有一定的抑制作用,这类添加剂在酱油、醋等调味品中最大使用量为 1.0g/kg ;在果酱、蜜饯中,其最大使用量为0.5g/kg⨀ 。山梨酸对霉菌、酵母菌和好气性细菌均有抑制作用,尤其对霉菌和酵母菌的抑制效果更为显著,这类防腐剂的仿佛原理在于通过与微生物酶系统中的巯基结合,以此来破坏酶活性进而达成抑制微生物生长的目的。饮料中山梨酸钾的最大使用量为 0.5g/kg ,而在各类糕点的生产工作之中最大用量应管控在 1.0g/kg 这一范围内。并且山梨酸可参与人体正常代谢,整体安全系数较高因此应用方位较广。
丙酸属于一类饱和脂肪酸,对于霉菌有较强的抑制作用。在面包、糕点中,丙酸钙的最大使用量为 2.5g/kg ;生面湿制品中丙酸钠的最大使用量为 1.0g/kg ,这类防腐剂的优势在于不会对食品口感及风味造成影响,因此在强调风味的食品生产加工之中应用较广。对羟基苯甲酸酯类又称尼泊金酯类,这类防腐剂于糕点生产之中最大使用量应管控在 0.2g/ kg 这一范围内。
2 常见食品防腐剂的检测技术应用要点
2.1 高效液相色谱法
这类技术在实际应用当中,可基于不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异,实现对食品中各种防腐剂的分离及定量分析,整体有着分离效率高、分析速度快且灵敏度达标的优势,广泛应用于苯甲酸、山梨酸、对羟基苯甲酸酯类等多种常见食品防腐剂检测之中。具体处理方面,针对于常见食品防腐剂检测,糕点生产领域以 C18 反相色谱柱为主,具体处理当中可采用粒径为 5μm 、柱长为 250mm 、内径为 4.6mm 的 C18 色谱柱对食品中的苯甲酸和山梨酸进行检测。由于流动相组成及其比例会对后续分离效果及整体分析时间带来直接影响,对糕点产品进行检测时可采用甲醇—水体系作为流动相,配置方面需将甲醇与水的体积管控在 30:70,配合添加适量磷酸调节 pH 值至 3.0 左右,此时苯甲酸和山梨酸能够在 8-10min 内完成有效分离,进而达到定量分析的工作要求。
波长检测及筛选工作同样是影响当前检测工作灵敏度的关键性因素,从各类常见防腐剂性质上来看,苯甲酸的最大吸收波长在 228nm 左右,山梨酸的最大吸收波长在 254nm 左右,糕点防腐剂检测当中可选择230nm-254nm 作为检测波长以兼顾多种防腐剂的检测灵敏度。在一项对糕点内苯甲酸、山梨酸和对羟基苯甲酸酯类的检测实验当中,将 230nm 作为检测波长可同时完成多种防腐剂的有效检测,其检测限分别为苯甲酸 0.05mg/L 、山梨酸 0.03mg/L 、对羟基苯甲酸甲酯 0.02mg/L 、对羟基苯甲酸乙酯 0.02mg/L 、对羟基苯甲酸丙酯 0.01mg/L⨀ 。
在样品预处理方面,检测人员应根据食品样品性质选择相对适宜的前置处理方案。对于糕点这类固态食品,可采用乙醇—氨水混合溶液进行提取,配合正己烷脱脂处理并用微孔滤膜过滤后采取分析处理。而高效液相色谱法的定量分析通常采用外标法或内标法,其中外标法可通过绘制标准曲线实现定量分析,通过配置一系列不同浓度的标准溶液,进样分析后得到峰面积或峰高与浓度的线性关系,将样品的峰面积或峰高代入标准曲线中计算出样品中防腐剂的含量。其中相对具有代表性的便是检测饮料中对羟基苯甲酸酯类时,配制浓度为 0.1mg/L 、 0.5mg/L 、1mg/L、5mg/L、 10mg/L 的对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯标准溶液,进样分析后得到峰面积与浓度的线性回归方程,相关系数均大于 0.999 。之后对饮料样品进行分析,配合峰面积代入线性回归方程计算出样品中对羟基苯甲酸酯类的含量。内标法则是在样品及标准溶液之中加入一定量内容物,配合比较内容物及待测物的峰面积或峰高比值实现定量分析,这类方法在实际应用当中可充分消除进样误差,由此提升当前定量分析准度。
2.2 固相萃取小柱筛选技术
