色譜分析法檢測(cè)人工合成甜味劑研究進(jìn)展

摘要：綜述了利用色譜分析法(包括氣相色譜、高效液相色譜、薄層色譜和離子色譜)檢測(cè)多種常見人工合成甜味劑(包括甜蜜素、糖精、安賽蜜、阿斯巴甜、阿力甜、紐甜、三氯蔗糖)的基本原理和方法改進(jìn)，并介紹了人工合成甜味劑色譜檢測(cè)技術(shù)的新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：甜昧劑；色譜；檢測(cè)

中圖分類號(hào)：Q503 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942(2011)12-0093-04

甜味劑是一類能賦予食品甜昧的食品添加劑，按其來源可分為天然甜味劑和人工合成甜味劑，其中人工合成甜味劑又分為磺胺類(如甜蜜素、糖精、安賽蜜)、二肽類(如阿斯巴甜、阿力甜、紐甜)、蔗糖衍生物(如三氯蔗糖)三類。人工合成甜味劑由于在人體內(nèi)不進(jìn)行代謝吸收、不提供熱量或因?yàn)槠溆昧繕O低而熱量供應(yīng)少且甜度是蔗糖的幾十倍至幾千倍，又被稱為非營養(yǎng)型甜味劑或高倍(高甜度)甜味劑。由于其產(chǎn)生的熱量少，對(duì)肥胖、高血壓、糖尿病、齲齒等患者有益，加之又具有高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，因此在食品特別是軟飲料工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但如果超量使用，則會(huì)危害人體健康，為此國家對(duì)甜味劑的使用范圍及用量進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

色譜技術(shù)近些年來發(fā)展迅速，色譜分析法已廣泛應(yīng)用于甜味劑的檢測(cè)。主要方法有氣相色譜法、高效液相色譜法、薄層色譜法、離子色譜法。

1 常見人工合成甜昧劑的色譜分析法

1.1甜蜜素(環(huán)己基氨基磺酸鈉。Sodium cycla-mate)

目前國內(nèi)外檢測(cè)甜蜜素的方法很多，如比色法、單掃描極譜法、分光光度法、色譜分析法等，現(xiàn)介紹色譜分析法。

1.1.1

氣相色譜法(GC)該法是國家標(biāo)準(zhǔn)中的第一法，其原理是在硫酸介質(zhì)中環(huán)己基氨基磺酸鈉與亞硝酸納反應(yīng)，生成環(huán)己醇亞硝酸脂，該物質(zhì)氣化條件良好，在氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)中有很好的響應(yīng)。GC／FID已廣泛應(yīng)用于各種食品和飲料中甜蜜素的檢測(cè)。由于該方法需要浸提甜蜜素后才能進(jìn)行衍生化處理，所以關(guān)于其樣品前處理過程及進(jìn)樣條件有大量研究和改進(jìn)，而且其衍生化反應(yīng)除生成環(huán)己基亞硝酸脂，還會(huì)產(chǎn)生多個(gè)副產(chǎn)物，其中主要的有環(huán)己醇和環(huán)己烯，使得甜蜜素的定量、甚至反應(yīng)的機(jī)理受到質(zhì)疑，引發(fā)了單峰定量、多峰定量及內(nèi)標(biāo)法定量的嘗試及討論，但主要的定量方法還是以主峰環(huán)己醇亞硝酸脂定量為主。

檢測(cè)甜蜜素的另一種氣相色譜法是GC／ECD法，其原理是用次氯酸鈉在硫酸介質(zhì)中將甜蜜素轉(zhuǎn)化為N，N-二氯環(huán)已胺，經(jīng)正己烷萃取，采用氣相色譜法配以電子捕獲檢測(cè)器(ECD)進(jìn)行檢測(cè)。該方法減少了基質(zhì)中雜質(zhì)的干擾，定量結(jié)果準(zhǔn)確。

隨著質(zhì)譜(MS)的普及，可以用MS代替上述兩種方法中的FID或ECD進(jìn)行檢測(cè)，有更高的選擇性、靈敏度，避免了雜質(zhì)偽峰的干擾，定性優(yōu)勢(shì)明顯。

1.1.2薄層色譜法(TLC)該方法是國家標(biāo)準(zhǔn)中的第三法，其原理是試樣經(jīng)酸化后，用乙醚提取，提取液濃縮后點(diǎn)于聚酰胺薄層板上展開，經(jīng)顯色后根據(jù)薄層板上甜蜜素的比移值及顯色斑深線，與標(biāo)準(zhǔn)比較進(jìn)行定性、概略定量。由于甜蜜素的鈉鹽基本不溶于乙醇和乙醚，需要轉(zhuǎn)變?yōu)樘鹈鬯厮岵拍苡靡颐烟崛?，而甜蜜素酸具有親水性，提取時(shí)若不經(jīng)脫水處理將使回收率偏低。針對(duì)回收率偏低和檢測(cè)誤差較大的問題，該方法在提取步驟、展開液與點(diǎn)樣體積上早有研究與改進(jìn)。

