分光光度法测定饮料中六偏磷酸钠添加剂.doc

1、分光光度法测定饮料中六偏磷酸钠添加剂作者：赵希娟 李春梅 黄承志 李原芳【摘要】 在 pH 8.6的 TrisHCl 缓冲溶液中，六偏磷酸钠使天青 B在溶液中发生聚集,溶液由天蓝色逐渐变为紫色，体系的吸光度降低，光散射增强。在优化条件下，在 6.0 10-71.010-5 mol/L范围内，天青 B在 602 nm处的吸光度降低与六偏磷酸钠浓度呈良好的线性关系，检出限(3)为 5.3 10-7 mol/L。对浓度为 5.010-6 mol/L的六偏磷酸钠溶液平行测定 11次，其相对标准偏差为 2.5%。本方法用于饮料中添加剂六偏磷酸钠含量的分析，平均标准加入回收率为99.5%112.3%，可实

2、现六偏磷酸钠的可视化半定量检测。 【关键词】 紫外 可见分光光度法，光散射，天青 B，六偏磷酸钠1 引 言品质改进剂是一类通过保水、粘结、增塑、稠化、增溶及改善流变性能等作用以改进食品的组织结构和口感的添加剂1。六偏磷酸钠是常用的食品级品质改进剂，可用作水分保持剂、品质改良剂、pH 调节剂等2。由于六偏磷酸钠中含有微量的杂质元素，如砷、铅及氟化物等，无论是单独使用还是与其它磷酸盐配制成复合磷酸盐使用，都应符合国家标准3，而且要注意钙与磷的比例4，以免发生因钙、磷不平衡或滥用磷酸盐，对人体健康产生不良影响。目前，测定磷酸盐添加剂的方法有离子色谱法5、原子吸收光度法6,7和沉淀法等3。但离子色谱法

3、所用试剂种类多，原子吸收光度法和沉淀法都是间接测定磷酸盐或聚磷酸盐的含量，3 种方法均操作繁琐。本研究表明，在 TrisHCl 缓冲溶液(pH 8.6)中，六偏磷酸钠使天青B(AB)发生聚集，导致其在 602 nm处的吸光度值下降，360 nm左右光散射增强，并在 530 nm处出现新的散射峰。根据其吸光度降低值与六偏磷酸钠浓度在一定范围内呈线性关系，建立了饮料中添加剂六偏磷酸钠含量测定的分光光度方法。与间接法相比，此法线性范围宽，所用试剂种类少，操作简单，分析速度快，且由于随着六偏磷酸钠浓度增加，体系由天蓝色逐渐向紫色转变，可以实现可视化半定量检测六偏磷酸钠。此方法适用于某些茶饮料和运动饮料

4、中六偏磷酸钠添加剂含量的测定。2 实验部分2.1 仪器与试剂U3010 型紫外 可见分光光度计，F4500 型荧光分光光度计，COOLPIX4500型数码相机(日本日立公司);MVS1 型旋涡混合器(海门市其林贝尔仪器制造有限公司)。1.010-4 mol/L六偏磷酸钠溶液：准确称取六偏磷酸钠(广东台山化工厂) 6.1 mg溶于水中，定容至 100.0 mL;1.010-4 mol/L天青B(AB, 新中化学厂)溶液：准确称取 3.1 mg天青 B溶于水中，定容至100.0 mL并避光保存; TrisHCl 缓冲溶液。其它试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。2.2 实验方法准确移取 1.0 mL

5、TrisHCl 缓冲溶液(pH 8.6)于 10.0 mL比色管中，加入 2.5 mL AB溶液，充分混匀，再加入适量六偏磷酸钠标准或样品溶液，用水定容至 5.0 mL，混匀，以水为参比，在紫外 可见分光光度计上扫描反应体系的吸收光谱，在 F4500 型荧光分光光度计上扫描体系的散射光谱。3 结果与讨论3.1 光谱特征图 1为体系的紫外 可见吸收光谱。六偏磷酸钠在 400750 nm波长范围内无吸收。而阳离子染料 AB在可见光区的最大吸收波长为 602 nm。 图 1 体系的紫外 可见吸收光谱af, 天青 B(AB), 5.010-5 mol/L; 六偏磷酸钠(NaPO3)6 (mol/L),

