CN113866325B - 一种测定饮料中多种添加剂的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，属物质成分检测技术领域。该方法包括：S1、制备混合的标准溶液；S2、提取样品；S3、萃取；S4、液相色谱分析；S5、分析特征量；S6、定量分析。对影响萃取效率的因子，如萃取剂种类与用量、蒸发剂种类与用量、发热剂用量进行了优化。在最优的萃取条件下，14种添加剂在0.25‑50μg/mL的浓度范围表现出良好的线性，在加标水平为8 mg/kg、20 mg/kg、40 mg/kg的条件下，样品的回收率为76.9%‑101.8%，相对标准偏差为为0.1%‑4.6%。本方法的检出限和定量限分别为1.5‑24.1 mg/kg和4.5‑72.3 mg/kg。本发明能有效萃取饮料中多种添加剂，快速且精密度好，有机试剂用量少、无需加热设备和分散剂，是一种绿色环保的分析检测方法，具有较强的应用价值。

Description

一种测定饮料中多种添加剂的分析方法

技术领域

本发明涉及物质成分检测的技术领域，尤其涉及一种测定饮料中多种添加剂的分析方法。

背景技术

目前，我国允许使用的添加剂种类超过2500种。合理使用添加剂能够让食品色香味俱全，延长保质期；但若滥用或超范围的使用添加剂，则会对人体的健康造成一定的危害。

食品加工中常用添加剂(如甜味剂，防腐剂，色素等)的检测方法主要有气相色谱法、液相色谱法、气质联用法和液质联用法。以上方法主要针对一种或者几种添加剂来分析检测，且存在前处理有机试剂用量大、样液中复杂基质损伤色谱柱等缺点。如：一种同时测定食品中多种防腐剂、甜味剂和着色剂的方法，申请号：201710232073.7，该技术用水提取食品中多种添加剂，前处理过程简单，但对于基质复杂的食品用水来提取，则会导致待测样液中干扰物质多，从而降低色谱柱的柱效，增加成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中不足，故此提出一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，该方法能有效萃取饮料中多种添加剂，快速且精密度好，有机试剂用量少，无需加热设备和分散剂，绿色环保，具有较强的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，分析步骤如下：

S1、制备混合的标准溶液：准确称取添加剂标准品，用水定容，配制成混合的添加剂标准溶液；

S2、提取样品：称取约2g混匀试样于离心管中，加入甲醇水溶液约25mL，甲醇与水的体积比为65-75：25-35，涡旋混匀后超声离心，将水相转移至50mL容量瓶中，于残渣中再次加入提取液20mL，涡旋混匀后超声离心，合并两次滤液到同一50mL容量瓶中，并用提取液定容至刻度，混匀；

样液静置半小时后，采用滤纸过滤，用烧杯收集滤液；

S3、萃取：取S2滤液于15mL离心管中，加入萃取剂和蒸发剂，混匀后加入发热剂，再次摇匀后静置数分钟，冰浴至样品溶液上层出现固体，用刮勺将上层凝固的固体取出，室温下溶解后用甲醇定容，过有机相膜后待测；

S4、液相色谱分析：待测样品通过液相色谱仪进行分析；

S5、分析特征量：选用阴性饮料样品的提取液做为稀释液，配成标准曲线溶液，以质量浓度为横坐标，以目标分析物的峰面积为纵坐标，绘制标准工作曲线；

S6、定量分析：将待测样品按照步骤S2-S4处理，通过液相色谱分析后每种添加剂得到各自的峰面积，带入到S5所建立的标准工作曲线中，计算出各自的含量。

本申请方案中优选地，该添加剂标准品为安赛蜜、苯甲酸、山梨酸、糖精钠、脱氢乙酸、纳他霉素、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、胭脂红、苋菜红、新红、富马酸中的一种或多种，混合标准溶液的浓度为50μg/mL。

本申请方案中优选地，该S3中的萃取剂包括十一烷醇、十二烷醇和正十六烷中的一种或多种，蒸发剂为二氯甲烷或三氯甲烷，发热剂包括氧化钙。

本申请方案中优选地，该S3步骤中：取S2滤液的体积为4mL，室温下溶解后用甲醇定容，定容体积为2mL。

本申请方案中优选地，所述的步骤S4液相色谱条件为：Kromasil色谱柱(100-5-C18，250×4.6mm，250×4.6mm)，柱温30℃，进样体积10μL，波长230nm，流速为1.0mL/min，流动相A为甲醇，流动相B为20mmol/L乙酸铵溶液，采用梯度洗脱，洗脱方式为：0min，流动相A4％；22min，流动相A 4％；24min，流动相A30％；29min，流动相A80％；32min，流动相A80％；38min，流动相A60％；40min，流动相A30％；55min，流动相A4％；60min，流动相A 4％。