从食品领域各项发展情况上来看,自 2025 年 2 月 8 日起,脱氢乙酸钠不得再用于面包、糕点等食品的生产加工之中,因此需要相关工作者对这类防腐剂进行针对性检测。固相萃取小柱筛选方面,技术人员可对 BondElutC18 柱和 CleanertSC18 柱这两种固相萃取小柱开展低、中、高浓度(加标量分别为 2.0mg/kg 、 5.0mg/kg 和 10.0mg/kg )的加标回收试验,每组设置 6 个平行样。使用 BondElutC18 柱进行净化时,若当前加标量为 2.0mg/kg 则脱氢乙酸平均回收率仅 74.1% ,表明该柱对低浓度脱氢乙酸的富集净化能力欠佳,无法达成针对低浓度脱氢乙酸的有效定量处理。CleanertSC18 柱在加标量为 2.0mg/kg 、 5.0mg/kg 和 10.0mg/kg 时,整体回收平均率高于 BondElutC18 柱,且相对标准偏差(RSD)处于1.3%-2.9% 因此回收率及其精密度相对达标。例如,加标量 2.0mg/kg 时CleanertSC18 柱平均回收率可达到 90% 以上,可充分富集低浓度脱氢乙酸使检测结果更加准确。

从色谱图2、3、4 对比结果来看,当样品加标量均为 5.0mg/kg 时,将国标方法GB5009.121—2016《食品中脱氢乙酸的测定》前处理、样品经 BondElutC18 柱净化以及样品经 CleanertSC18 柱净化后的样品色谱图进行对比,可发现经 CleanertSC18 柱净化后的样品杂质更少。由此可得该柱在去除糕点样品中的干扰物质方面具有显著优势,能够为后续的色谱分析提供更纯净的样品,减少杂质对检测结果所造成的干扰并提升当前检测准度。
技术人员若使用固相萃取技术还应严格管控样品的上样流速和体积,若上样流速过快可能导致目标防腐剂与固相萃取小柱的吸附效果低于预期标准,而流速过慢则会增加分析时间。通常情况下上样流速控制在 1-2mL/min 较为合适,此时还应根据固相萃取小柱的容量展开调节,尽可能规避柱子过载而削弱净化效果。洗脱方面,若对脱氢乙酸进行洗脱处理则可利用甲醇—水溶液,通过调整甲醇比例来实现全方位洗脱处理。
2.3 气相色谱法
江苏九如食品以阜宁大糕生产加工为主,整体强调糕点生产效果的同时高度关注食品防腐剂添加及管理效果,引入气相色谱法对食品添加剂实际情况进行管控,则可协助企业为市场提供更为优质的糕点产品。该方法基于不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异,以此来达成对于糕点中各类防腐剂的分离检测处理。实际应用方面有着分离效率高、分析速度快、灵敏度较高等优势,可对糕点之中常见苯甲酸、山梨酸以及目前所禁用的脱氢乙酸展开定量检测。
由于糕点成分复杂,本身含有大量油脂、蛋白质以及碳水化合物,这些物质均会对防腐剂检测造成干扰,需要相关工作者对样品予以针对性前置处理。目前主要使用乙醚—石油醚混合溶剂对糕点中的防腐剂进行提取,在一项针对糕点中苯甲酸和山梨酸检测的实验中,称取 5g 粉碎后的糕点样品,加入适量的饱和氯化钠溶液和盐酸酸化至pH值为1-2,然后用 50mL 乙醚 - 石油醚(1:1,V/V)混合溶剂振荡提取 30 分钟,离心后取上清液。技术人员需采用无水硫酸钠脱水,过滤后将滤液浓缩至近干并用正己烷定容至 1mL ,以此来将其送入气相色谱分析。
技术人员对色谱柱进行处理时,可根据糕点中常见防腐剂类型采用毛细管柱,其中相对具有代表性的便是 HP-5( 5% 苯基 -95% 甲基聚硅氧烷)毛细管柱,柱长 30m 内径 0.25mm 膜厚 0.25μm 。在某实验中,采用该色谱柱对糕点中的苯甲酸、山梨酸和脱氢乙酸进行分离取得较高的分离效果。而载气筛选及流速状态也会对后续分析结果带来直接影响,通常情况下应选用氮气作为载气,流速控制在 1mL/min 左右。柱温的设置需要根据样品的性质和分离要求进行优化,在检测糕点中的苯甲酸时初始柱温设置为 100∘C ,保持 2 分钟,然后以
的速率升温至200∘C 保持 5 分钟,利用这类升温方式可协助不同沸点的防腐剂再适宜时间内出峰并达成有效分离,此时进样口温度通常可设置在 250∘C 来协助样品迅速气化。