6、 a, 0; b, 2.0; c, 4.0; d, 6.0; e, 8.0; f, 10.0. TrisHCl(pH 8.6).向 AB溶液中加入六偏磷酸钠溶液后，溶液颜色变浅，并且随着六偏磷酸钠浓度的增加，溶液由天蓝色逐渐向紫色转变，602 nm处的吸光度降低。在一定浓度范围内，体系在 602 nm处的吸光度降低值与六偏磷酸钠的浓度呈线性关系。值得注意的是,在 500 nm处出现一个新的吸收峰,并且对应于 530 nm处出现了一个等色点。3.2 反应条件的选择考察了 BR 缓冲溶液、HClCH3COONa 缓冲溶液和 TrisHCl 缓冲溶液对 AB 六偏磷酸钠反应体系的影响。结果表明，AB

7、 与六偏磷酸钠在碱性条件下反应更灵敏，而且颜色变化更明显;但碱性太强，肉眼可观察到 AB自聚集成沉淀，从而影响测定。BR 缓冲溶液中含有 PO3-4，可能影响测定。综合比较，选择 A 值相对大的 TrisHCl 缓冲溶液(pH 8.6)。实验表明，AB 与六偏磷酸钠反应体系在室温下 20 min后稳定，稳定时间至少 2 h。因此实验选择在 20 min后测定。3.3 天青 B与六偏磷酸钠的结合比用摩尔比法和连续等摩尔变化法测定了天青 B与六偏磷酸钠的结合比, 结果分别如图 2和 3所示，两种方法得出天青 B与六偏磷酸钠的结合比为 41。保持天青 B和六偏磷酸钠的总浓度为 5.510-5 mol

8、/L，同时改变二者各自的浓度(total concentration of AB and (NaPO3)6 was kept at 5.510-5 mol/L by changing the concentration of both AB and (NaPO3)6 simultaneously. TrisHCl(pH 8.6); =602 nm。3.4 反应机理探讨AB 在水溶液中存在自聚集现象，当溶液中的离子强度增加时，AB可以发生 J 型和 H 型聚集8。六偏磷酸钠的结构式呈环状，其阴离子带 6个单位的负电荷，可以与带正电荷的 AB通过静电作用结合，一方面可能因为 AB分子所带电荷发生改

9、变而形成聚集体; 另一方面也可能形成 AB与六偏磷酸钠形成某种异质杂化体，从而引起溶液颜色的改变9。从图 1吸收光谱可见， 500 nm新峰和 530 nm等色点的出现说明在六偏磷酸钠的作用下，有新物质型体生成10。图 4的散射光谱中， 530 nm处新的散射峰源于 500 nm处的吸收11，说明新物质的颗粒较大12。理论上，AB 与六偏磷酸钠作用的摩尔比应为 61，但图 2和图 3结果说明 AB与六偏磷酸钠的最佳结合比为 41。推测可能的原因是二者结合时存在空间位阻和 AB分子上的正电荷存在离域性13,14使得正电荷可以离域到 S原子和 N原子上，造成电荷密度减小。此外，本实验是在弱碱性条件

10、下进行，AB 分子的正电荷被中和了一部分。以上作用导致AB与六偏磷酸钠的最佳结合比为 41。3.5 共存物质的干扰在优化条件下，约 50 mol/L AB， 5.0 mol/L 六偏磷酸钠时，测定了常见的和饮料中可能存在的物质对体系的影响。实验表明，4000倍的 NaCl, 1000倍的 Na2CO3、Na2C2O4、NaH2PO4、K2HPO4、NaHCO3、柠檬酸钠, 500倍的 KBr, 50倍的 NaF、Vitamin C, 40倍的Na3PO4、MgCl2, 4 倍的 Na5P3O10, 2倍的 CuSO4, 0.8倍的 Pb(NO3)2, 0.1倍的 Fe2(SO4)3, 不干扰测

11、定。根据国标3，食品添加剂六偏磷酸钠指标中铁(Fe)和重金属(以 Pb计)的允许含量非常低，因此实际测定时不需加掩蔽剂掩蔽 Pb2+和 Fe3+。3.6 校正曲线、精密度及灵敏度按实验方法，在优化条件下，发现体系在 602 nm处吸光度的降低(A)与六偏磷酸钠的浓度在 6.010-71.010-5 mol/L范围内呈线性关系。线性回归方程为：A=-0.067c-0.0073， r=-0.9987。对5.010-6 mol/L六偏磷酸钠溶液平行测定 11次，其相对标准偏差为2.5%。检出限为 5.310-7 mol/L。表 1 样品分析结果及回收实验3.7 样品分析及可视化半定量检测根据中华人民

