食品中甲醛含量的檢測(cè)方法研究進(jìn)展
甲醛是一種羰基化合物,鑒于其毒性較高被設(shè)置為優(yōu)先控制化學(xué)品的有毒有害物質(zhì)。同時(shí),作為一種眼睛和消化道的潛在致癌物,歐洲食品安全管理局建議經(jīng)口攝入甲醛每天不超過(guò)11mg/kg。甲醛在水中的溶解性較好,易與蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合,使其性質(zhì)改變,所以常被用做殺蟲(chóng)劑、防腐劑。
近年來(lái)常報(bào)道在食品中檢測(cè)出甲醛,主要原因有以下幾點(diǎn):首先,現(xiàn)在消費(fèi)者對(duì)于食材新鮮程度要求增加,以至于許多不法商家為了保證食材外觀明亮、肉質(zhì)鮮嫩,從中牟利而違法添加甲醛。例如,使用含甲醛溶液浸泡銀魚、海參、魷魚等水發(fā)產(chǎn)品,噴灑含甲醛溶液的牛百葉、鴨腸、蝦仁等,可使這些產(chǎn)品外觀明亮,吸引消費(fèi)者;其二,甲醛是一些生物體中代謝的副產(chǎn)物,存在于細(xì)胞組織中,如香菇的主要風(fēng)味物質(zhì)—香菇精(1,2,3,5,6-五硫雜環(huán)庚烷)的產(chǎn)生過(guò)程中,甲醛是香菇酸分解成香菇精的副產(chǎn)物;魷魚、甲殼類動(dòng)物等水產(chǎn)品自身可產(chǎn)生能將三甲胺氧化成二甲胺和甲醛的酶,并且該酶在低溫下也有活性;其三,食品生產(chǎn)加工過(guò)程如高溫、蒸煮等,其中的糖與氨基酸會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng),產(chǎn)生甲醛,例如在加工過(guò)程中的奶糖。
鑒于以上情況,需要對(duì)食品中甲醛含量進(jìn)行監(jiān)測(cè),以評(píng)估食品的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。為此,許多學(xué)者對(duì)于食品中甲醛含量的檢測(cè)方法進(jìn)行探索研究。
一、本文對(duì)食品中甲醛含量的檢測(cè)方法進(jìn)行綜述,為開(kāi)發(fā)重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高、方便快捷的甲醛檢測(cè)方法提供參考。依據(jù)針對(duì)甲醛的檢測(cè)原理,食品中甲醛含量的檢測(cè)方法主要分為分光光度法、電化學(xué)法、色譜法、熒光法等。
1.1分光光度法
分光光度法是食品中甲醛檢測(cè)的一種常用方法。甲醛由于缺乏發(fā)色團(tuán),將具有發(fā)色團(tuán)的試劑和甲醛反應(yīng),在特定的波長(zhǎng)下,甲醛與其衍生劑生成特定的衍生物,其濃度的吸光值符合朗伯比爾定律,以此來(lái)間接測(cè)量甲醛含量。根據(jù)顯色劑的不同分為如下幾種檢測(cè)方法。
1.1.1乙酰丙酮法
在過(guò)量銨鹽的溶液中,提取出的甲醛可以與乙酰丙酮生成黃色穩(wěn)定的化合物,沸水浴3min后,冷卻液可在414nm下比色測(cè)定,其檢測(cè)波長(zhǎng)位于可見(jiàn)光,易受反應(yīng)基質(zhì)的濁度影響。該方法已有報(bào)道應(yīng)用于多種食品的甲醛含量檢測(cè),樣品具有色素含量少,提取液濁度小等特點(diǎn),如白菜中甲醛回收率為95.2%~99.7%,食糖中甲醛回收率為90.4%~98.2%,面食中回收率范圍在91.54%~97.26%等。但對(duì)于色素含量較多的樣品如蔬菜,有學(xué)者通過(guò)添加殼聚糖進(jìn)行脫色處理,可有效降低果蔬樣品提取液的顏色干擾,且對(duì)提取液中的甲醛檢測(cè)沒(méi)有影響。該方法的檢出限為0.187mg/kg,在0.57~57mg/kg范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,平均回收率為72.7%~94.5%。