检测器筛选方面,糕点的防腐剂检测工作以氢火焰离子化检测器(FID)为主,这类设备具有灵敏度高、线性范围宽等优点,能够对大多数有机化合物进行检测。检测器温度一般设置为 280% ,氢气流量为30mL/min ,空气流量为 300mL/min 。在某糕点中苯甲酸和山梨酸的检测实验中采用 FID 检测器,保持上述操作流程可得苯甲酸和山梨酸的检测限分别为 0.01mg/kg 和 0.02mg/kg ,定量限分别为 0.03mg/kg 和 0.06mg/ kg,证明该方法整体检测灵敏度达标。后续推进在进行定量分析时需要引入外标法,利用配置一系列不同浓度的标准溶液来计算峰面积与浓度的线性关系,然后将样品的峰面积代入标准曲线中计算出样品中防腐剂的含量,实际分析当中峰面积与浓度的线性回归方程为 y=12345x+234 (y为峰面积,x 为浓度,mg/L),相关系数 r=0.9998 。将处理后的糕点样品进样分析,测得峰面积为 5678,代入线性回归方程计算得到样品中苯甲酸含量为 0.44mg/kg ,
2.4 薄层色谱法
这类技术在实际应用的过程中往往有着简便、快速以及灵敏的应用优势,现阶段已逐渐成为检测食品防腐剂的重要手段。在具体应用当中可采用溶剂提取的方法,使用乙醇 - 氨水混合溶液对糕点中的防腐剂进行提取。在一项针对糕点中苯甲酸和山梨酸检测的实验中,称取 5g粉碎后的糕点样品,加入 20mL 乙醇 - 氨水(9:1,V/V)混合溶液,振荡提取 30 分钟,然后离心分离。取上清液用盐酸调节 pH 值至 2-3,再用乙醚提取 3 次每次 10mL 。完成这部分工作后合并乙醚层,用无水硫酸钠脱水将过滤后将乙醚层浓缩至近干,用甲醇定容至 1mL 作为供试品溶液。薄层板的制备方面,可选取硅胶 G 板和硅胶 GF254 板,其中硅胶 G 板适用于大多数防腐剂的检测,而硅胶 GF254 板则在紫外光下具有荧光背景更便于观察。检测人员在制备薄层板时应将薄层厚度控制在 0.2-0.3mm ,以此来为后续防腐剂高效率检测打下相应工作基础。
展开剂筛选方面,应根据糕点中常见的苯甲酸、山梨酸以及目前所禁用的脱氢乙酸选择苯 - 乙酸乙酯 - 甲酸(9:1:0.1,V/V/V)、氯仿 -甲醇 - 甲酸(9:1:0.1,V/V/V)等。在某项实验之中,利用苯 - 乙酸乙酯- 甲酸(9:1:0.1,V/V/V)作为展开剂可实现高点中山梨酸的有效分离。实际处理方面,展开剂的前沿上升至距薄层板顶端约 1cm 处时取出薄层板并晾干,此时通过比较供试品溶液和对照品溶液的斑点位置及其颜色来判断糕点当中是否含有对应防腐剂。在该项实验之中苯甲酸、山梨酸和脱氢乙酸的比移值(Rf 值)分别为0.35、0.45 和0.55,分离效果良好。
针对不同类型的防腐剂,技术人员还需要选取对应显色剂。针对苯甲酸和山梨酸常用溴甲酚绿 - 溴甲酚紫混合溶液,具体操作方面需要将晾干后的薄层板喷以溴甲酚绿 - 溴甲酚紫混合溶液,在室温下放置数分钟后,苯甲酸和山梨酸的斑点会呈现出黄色,后续通过与对照品溶液斑点进行比较可进行定性和半定量分析。某实验中使用该显色剂检测糕点中的苯甲酸和山梨酸,最低检测限分别为 0.1μg 和 0.05μg 后续技术人员还可使用薄层扫描仪对糕点中的苯甲酸进行定量分析,具体操作方面应配制一系列不同浓度的苯甲酸标准溶液,点样于同一硅胶G 板上,展开显色后进行扫描,将峰面积为纵坐标,浓度为横坐标并绘制标准曲线。
结语
综上所述,在对常见食品防腐剂的检测方法展开研究时,需要相关工作者逐步增强针对食品防腐剂的检测技术研究,进一步提高检验检测技术水平。同时,做好食品防腐剂监管、指导以及预警等相关工作,从而推进食品防腐剂向着为人类健康服务的方向发展。
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姓名: 秦晴出生年月 :1989 年 12 月身份证号:320923xxxx12300087性别: 女民族: 汉籍贯: 江苏阜宁学历: 大学本科职称: 工程师研究方向: 食品检验检测技术
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