本申请方案中优选地，该S3步骤中使用自制涡旋混匀器混匀，该自制涡旋混匀器包括基座，基座上安装有驱动器和与驱动器输出端连接的转动套管，基座上等间距周向分布有多个导向槽，每个导向槽内部安装有复位弹簧以及活塞，每个活塞上安装有定位组件，活塞通过定位组件连接有混匀盘，混匀盘竖向滑动安装在转动套管上。

本申请方案中优选地，该混匀盘的上下表面均设置有与活塞位置对应的定位凹槽，定位组件包括两个分别与对应的定位凹槽相适配的半球。

本申请方案中优选地，该基座上安装有支撑架，支撑架上安装有夹持件一，混匀盘上转动安装有限位座，限位座内部设置有夹持件二。

本申请方案中优选地，该限位座偏心设置在混匀盘上。

本申请方案中优选地，该自制涡旋混匀器的混匀步骤如下：

H1：将离心管的底部于限位座内并通过夹持件二夹紧，上部于夹持件进行夹紧且为相互竖向滑动；

H2：启动驱动器，带动转动套管转动，混匀盘也随之转动，同时通过挤压通过两个半球带动活塞上下移动，限位座会带动离心管发生转动的同时还进行上下运动，过程中夹持件一会相对点相对离心管发生下上运动。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明对影响萃取效率的因子，如萃取剂种类与用量、蒸发剂种类与用量、发热剂用量进行了优化。在最优的萃取条件下，14种添加剂在0.25～50μg/mL的浓度范围表现出良好的线性，在加标水平为8mg/kg、20mg/kg、40mg/kg的条件下，样品的回收率为76.9％-101.8％，相对标准偏差为0.1％-4.6％。本方法的检出限和定量限分别为1.5-24.1mg/kg和4.5-72.3mg/kg。本发明有机试剂用量少、无需加热设备和分散剂，是一种绿色环保的分析检测方法，具有较强的应用价值。

附图说明

图1为本发明中萃取剂种类及用量对萃取效率的影响；

图2为本发明中蒸发剂种类及用量对萃取效率的影响；

图3为本发明中发热剂用量对萃取效率的影响；

图4为本发明中14种添加剂的色谱图；

图5为定位支架中部的剖面图。

图中：1、基座；2、驱动器；3、转动轴；4、活塞；41、定位凹槽；5、混匀盘；6、复位弹簧；7、导向槽；8、半球；9、夹持件二；10、夹持件一；11、支撑架；12、限位座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实验部分：

仪器与材料：

Agilent 1260高效液相色谱仪；台式高速冷冻离心机；超声波清洗器；干冰机。

安赛蜜、苯甲酸、山梨酸、糖精钠、脱氢乙酸、纳他霉素、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、富马酸，胭脂红、苋菜红和新红(1000μg/mL)。

甲醇、乙腈(均为色谱纯)；乙酸铵、亚铁氰化钾、乙酸锌、氧化钙、十一烷醇、十二烷醇、正十六烷、二氯甲烷、三氯甲烷、氯化钠，试剂除指定说明外，其余均为分析纯；水为实验室一级水；聚四氟乙烯滤膜(0.22μm)。

饮料样品：购自本地超市。

1.标准溶液的配制：

分别精密称取安赛蜜、苯甲酸钠、山梨酸钾、糖精钠、脱氢乙酸、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、纳他霉素和富马酸适量，用水(其中纳他霉素和4种对羟基苯甲酸酯类用甲醇)配制成1000μg/mL标准储备液，于4℃冷藏。分别吸取14种目标分析物的标准储备液5mL于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，得到浓度为50μg/mL的混合标准溶液，于4℃冷藏。

2.样品前处理：

样品提取：

准确称取约2g混匀试样于50mL离心管中，加入70％甲醇水溶液约25mL(若蛋白质含量较高，则分别加入亚铁氰化钾溶液(160g/L)和乙酸锌溶液(220g/L)各2mL)，涡旋混匀后于50℃水浴中超声5min，8000r/min离心5min，将水相转移至50mL容量瓶中，于残渣中加入70％甲醇水溶液20mL，涡旋混匀后超声5min，于8000r/min离心5min，合并两次滤液到同一50mL容量瓶中，并用70％甲醇水溶液定容至刻度，混匀。样液静置半小时后进行过滤，收集滤液。

3.萃取：

取上述滤液4mL于15mL离心管中，加入200μL十二烷醇和100μL二氯甲烷，混匀后加入1000mg的氧化钙，再次摇匀后静置数分钟，冰浴至样品溶液上层出现固体，用刮勺将上层凝固的十二烷醇取出，室温下溶解后用甲醇定容至2mL，过0.22μm有机相膜后待测。

