食品中甲醛的熒光檢測(cè)方法研究

山 萌

(西安外事學(xué)院， 陜西 西安 710077)

1 引言

食品安全問(wèn)題是國(guó)家重視的焦點(diǎn)之一，現(xiàn)在人們對(duì)生活質(zhì)量的注視越來(lái)越高，所以食品安全檢測(cè)技術(shù)對(duì)保障食品安全起著舉足輕重的作用。現(xiàn)今社會(huì)當(dāng)中人們都不再追求量的要求，更多的是追求質(zhì)的突破，追求味覺(jué)上的提高，加入甲醛后不僅能使食物的味道變得更加可口，而且也可以時(shí)食物增白，尤其是一些水發(fā)食物，例如：水發(fā)魷魚(yú)、腐竹、米粉、粉絲等產(chǎn)品。長(zhǎng)期接觸甲醛氣體可引起排汗不規(guī)律、頭痛、乏力、心悸、體溫變化、失眠、紅腫、皮炎、濕疹等,現(xiàn)今社會(huì)，關(guān)于食品中甲醛的檢測(cè)方法有很多種，例如：分光光度法、滴定法、氣相色譜法、液相色譜法、流動(dòng)注射法、極譜法等方法。

1.1 研究背景

在科技發(fā)達(dá)的今天，人們?cè)诨瘜W(xué)方面有了越來(lái)越多的成就和發(fā)展，但這也是有利也有弊的，尤其是現(xiàn)在違法的商家越來(lái)越多，違法超標(biāo)的添加劑，例如：甲醛、蘇丹紅、吊白塊等有毒化學(xué)成分，就甲醛這種物質(zhì)來(lái)說(shuō)，近幾年來(lái)有關(guān)甲醛的食品安全事故頻頻發(fā)生，如2008年10 月查出的螃蟹和銀魚(yú)中加入甲醛; 2012 年5月，山東白菜噴甲醛用于保鮮等[1]。甲醛是一種有毒的物質(zhì)，在剛裝修完的房子里都會(huì)有很大甲醛氣味，嚴(yán)重的情況都會(huì)對(duì)人的身體造成傷害，如果這種有毒物質(zhì)直接出現(xiàn)在食物當(dāng)中，將會(huì)給人的身體帶來(lái)很大的傷害，研究更多的方法檢測(cè)食品中的甲醛刻不容緩。進(jìn)一步改變方法，讓一些更靈敏、更簡(jiǎn)便方法普及到更多家庭中，方便人們自行檢測(cè)食品中的甲醛含量。目前食品中甲醛含量檢測(cè)的方法大致可歸納為分光光度法、色譜法、電化學(xué)法、熒光法、催化動(dòng)力學(xué)法，其中最常用的是分光光度法和色譜法[2]。有的文獻(xiàn)當(dāng)中會(huì)用間苯三酚作為顯色劑通過(guò)流動(dòng)注射分光光度法測(cè)定食品中的甲醛[1]。

1.2 食品中甲醛的來(lái)源

1.2.1 天然存在的來(lái)源 天然食品中大部分都會(huì)含有甲醛，因?yàn)榧兹┦羌?xì)胞代謝的中間產(chǎn)物，甲醛的主要來(lái)源是動(dòng)植物生長(zhǎng)過(guò)程中的細(xì)胞代謝，但是只會(huì)產(chǎn)生微量的甲醛，并且最后這些甲醛會(huì)在體內(nèi)快速轉(zhuǎn)化為甲酸，然后從呼吸系統(tǒng)和尿液中排出，不會(huì)損害到人的身體。

1.2.2 人為添加 甲醛多數(shù)存在于水發(fā)食品中，因?yàn)榧兹┑淖饔每梢栽霭资澄铩⒏纳剖澄锏目诟胁⑶疫€具有防腐的作用，所以在市場(chǎng)中甲醛被很多不法分子加到水發(fā)食物中，以求個(gè)人經(jīng)濟(jì)利益達(dá)到最大化。市場(chǎng)中常見(jiàn)的水發(fā)食物含有甲醛的有：魷魚(yú)、腐竹、田螺肉、魚(yú)肚等。

甲醛還被添加在面粉或是米粉等白色食物當(dāng)中，例如：吊白塊被添加在米粉里，用來(lái)增加色度，也為了改善食物口感。在過(guò)去的檢查中，不僅在面粉和米粉中含有甲醛，蘑菇、香菇、粉絲，干魷魚(yú)絲當(dāng)中也含有甲醛。