12、共和国食品卫生法和食品添加剂卫生管理办法 ，食品添加剂六偏磷酸钠在碳酸饮料、 图 5 可视化检测不同浓度的六偏磷酸钠Fig.5 Visual detection of (NaPO3)6 with different concentrations六偏磷酸钠(NaPO3)6 (mol/L), a, 0; b, 4.0; c, 5.0; d, 6.0; e, 8.0; f, 10.0; g, 4.7(sample). 天青 B(AB), 5.0105 mol/L; TrisHCl(pH 8.6)。运动饮料中的最大使用量为 1.0 g/kg，茶饮料中的最大使用量为 0.5 g/kg。按 2.2项的方法

13、测定了 1种运动饮料和 3种茶饮料中六偏磷酸钠添加剂的含量。实验表明，4 种饮料中的六偏磷酸钠都没有超标;同时进行标准加入回收率实验，结果见表 1。应用本方法测定饮料中六偏磷酸钠添加剂含量的结果令人满意。图 5为不同浓度的六偏磷酸钠溶液的可视化测定。从 a到 f，六偏磷酸钠标准溶液的浓度依次递增，可以观察到溶液由天蓝色逐渐向紫色转变。 g是茶饮料 3，肉眼可见其颜色介于 b(4.0 mol/L)和 c(5.0 mol/L)之间，在紫外 可见分光光度计上测得的浓度为 4.7 mol/L。实验证明，可以通过这种简单的方法实现六偏磷酸钠的可视化半定量检测。【参考文献】1 Ling GuanTing(

14、 凌关庭), Tang ShuChao( 唐述潮), Tao MinQiang( 陶民强). Food Additive Manual(the Third Edition)(食品添加剂手册(第三版). Beijing(北京): Chemical Industry Press(化学工业出版社), 2003： 8442 China Food Additive Association(中国食品添加剂生产应用工业协会). Food Additive Manual(食品添加剂手册). Beijing(北京): China Light Industry Press(中国轻工业出版社), 1996： 152

15、3 PRC Ministry of Chemical Industry(中华人民共和国化学工业部). Food Addictive Sodium Hexametaphosphate(食品添加剂六偏磷酸钠), GB189019894 China Food Additive Association (中国食品添加剂生产应用工业协会). Food Additive Manual(食品添加剂手册). Beijing(北京): China Light Industry Press(中国轻工业出版社), 1996, 1475 Song XiuXian( 宋秀贤), Mou ShiFen( 牟世芬), Li

16、u KeNa( 刘克纳). Environmental Chemistry(环境化学), 1994, 13(1): 87946 China Food Additive Association(中国食品添加剂生产应用工业协会). Food Additive Analysis and Test Manual(食品添加剂分析检验手册). Beijing(北京): China Light Industry Press(中国轻工业出版社), 1999： 4027 China Food Additive Association(中国食品添加剂生产应用工业协会). Food Additive Analysi

17、s and Test Manual(食品添加剂分析检验手册). Beijing(北京): China Light Industry Press(中国轻工业出版社), 1999： 278 Li Y F, Huang C Z, Li M. Anal. Chim. Acta, 2002, 452: 2852949 Wiame J M. J. Am. Chem. Soc., 1947, 69(12): 3146314710 Huang C Z, Li K A, Tong S Y. Anal. Chem., 1996, 68(13): 2259226311 Huang C Z, Li Y F, Liu

18、X D. Anal. Chim. Acta, 1998, 375: 899712 Li YuanFang( 李原芳), Huang ChengZhi( 黄承志), Hu XiaoLi( 胡小莉). Chinese J. Anal. Chem.(分析化学), 1998, 26(12):1508151513 Wang L K, Panzardi P J. Anal. Chem., 1975, 47(8): 1472147514 Agrisuelas J, Gabrielli C, GarcaJareo J J, GimnezRomero D, Perrot H, Vicente F. J. Phys. Chem. C, 2007, 111(38): 1423014237