4.仪器条件：

待测样品通过液相色谱仪进行分析；

液相色谱条件:Kromasil色谱柱(100-5-C18，250×4.6mm，250×4.6mm)，柱温30℃，进样体积10μL，波长230nm，流速为1.0mL/min，流动相A为甲醇，流动相B为20mmol/L乙酸铵溶液，采用梯度洗脱，洗脱方式为：0min，流动相A4％；22min，流动相A 4％；24min，流动相A30％；29min，流动相A80％；32min，流动相A80％；38min，流动相A60％；40min，流动相A30％；55min，流动相A 4％；60min，流动相A4％。

5.结果与讨论：

萃取剂种类与用量的考察

在试验过程中，对萃取剂种类与用量进行了考察，结果见附图1。

蒸发剂种类与用量的考察

在试验过程中，对蒸发剂种类与用量进行了考察，结果见附图2。

发热剂种类与用量的考察

在试验过程中，对发热剂用量进行了考察，结果见附图3。

在试验过程中，14种添加剂的色谱图见附图4。

方法特征量:

标准曲线、检出限和定量限：

以空白饮料样品的提取液做为稀释液，配成标准曲线溶液，以质量浓度X(μg/mL)为横坐标，以目标分析物的峰面积Y(mAU)为纵坐标，绘制标准工作曲线。以3倍信噪比计算出检出限，3倍的检出限计算出定量限。结果见表1所示：在0.25-50μg/mL浓度范围内，曲线的线性相关系数均大于0.997。方法的检出限为1.5-24.1mg/kg，定量限为4.5-72.3mg/kg。说明所建立的方法灵敏度高，适用于饮料中14中添加剂的分析检测。

表1 14种添加剂的线性方程、相关系数、检出限和定量限

加标回收率和相对标准偏差：

在阴性饮料样品中按照定量限的2，5，10倍进行加标回收，根据实测值与理论值得比值计算出加标回收率，结果见表2。由表2可知，14种添加剂的回收率为76.9％-101.8％，RSD为0.1％-4.6％，说明该方法的准确度和精密度良好，能满足定量分析检测。

表2饮料中14种添加剂的回收率和相对标准偏差(n＝6)

实际样品检测：

利用优化后的萃取方法对当地购买的10组饮料样品进行分析检测，其中3组样品检出山梨酸，1组样品检出脱氢乙酸，检出量分别为0.014g/kg，0.158g/kg，0.279g/kg，0.123g/kg。

该方法对影响萃取效率的因子，如萃取剂种类与用量、蒸发剂种类与用量、发热剂用量进行了优化。在最优的萃取条件下，14种添加剂在0.25-50μg/mL的浓度范围表现出良好的线性，在加标水平为8mg/kg、20mg/kg、40mg/kg的条件下，样品的回收率为76.9％-101.8％，RSD为0.1％-4.6％。本方法的检出限和定量限分别为1.5-24.1mg/kg和4.5-72.3mg/kg。本发明能有效萃取饮料中多种添加剂，快速且精密度好，有机试剂用量少、无需加热设备和分散剂，是一种绿色环保的分析检测方法，具有较强的应用价值。

该自制涡旋混匀器包括基座1，基座1上安装有驱动器2和与驱动器2输出端连接的转动轴3，基座1上等间距周向分布有六个导向槽7，每个导向槽7内部安装有复位弹簧6以及活塞4，复位弹簧6的两端分别与活塞4抵接和导向槽7的底部抵接，每个活塞4相对混匀盘5的上下表面位置处均设置有定位凹槽41，每个活塞4上安装有定位组件，定位组件包括两个分别与对应的定位凹槽41相适配的半球8。活塞4通过每组定位组件的两个半球8连接有同一个混匀盘5，混匀盘5倾斜安装在转动轴3上。

通过驱动器2带动转动轴3将带动混匀盘5发生转动，随后带动活塞上下往复运动，运动过程中半球8会沿定位凹槽41发生一定角度的旋转来适应倾斜设置的混匀盘5，并通过增设复位弹簧6来保证混匀盘5的稳定性和持久性。

基座1上安装有支撑架11，支撑架11上安装有夹持件一10，该夹持件一10转动安装在支撑架11上且外周面为向内侧凹陷的弧形的滚轮结构，改支撑架11的端部设置有弹性伸缩结构，该弹性伸缩结构包括设置在支撑架11端部的安装槽，该安装槽内部安装有复位弹簧以及活塞杆，复位弹簧的两端分别于安装槽的底部与活塞杆的一端面抵接，活塞杆另一端外露于安装槽外，且于夹持件一10转动安装，如图4所示，混匀盘5上转动安装有限位座12，该限位座12为筒状结构，限位座12内部设置有夹持件二9，夹持件二9为截面是上大下小的锥形橡胶套。限位座12偏心设置在混匀盘5上，通过偏心设置，可以实现限位座12的周向运动，还能同时发生上下运动，由于夹持件一10会将离心管的上方在一定高度处实现摆动。