食品在加工和儲(chǔ)存時(shí)，很有可能某一部分的設(shè)備受到化學(xué)、物理等因素的影響自動(dòng)氧化分解出甲醛等物質(zhì)。發(fā)酵性食品中，例如：酒、果醋、面包、酸奶等物質(zhì)，糖和氨基酸發(fā)生麥拉徳反應(yīng)、脫水和熱解反應(yīng)均可使碳-碳鍵的斷裂生成甲醛、乙醛、丁醛、酮等多種羧基化合物[3]，這些物質(zhì)的生成與發(fā)酵食品的風(fēng)味有關(guān)。

1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

1.3.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 李軍用液相熒光色譜法測(cè)定啤酒中的甲醛含量，該實(shí)驗(yàn)中探究了優(yōu)化條件：往啤酒里面加入三分之一該體積的乙酰丙酮溶液，置于80℃的恒溫水浴中加熱10 min，在熒光光度計(jì)中以激發(fā)波長(zhǎng)為419.4 nm和發(fā)射光譜為505.5 nm對(duì)該反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熒光檢測(cè)。

用HPLC來(lái)測(cè)定甲醛時(shí)，將甲醛與2,4-二硝基苯肼反應(yīng)生成衍生物，用有機(jī)溶劑對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行萃取，然后蒸發(fā)和濃縮，再用甲醇對(duì)其進(jìn)行稀釋?zhuān)詈笤賹?duì)其進(jìn)行色譜分析，液相色譜法的特點(diǎn)有靈敏度高，效率高,選擇性好,不受樣品的顏色干擾等優(yōu)點(diǎn)[4]。

華紅慧采用乙酰丙酮分光光度法檢測(cè)了水發(fā)產(chǎn)品和香菇中的甲醛，將反應(yīng)條件優(yōu)化后，大大提高了乙酰丙酮分光光度法的靈敏性和準(zhǔn)確性。測(cè)定低限可達(dá) 0.1 mg·kg-1，改進(jìn)后的乙酰丙酮分光光度法能夠準(zhǔn)確測(cè)定水發(fā)產(chǎn)品中的甲醛含量，具有較好的應(yīng)用前景[5]。

1.3.2 國(guó)外現(xiàn)狀 S.T.Girousi等人研究了一種檢測(cè)水中甲醛的方法，這種方法的原理是：甲醛和3,4-二氨基苯甲醚在堿性乙醇的水溶液中反應(yīng)后得到了強(qiáng)熒光希夫堿，該方法的檢出限為0.6 mg·L-1，回收率達(dá)到93%，此種方法更加簡(jiǎn)單和靈敏。

Audy Baker等利用熒光分析檢測(cè)了水體中的有機(jī)物質(zhì)。基于酸性質(zhì)中，肼與羅丹明 6G 反應(yīng)，增強(qiáng)了熒光強(qiáng)度，唐堯基還探究了一種熒光法測(cè)定痕量肼的新方法[6]。

筆者采用了熒光法測(cè)定甲醛的含量，利用甲醛和乙酰丙酮在乙酸銨溶液的緩沖作用下，可以生成一種有熒光強(qiáng)度的吡啶物質(zhì)，將不同濃度梯度下甲醛標(biāo)準(zhǔn)液與乙酰丙酮反應(yīng)后測(cè)其熒光強(qiáng)度，然后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，最后再測(cè)食品中的甲醛含量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

甲醛與乙酰丙酮在乙酸銨緩沖溶液下反應(yīng)生成3，5-二乙酰基-1，4-二氫-2，6-二甲基吡啶,該產(chǎn)物的相對(duì)熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與甲醛濃度成正比[7,8]。

2.2 儀器與藥品

儀器：RF-5301PC熒光分光光度計(jì)， 10 mL比色管、100 mL容量瓶。

溶液：甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液(10μg·mL-1)、乙酰丙酮溶液、乙酸銨、乙酸。

2.3 配置溶液

2.3.1 配置甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液

第一步：取2.8 mL的37%～40%的甲醛溶液于1L容量瓶中，加水至刻度進(jìn)行定容并且搖勻。

第二步：取10 mL第一步中的溶液于100 mL容量品中，加水至刻度進(jìn)行定容并且搖勻。

第三步：再取1 mL第二步中的溶液于100 mL容量瓶中，加水至刻度進(jìn)行定容并且搖勻。

由以上方法得出甲醛標(biāo)準(zhǔn)液的濃度為(10 μg·mL-1)。

2.3.2 乙酰丙酮溶液 稱(chēng)取大約15 g(15.05 g)的乙酸銨藥品于燒杯中，將其溶解，溶解后的溶液轉(zhuǎn)移至100 mL的容量瓶中，再加入0.3 mL乙酸和0.4 mL乙酰丙酮溶液后，搖勻后，加水至刻度后以備用 。