同時(shí),現(xiàn)有研究主要關(guān)注原料浸泡時(shí)間、浸泡溫度等對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,而很少有關(guān)注磷酸用量對(duì)蒸餾效果的影響,有學(xué)者優(yōu)化磷酸使用量以提升甲醛的提取效果,優(yōu)化乙酰丙酮分光光度法中前處理對(duì)于香菇中甲醛含量的提取,確定處理?xiàng)l件為粒徑0.710mm、浸泡時(shí)間4h、浸泡溫度40℃、磷酸使用量5mL,為最佳甲醛提取條件。此方法操作門檻低,回收率高,適合檢測(cè)無(wú)顏色干擾的樣品,適宜推廣,檢測(cè)限能滿足一般檢測(cè)機(jī)構(gòu)的要求,但是存有SO2的基質(zhì)中,需要使用NaHSO3作為保護(hù)劑,以防消除其影響,避免產(chǎn)生假陽(yáng)性。
1.1.2酚試劑法
甲醛和酚試劑反應(yīng)生成嗪,該物質(zhì)在酸性的條件下可以還原高價(jià)鐵離子,生成穩(wěn)定的化合物,其溶液呈現(xiàn)藍(lán)綠色,檢測(cè)波長(zhǎng)645nm。與乙酰丙酮法類似,均需要提取樣品中的甲醛,后加入硫酸銨以及酚試劑,43℃下水浴10min,紫外比對(duì)查取含量。該方法常用于空氣中甲醛的檢測(cè),食品中甲醛含量檢測(cè)情況較少,僅見(jiàn)在水產(chǎn)品以及豆芽中使用該法,使用范圍少,同時(shí),該法顯色試劑會(huì)被脂肪醛干擾對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響,低溫檢測(cè)顯色不完全,且該試劑的穩(wěn)定性較差,需要現(xiàn)配現(xiàn)用,不適宜作為食品中甲醛檢測(cè)方法進(jìn)行推廣。
1.1.3 4-氨基-3-聯(lián)氨-5-巰基-1,2,4三氮雜茂(AHMT)法
在堿性條件下,甲醛與AHMT縮合,生成的物質(zhì)會(huì)被高錳酸鉀氧化呈紫紅色,在分光光度計(jì)下波長(zhǎng)550nm處測(cè)定吸光度,經(jīng)計(jì)算確定甲醛含量。有報(bào)道該法曾使用在白菜、啤酒中,檢測(cè)效果好,回收率為91.0%~108.7%,檢出限為0.15μg/L,在1~1,000μg/L內(nèi)線性關(guān)系良好。
有學(xué)者對(duì)比了AHMT法-比色卡法、AHMT法和乙酰丙酮法在銀魚、牛肚、竹筍三種產(chǎn)品中應(yīng)用,靈敏度≥95%、特異性≥85%、假陰性率≤5%和假陽(yáng)性率≤15%,三種方法無(wú)顯著性差異。AHMT檢出限低,能準(zhǔn)確測(cè)定低含量樣品,受其他醛類的影響小。同時(shí)顯色劑性質(zhì)穩(wěn)定,可長(zhǎng)時(shí)間保存,但相比于乙酰丙酮法操作復(fù)雜,對(duì)試劑純度要求高,標(biāo)準(zhǔn)溶液以及樣品的顯色反應(yīng)時(shí)間需要嚴(yán)格控制。
1.1.4品紅—亞硫酸法
在濃硫酸存在的情況下,添加0.2~0.4mL品紅—亞硫酸,常溫下,其可與甲醛的溶液呈現(xiàn)藍(lán)紫色,在波長(zhǎng)570nm處有最大吸收。目前該法多應(yīng)用于食品中甲醇的檢測(cè),該法與乙酰丙酮法對(duì)于甲醛測(cè)定結(jié)果相差較大,定量結(jié)果不準(zhǔn)確。該法中的試劑不與酮和酚反應(yīng),但樣品中不能存在堿性物質(zhì)及氧化劑,受溫度影響大,重現(xiàn)性不佳,微量甲醛測(cè)量時(shí)差異較大,所以該方法在食品中甲醛的檢測(cè)應(yīng)用比較少。
1.1.5變色酸法
在濃硫酸溶液中,甲醛與1,8-二羥基萘-3,6-二磺酸作用,經(jīng)沸水浴后可生成結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定的紫色化合物,570nm有最大吸收峰。目前在食品檢測(cè)中應(yīng)用較少,有學(xué)者利用該法檢測(cè)香菇中甲醛,在0.8~4.8mg/L的范圍內(nèi)線性良好,回收率92.7%~105.3%。對(duì)比乙酰丙酮法、變色酸法以及AHMT法分別測(cè)定水中甲醛含量,其中AHMT法的精密度最好RSD在1.7%,變色酸法相比AHMT法,校準(zhǔn)曲線的質(zhì)量稍差,精密度略低。該法較為快速,但專一性不足,易受醛類、烯類化合物等具有還原性的物質(zhì)影響,所以該方法在食品中甲醛的檢測(cè)應(yīng)用比較少。