1.1.3高效液相色譜法(HPLC)目前高效液相色譜法檢測(cè)甜蜜素多采用樣品直接測(cè)定或柱前衍生，反相柱中用不同洗脫液洗脫，用紫外吸收檢測(cè)器(UV)、示差折光檢測(cè)器(RID)、二極管陣列檢測(cè)器(DAD)、蒸發(fā)光檢測(cè)器(ELSD)或質(zhì)譜(MS)進(jìn)行檢測(cè)。浸提樣品直接進(jìn)樣的一般采用UV檢測(cè)器、RID檢測(cè)器或ELSD檢測(cè)器就可以取得較好的結(jié)果。柱前衍生的處理方式和GC法相似，一種方法為樣品中甜蜜素浸提后，與亞硝酸反應(yīng)生成環(huán)己基亞硝酸脂，正己烷萃取，甲醇一乙酸銨為流動(dòng)相，液相色譜分離，使用UV檢測(cè)器分析。另一種方法為樣品中甜蜜素浸提后，用次氯酸鈉在硫酸介質(zhì)中將其轉(zhuǎn)化為N，N-二氯環(huán)己胺，正己烷萃取，甲醇一水或乙腈一水為流動(dòng)相，液相色譜分離，使用UV檢測(cè)器或DAD檢測(cè)器測(cè)定。

MS的普及也使液質(zhì)聯(lián)用法應(yīng)用于甜蜜素的檢測(cè)，在檢測(cè)中MS優(yōu)勢(shì)明顯。

1.1.4離子色譜法(IC)

甜蜜素溶于水，易電離，在堿性水溶液中呈陰離子電化學(xué)特性，選用親水性強(qiáng)的離子色譜柱，直接進(jìn)樣分析，電解水在線產(chǎn)生淋洗液，用化學(xué)抑制電導(dǎo)檢測(cè)。離子色譜法是一項(xiàng)綠色分析技術(shù)，樣品無需衍生化，分析速度快，選擇性強(qiáng)，靈敏度高，但操作難度大，容易造成背景噪聲高、重現(xiàn)性差的問題。

1.2糖精(鄰苯甲?；前穪啺罚琒accharin)

糖精不溶于水，食品中添加使用的主要是其鈉鹽糖精鈉。糖精和糖精鈉不能直接用氣相色譜檢測(cè)，必須衍生化后才能氣相進(jìn)樣，方法復(fù)雜，目前基本上不采用氣相色譜法檢測(cè)糖精和糖精鈉。

1.2.1高效液相色譜法(HPLC)

該方法是國家標(biāo)準(zhǔn)中的第一法，簡(jiǎn)單快捷有效，已有大量研究與應(yīng)用。其原理是試樣經(jīng)脫氣、去醇、脫色處理后，pH調(diào)至中性，過濾后進(jìn)樣，常用乙酸銨一甲醇作為流動(dòng)相，經(jīng)反相色譜分離，使用UV檢測(cè)器或ELSD檢測(cè)器進(jìn)行分析，保留時(shí)間定性，峰面積定量。

液質(zhì)聯(lián)用法也同樣應(yīng)用于糖精、糖精鈉的檢測(cè)，用MS代替UV檢測(cè)器，效果很好。

1.2.2薄層色譜法(TLC)該方法是國家標(biāo)準(zhǔn)中的第二法，其原理是在酸性條件下，用乙醚提取糖精鈉，濃縮后用薄層色譜分離，顯色后與標(biāo)準(zhǔn)比較，進(jìn)行定性和半定量檢測(cè)。該方法常用于飲料的檢測(cè)，也可以與甜蜜素共同檢測(cè)，但因?yàn)椴僮鲝?fù)雜，只能半定量分析，所以不是最佳的檢測(cè)方法。

1.2.3離子色譜法(IC)

糖精易電離，即使在酸性條件下也以陰離子形式存在，因此可以利用陰離子交換的離子色譜進(jìn)行分離，化學(xué)抑制電導(dǎo)檢測(cè)。該方法樣品分析速度快，選擇性強(qiáng)，適合大量樣品的檢測(cè)。

1.3安賽蜜(乙?；前匪徕洠珹cesulfame-K)

安賽蜜不易汽化，衍生化難度大，通常不使用氣相色譜法檢測(cè)。安賽蜜易電離，極易溶于水，即使在酸性條件下也以陰離子形式存在，不利于有機(jī)試劑提取，通常也不使用薄層色譜法檢測(cè)。常用的檢測(cè)方法是高效液相色譜法和離子色譜法。

1.3.1高效液相色譜法(HPLC)該方法也是國家標(biāo)準(zhǔn)法，其原理為：試樣經(jīng)脫氣、去醇、脫色、過濾后進(jìn)樣，以乙酸銨一甲醇為流動(dòng)相，反相C18柱分離，以保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量，常用的檢測(cè)器為UV和ELSD。