3 結(jié)果與討論

3.1 溫度條件(定量反應(yīng)物濃度)

第一步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度，再次搖勻后置于室溫下進(jìn)行反應(yīng)5 min。

第二步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度后，再次搖勻后置于50℃水浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)5 min。

第三步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度后，再次搖勻后置于75℃水浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)5 min。第四步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液后搖勻后，加水至刻度后，再次搖勻后置于沸水中進(jìn)行反應(yīng)5 min。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)生成物變成黃色透明溶液的速率，發(fā)現(xiàn)置于沸水中的反應(yīng)速率要快于在50℃水浴和75℃的水浴中的反應(yīng)速率，更快于在室溫下的反應(yīng)速率。

3.2 乙酰丙酮用量(定量甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液)

取2 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于6支比色管中，再分別加入0,5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度再次搖勻，搖勻后置于沸水浴中5 min。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)生成物變成黃色透明溶液的程度，發(fā)現(xiàn)乙酰丙酮溶液的用量最佳為2 mL。

3.3 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜

用RF-5301PC熒光分光光度計(jì)對(duì)所測(cè)的溶液樣品進(jìn)行激發(fā)光譜與發(fā)射光譜掃描,得到最大激發(fā)光譜Ex=350 nm,最大發(fā)射光譜Em= 510 nm，如圖1和圖2。

圖1 最大激發(fā)光譜

圖2 最大發(fā)射光譜

如圖1和圖2所示，可以觀察出對(duì)樣品溶液進(jìn)行掃描，可得出：Ex=350 nm，Em= 510 nm。

3.4 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

3.4.1 反應(yīng)步驟 吸取甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于比色管中,再在各管中加入重蒸餾水將其稀釋?zhuān)瑩u勻后再加入乙酰丙酮溶液,充分反應(yīng)后置于沸水浴中加熱 ,冷卻后測(cè)定相對(duì)熒光強(qiáng)度。以甲醛的濃度為橫坐標(biāo),相對(duì)熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

分別取9支比色管，分別加入0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至8 mL,最后再加入2 mL乙酰丙酮溶液，搖勻后加水至刻度再次搖勻后置于沸水浴中加熱5 min后拿出冷卻。

3.4.2 測(cè)定熒光強(qiáng)度 在熒光光度計(jì)中測(cè)9支比色管中溶液的熒光強(qiáng)度，在測(cè)定時(shí)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜分別為Ex=350 nm,Em=510 nm,從而在熒光分光光度計(jì)上測(cè)出其熒光強(qiáng)度，得到熒光光譜圖如圖3。

由圖3所測(cè)出熒光強(qiáng)度做出以甲醛含量為橫坐標(biāo)，相對(duì)熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，繪制后的圖4如下。

如圖3所示，不同濃度梯度下甲醛標(biāo)液與乙酰丙酮反應(yīng)后的產(chǎn)物所測(cè)得的熒光強(qiáng)度也不同，熒光強(qiáng)度與甲醛濃度呈正比關(guān)系。得到線(xiàn)性方程為Y=49.41X+1.88，線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)為0.9971。本實(shí)驗(yàn)采取的是甲醛標(biāo)液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00μg·mL-1的濃度，后面的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)有所偏差，可能是受到了其他因素的干擾。

圖3 熒光強(qiáng)度

圖4 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

3.5 方法特性

相關(guān)性的測(cè)定與線(xiàn)性范圍。從實(shí)驗(yàn)檢測(cè)表明，甲醛含量在0～ 4.0μg·mL-1時(shí),有良好的線(xiàn)性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R=0.9971,回歸方程:Y=49.41X+1.88。

3.6 樣品分析

首先將樣品粉碎，取水發(fā)魷魚(yú)(5.94 g)、干魷魚(yú)絲(6.00 g)、腐竹(5.68 g)，用少量水潤(rùn)濕后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中。再加入80 mL重蒸餾水。放置在90℃以上的水浴中，30 min以上，冷卻至室溫。干魷魚(yú)絲溶液加熱后溶液相對(duì)澄清，不需要過(guò)濾；水發(fā)魷魚(yú)溶液加熱后溶液呈紅色透明液，腐竹溶液相對(duì)渾濁需要進(jìn)行過(guò)濾操作。

其次，量取處理好的樣品溶液8 mL于10 mL比色管中，再加入2 mL乙酰丙酮溶液，將其搖勻后放入沸水浴中加熱5 min，加熱過(guò)后，將其拿出冷卻，最后在Ex=350 nm,Em=510 nm的光譜下測(cè)其熒光強(qiáng)度，根據(jù)作出的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，從而對(duì)比測(cè)出其中甲醛的含量。