1.1.6催化光度法
在硫酸介質(zhì)中,甲醛對(duì)酸性鉻藍(lán)K被溴酸鉀氧化起到催化劑的作用,常溫下,在526nm下溶液的顏色變化速率與催化體系的甲醛含量成正比,依此可以建立測(cè)定微量甲醛的催化動(dòng)力學(xué)光度法。該方法近年報(bào)道較少,僅見(jiàn)測(cè)定醬油中甲醛的含量。該法的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng),適用于復(fù)雜基質(zhì),但靈敏度不如熒光法。
1.1.7間苯三酚法
甲醛和間苯三酚在常溫下,堿溶液中縮合成呈現(xiàn)橘紅色的穩(wěn)定化合物,在460nm的吸收峰達(dá)到最大。目前該法應(yīng)用較少,僅見(jiàn)白菜。此方法容易受到溶液中丙醛或乙醛干擾,褪色快,反應(yīng)速度與溶液中的堿含量有關(guān),通常只能作為定性快速檢測(cè)方法。有學(xué)者通過(guò)改良通過(guò)使用流動(dòng)注射分析檢測(cè)腐竹、海蜇、粉絲等甲醛含量,檢測(cè)結(jié)果具有高度重現(xiàn)性,樣品多次測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差僅為0.29%,但是精確度相較于變色酸法差。
1.1.8鹽酸苯肼法
常溫條件下,鹽酸苯肼與甲醛在酸性溶液中,可經(jīng)鐵氰化鉀氧化生成苯腙,該物質(zhì)的最大吸收峰波長(zhǎng)位于520nm處。有學(xué)者通過(guò)檢測(cè)腐竹中甲醛,RSD為1.99%~3.10%。該方法具有穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),相比于乙酰丙酮法與鹽酸苯肼法,鹽酸苯肼法干擾因素少,精確度與準(zhǔn)確性高,但是檢測(cè)試劑有毒,操作繁瑣,難以推廣。
1.2色譜法
1.2.1液相色譜法
該法是目前最常用的檢測(cè)方法之一,常用的柱前衍生劑是2,4—二硝基苯肼,因?yàn)槠渑c醛酮加成反應(yīng)的現(xiàn)象非常明顯,偶有報(bào)道五氟芐基-羥基胺鹽作為水產(chǎn)品的衍生劑,2-硫代巴比妥酸作為酒精飲料的衍生劑。常使用甲醇:水或者乙腈:水作為流動(dòng)相,乙腈洗脫能力強(qiáng),但價(jià)格高。通常乙腈∶水的比例在70∶30~60∶40左右,出峰時(shí)間約在4min左右,檢測(cè)波長(zhǎng)在355~365nm,重復(fù)性好,分離效果明顯,被廣泛應(yīng)用于多種食品檢測(cè)之中,如乳制品、牛奶、蔬菜、啤酒、煙熏肉、芒果等。該法優(yōu)點(diǎn)是樣品要求低且檢測(cè)準(zhǔn)確性好,同時(shí)具有檢出限低且線性關(guān)系良好等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴,現(xiàn)階段難以普及。
1.2.2氣相色譜法
氣相色譜法是以惰性氣體為流動(dòng)相的色譜分析方法,主要是氣體攜帶樣品,從而對(duì)樣品進(jìn)行分析的方法。該法目前主要應(yīng)用在食品添加劑的檢測(cè)以及農(nóng)藥殘留量的檢測(cè)。有學(xué)者利用柱前還原衍生-頂空氣相色譜法測(cè)定冰凍魚和蝦中甲醛含量,回收率為87.3%~107.3%,檢出限為0.4mg/kg,RSD<8.1%,而牛乳中回收率在94%~105%之間,RSD<4.3%,利用該法水產(chǎn)品的檢測(cè)效果較差。此方法的雜峰少,樣品基質(zhì)的影響相對(duì)較小,與其他方法相比,該法可以同時(shí)檢測(cè)甲醛和乙醛含量,且具有靈敏度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)。