和甜蜜素、糖精相似，檢測(cè)安賽蜜也可以使用液質(zhì)聯(lián)用法，用MS代替UV或DAD檢測(cè)器。

1.3.2離子色譜法(IC)和糖精相似，安賽蜜易電離，即使在酸性條件下也以陰離子形式存在，可以利用陰離子交換的離子色譜進(jìn)行分離，化學(xué)抑制電導(dǎo)檢測(cè)。

1.4阿斯巴甜(Aspartame)、阿力甜(Alitame)

紐甜(Neotame)

阿斯巴甜、阿力甜、紐甜都屬于二肽類甜味劑，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易汽化，衍生化難度大，不適合氣相色譜法檢測(cè)，同時(shí)也未見薄層色譜法檢測(cè)的相關(guān)報(bào)道。通常使用高效液相色譜法和離子色譜法檢測(cè)。

1.4.1高效液相色譜法(HPLC)在國家標(biāo)準(zhǔn)中，阿斯巴甜、阿力甜、紐甜的檢測(cè)均使用高效液相色譜法。固體樣品用純水超聲提取，液體樣品超聲脫氣，過濾后進(jìn)樣，常用C18色譜柱梯度洗脫分離，流動(dòng)相可以使用乙酸銨一甲醇、磷酸鹽緩沖液-乙腈或甲醇一水，常用UV、DAD或ELSD檢測(cè)器進(jìn)行分析，以保留時(shí)間定性、峰面積定量。

也可以使用液質(zhì)聯(lián)用法檢測(cè)，用MS代替UV或DAD檢測(cè)器，可以同時(shí)檢測(cè)多種食品添加劑。

1.4.2離子色譜法(IC)阿斯巴甜本質(zhì)是縮二氨酸，其pKl和pK2分別為2.96和7.37，在堿性溶液中以陰離子形式存在，常用離子色譜法進(jìn)行檢測(cè)。其原理為：試樣經(jīng)脫氣、脫色、過濾后直接進(jìn)樣，陰離子交換色譜柱分離，氫氧化鉀淋洗液發(fā)生器梯度淋洗，化學(xué)抑制電導(dǎo)檢測(cè)。離子色譜法檢測(cè)阿力甜的方法和阿斯巴甜基本一致，近期有文獻(xiàn)采用DS6電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)分析。離子色譜法對(duì)紐甜的檢測(cè)目前尚未有相關(guān)報(bào)道。

1.5三氯蔗糖(Stlcralose)

三氯蔗糖是一種新型高質(zhì)量、高濃度的蔗糖衍生物類甜味劑，其檢測(cè)方法的研究在近幾年剛剛展開。薄層色譜法因其定量的局限性而很少使用，離子色譜法檢測(cè)三氯蔗糖在國內(nèi)文獻(xiàn)中沒有報(bào)道，氣相色譜法和高效液相色譜法成為檢測(cè)三氯蔗糖的主要技術(shù)手段。

1.5.1氣相色譜法(GC)氣相色譜法檢測(cè)三氯蔗糖的相關(guān)文獻(xiàn)不多，只有在合成三氯蔗糖的監(jiān)測(cè)過程中使用了氣質(zhì)聯(lián)用法檢測(cè)。其原理為：將三氯蔗糖的甲醇溶液用氮?dú)獯蹈桑琈STFA+TMIS烷基化試劑在50℃下衍生化，進(jìn)入氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行分析。

1.5.2薄層色譜法(TLC)薄層色譜法檢測(cè)三氯蔗糖僅在合成控制上有所應(yīng)用，由于其準(zhǔn)確性與重現(xiàn)性差，只用作定性檢測(cè)，不作為定量依據(jù)。

1.5.3高效液相色譜法(HPLC)高效液相色譜法是檢測(cè)三氯蔗糖的主要方法，常采用C18色譜柱分離，乙腈一水為流動(dòng)相，RID檢測(cè)器、ELSD檢測(cè)器或MS[30]檢測(cè)分析，可同時(shí)檢測(cè)其他甜味劑及食品添加劑。

2 檢測(cè)技術(shù)的歸納總結(jié)及新發(fā)展

利用色譜技術(shù)檢測(cè)人工合成甜味劑的方法中，薄層色譜法使用較早，但因?yàn)榉椒ū旧淼木窒蓿巡辉俪蔀闄z測(cè)的主要手段；氣相色譜法可以檢測(cè)甜蜜素和三氯蔗糖，但前處理過程較繁瑣，目前只作為甜蜜索的主要檢測(cè)手段；高效液相色譜法和離子色譜法近幾年發(fā)展迅速，已成為檢測(cè)人工合成甜味劑的主要手段。

隨著色譜技術(shù)的發(fā)展，新方法不斷被應(yīng)用到人工合成甜味劑的檢測(cè)，主要的發(fā)展趨勢(shì)有：(1)多組分的共同檢測(cè)，即同時(shí)檢測(cè)多種人工合成甜味劑以及其他食品添加劑。檢測(cè)方法以高效液相色譜法和離子色譜法為主，建立快速有效的多組分檢測(cè)方法有必要性與可行性。(2)各種新型質(zhì)譜的應(yīng)用豐富了高效液相色譜法的內(nèi)容，如電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)和飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF-MS)。