该自制涡旋混匀器的混匀步骤如下：

H1：将离心管的底部于限位座12内并通过夹持件二9夹紧，上部于夹持件进行夹紧且为相互竖向滑动；

H2：启动驱动器2，带动转动轴3转动，混匀盘5也随之转动，同时通过挤压通过两个半球8带动活塞4上下移动，限位座12会带动离心管发生转动的同时还进行上下运动，过程中夹持件一10会相对点相对离心管发生下上运动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，分析步骤如下：

S1、制备混合的标准溶液：准确称取添加剂标准品，用水定容，配制成混合的添加剂标准溶液；

S2、提取样品：称取约2g混匀试样于离心管中，加入甲醇水溶液约25mL，甲醇与水的体积比为65-75：25-35，涡旋混匀后超声离心，将水相转移至50mL容量瓶中，于残渣中再次加入提取液20mL，涡旋混匀后超声离心，合并两次滤液到同一50mL容量瓶中，并用提取液定容至刻度，混匀；

样液静置半小时后，采用滤纸过滤，用烧杯收集滤液；

S3、萃取：取S2滤液于15mL离心管中，加入萃取剂和蒸发剂，混匀后加入发热剂，再次摇匀后静置数分钟，冰浴至样品溶液上层出现固体，用刮勺将上层凝固的固体取出，室温下溶解后用甲醇定容，过有机相膜后待测；

S4、液相色谱分析：待测样品通过液相色谱仪进行分析；

S5、分析特征量：选用阴性饮料样品的提取液做为稀释液，配成标准曲线溶液，以质量浓度为横坐标，以目标分析物的峰面积为纵坐标，绘制标准工作曲线；

S6、定量分析：将待测样品按照步骤S2-S4处理，通过液相色谱分析后每种添加剂得到各自的峰面积，带入到S5所建立的标准工作曲线中，计算出各自的含量；

该添加剂标准品为安赛蜜、苯甲酸、山梨酸、糖精钠、脱氢乙酸、纳他霉素、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、胭脂红、苋菜红、新红、富马酸，混合标准溶液的浓度为50μg/mL；

S3中的萃取剂为十一烷醇、十二烷醇和正十六烷中的一种或多种，蒸发剂为二氯甲烷或三氯甲烷，发热剂为氧化钙；

所述的步骤S4液相色谱条件为：Kromasil色谱柱，100-5-C18，250×4.6mm，柱温30℃，进样体积10μL，波长230nm，流速为1.0mL/min，流动相A为甲醇，流动相B为20mmol/L乙酸铵溶液，采用梯度洗脱，洗脱方式为：0min，流动相A4％；22min，流动相A 4％；24min，流动相A30％；29min，流动相A80％；32min，流动相A80％；38min，流动相A60％；40min，流动相A30％；55min，流动相A 4％；60min，流动相A4％。

2.根据权利要求1所述的一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，该S3步骤中：取S2滤液的体积为4mL，室温下溶解后用甲醇定容，定容体积为2mL。

3.根据权利要求1所述的一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，该S3步骤中使用自制涡旋混匀器混匀，该自制涡旋混匀器包括基座，基座上安装有驱动器和与驱动器输出端连接的转动套管，基座上等间距周向分布有多个导向槽，每个导向槽内部安装有复位弹簧以及活塞，每个活塞上安装有定位组件，活塞通过定位组件连接有混匀盘，混匀盘竖向滑动安装在转动套管上。

4.根据权利要求3所述的一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，该混匀盘的上下表面均设置有与活塞位置对应的定位凹槽，定位组件包括两个分别与对应的定位凹槽相适配的半球。

5.根据权利要求4所述的一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，该基座上安装有支撑架，支撑架上安装有夹持件一，混匀盘上转动安装有限位座，限位座内部设置有夹持件二。

6.根据权利要求5所述的一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，该限位座偏心设置在混匀盘上。

7.根据权利要求6所述的一种测定饮料中多种添加剂的分析方法，其特征在于，该自制涡旋混匀器的混匀步骤如下：

H1：将离心管的底部于限位座内并通过夹持件二夹紧，上部于夹持件进行夹紧且为相互竖向滑动；

H2：启动驱动器，带动转动套管转动，混匀盘也随之转动，同时通过挤压通过两个半球带动活塞上下移动，限位座会带动离心管发生转动的同时还进行上下运动，过程中夹持件一会相对点相对离心管发生下上运动。

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