計(jì)算公式

X—樣品中甲醛含量(mg·kg-1)

C—樣品分析液中甲醛含量(μg·mL-1)

m—樣品質(zhì)量(g)

v—樣品分析液體積(mL)

100—浸泡總體積(mL)

精密度試驗(yàn)。用本方法對(duì)1份干魷魚(yú)絲、1份新鮮魷魚(yú)和1份腐竹樣品分別進(jìn)行連續(xù)6次測(cè)定甲醛含量,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為: 2.3%、2.1%、1.9%，均低于5%。

回收率試驗(yàn) 用本法對(duì)上述3種不同樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn),根據(jù)

P:平均回收率(%)

c1：本底含量濃度(mg·kg-1)

c2：測(cè)得值濃度(mg·kg-1)

c3：加標(biāo)量濃度(mg·kg-1)

可計(jì)算得出回收率在98.7%～ 104.5%之間。結(jié)果見(jiàn)表1，如下：

表1 樣品加標(biāo)回收率

3.7 甲醛的控制方法

現(xiàn)在市場(chǎng)上有能夠快速檢測(cè)甲醛的專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)，但是也有很多缺點(diǎn)，需要專(zhuān)業(yè)人員的同時(shí)花費(fèi)成本也很高，導(dǎo)致檢測(cè)甲醛的方法不能普及到更多家庭中去，因此人們應(yīng)該致力于科技的發(fā)展，建立一種簡(jiǎn)便、快速、靈敏的甲醛在線(xiàn)檢測(cè)方法是適時(shí)而必要的[9]。所以對(duì)于食品中的甲醛能夠又快又更加準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、方便于人們?cè)诩抑芯湍軌蜃约簞?dòng)手去檢測(cè)產(chǎn)品中的甲醛含量方法的研究已經(jīng)是很重要的。而對(duì)于檢測(cè)機(jī)構(gòu)，希望能夠更加精準(zhǔn)、靈敏和快速的測(cè)出甲醛的含量，并且可以降低消費(fèi)成本，普及到更多的家庭中。

對(duì)于不法使用甲醛、或是甲醛超標(biāo)的商家，能夠嚴(yán)懲不貸，加強(qiáng)對(duì)于他們的制裁力度，對(duì)與人民群眾，應(yīng)該加強(qiáng)人民自我保護(hù)的常識(shí)，加強(qiáng)對(duì)于像“吊白塊、蘇丹紅、一滴香”等有毒添加劑的分辨程度，采取更健康、更加營(yíng)養(yǎng)的食品去食用，消除自己身體中潛在的危害，對(duì)自己身體健康有了一定的保障。

隨著科技的發(fā)展，甲醛的方法種類(lèi)逐漸增多，所以我們應(yīng)該對(duì)于不同的監(jiān)測(cè)對(duì)象選用不同的方法，根據(jù)其可能的濃度含量范圍、潛在的干擾因素、樣品處理液的情況以及實(shí)驗(yàn)室所具備的儀器條件，可以選擇合適的方法進(jìn)行檢測(cè)。

在科技發(fā)展的今天，熒光方法越來(lái)越普及，因?yàn)闊晒夤舛确ň哂懈哽`敏度和高選擇性，在食品中檢測(cè)是一種重要的手段，在食品中既能夠檢測(cè)有害成分和營(yíng)養(yǎng)成分，隨著熒光光譜儀的普及和與新實(shí)驗(yàn)技術(shù)的結(jié)合，將能進(jìn)一步促進(jìn)熒光光度法在食品檢測(cè)中的發(fā)展和應(yīng)用。

4 結(jié)論

通過(guò)甲醛和乙酰丙酮在乙酸銨的緩沖溶液下反應(yīng)生成3,5-二乙酰基-1,4--2，6-二甲基吡啶,該產(chǎn)物的相對(duì)熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與甲醛濃度成正比,據(jù)此建立了測(cè)定甲醛的熒光分析方法，探究得到了反應(yīng)的最佳條件，包括：溫度、反應(yīng)物濃度，最后在Ex=350 nm,Em=510 nm測(cè)得甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同濃度梯度下的熒光強(qiáng)度，由此繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，從實(shí)驗(yàn)檢測(cè)表明，甲醛含量在0～4.0μg·mL-1時(shí),有良好的線(xiàn)性關(guān)系,線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)為0.9971，得到線(xiàn)性方程為Y=49.41X+1.88，用該方法能對(duì)干魷魚(yú)絲、鮮魷魚(yú)、腐竹進(jìn)行甲醛含量的測(cè)定，其回收率在98.7%～104.5%之間。