1.3熒光法
乙酰丙酮和甲醛可以生成具有熒光強(qiáng)度的吡啶物質(zhì),在特定的熒光條件下,檢出限是0.10mg/kg。山萌[50]通過(guò)沸水浴5min,測(cè)得吡啶熒光物質(zhì)強(qiáng)度Ex=350nm,Em=510nm,在0~0.4μg/L時(shí)線性關(guān)系良好,并通過(guò)該法對(duì)鮮魷魚絲、干魷魚絲、腐竹中甲醛進(jìn)行分析,其回收率位于98.7%~104.5%之間。該法具有高靈敏度及高選擇性,可作為痕量甲醛的檢測(cè)方法,但檢測(cè)儀普及不廣,應(yīng)用受阻。
1.4其他檢測(cè)方法
以生物傳感器為基礎(chǔ),識(shí)別生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),最后將電信號(hào)放大。宗杰制備了聚多巴胺功能化的中孔介孔二氧化硅球用于香菇、白菜等食品的檢測(cè),其回收率處于90.8%~99.5%之間,該檢測(cè)方法可在30s內(nèi)快速出結(jié)果,具有高靈敏度(100ppb)。有報(bào)道利用電子鼻在檢測(cè)章魚中甲醛含量同時(shí)檢測(cè)食品是否變質(zhì),但是方法的穩(wěn)定性較差,僅可用于定性分析。此外,利用生物比色膜作為反應(yīng)器,基于不同濃度的甲醛和膜內(nèi)物質(zhì)反應(yīng)呈現(xiàn)梯度黃色,用手機(jī)即可進(jìn)行色彩分析,簡(jiǎn)單易行??梢詸z測(cè)甲醛濃度范圍于0~25mg/L之間,該法報(bào)道應(yīng)用于魷魚中甲醛含量快檢,其結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差RSD<8%,具有價(jià)廉、快速、便捷的特點(diǎn)。
三、結(jié)論
本文總結(jié)了近年來(lái)報(bào)道的食品中甲醛的定性和定量方法。利用基于各種試劑與甲醛反應(yīng)產(chǎn)生特定波長(zhǎng)吸收物質(zhì)的分光光度和色譜法報(bào)道較多,由于食品中基質(zhì)成分復(fù)雜多樣,不同類型食品干擾因素不同,導(dǎo)致不同方法的檢出限、線性范圍、回收率等差異很大,因此,進(jìn)一步的研究需要從食品基質(zhì)分類思考,探究食品基質(zhì)成分對(duì)甲醛定性、定量的影響并總結(jié)出規(guī)律,以便開(kāi)發(fā)Additives針對(duì)不同類別食品中甲醛含量更為精準(zhǔn)的方法。目前報(bào)道許多的甲醛檢測(cè)方法文獻(xiàn)中,對(duì)方法的專屬性研究驗(yàn)證較少,會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性和/或假陰性結(jié)果的可能,這方面有待加強(qiáng)。隨著人們對(duì)食品安全日益重視,常規(guī)檢測(cè)方法如分光光度法、色譜法等,盡管準(zhǔn)確度較高、耐用性尚可,但是需要穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、固定的精密儀器條件,限制較多,對(duì)于需要快速獲取結(jié)果的使用場(chǎng)景并不能滿足要求,如生鮮食品市場(chǎng)快檢。一些新型的方法如傳感器法、比色膜法具有快速、便捷、靈敏的優(yōu)勢(shì),因此,如何改進(jìn)這類方法提高準(zhǔn)確性也是未來(lái)研究的一個(gè)方向。
四、文獻(xiàn)出處及鳴謝
本文主要內(nèi)容出自于:食品中甲醛含量的檢測(cè)方法研究進(jìn)展,趙云鵬1,徐曉飛2,劉星汶1,張尚微1,沈藝楠1,楊繼國(guó)1,中圖分類號(hào):TS202.3/TS207.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-2513(2020)12-0112-05
doi:10.19804/j.issn1006-2513.2020.12.018