離子交換色譜法檢測食品添加劑富馬酸中馬來酸
摘要:目的:建立離子交換色譜法檢測食品添加劑富馬酸中雜質馬來酸。方法:樣品用流動相溶解定 容后,采用LC-SCX離子交換色譜柱(25 cm×4.6 mm,5μm)分離,以0.005 mol/L硫酸水溶液-乙腈(60∶ 40)為流動相,流速0.3 mL/min,檢測波長208 nm。結果:樣品中富馬酸與馬來酸分離度達到3.1,在 0.1~5.0 mg/L范圍內,馬來酸峰面積與濃度呈良好的線性關系(r=0.9999),最低檢出限達到0.05 g/kg, 重現性良好。結論:該法簡便、快速、靈敏、準確,可用于食品添加劑富馬酸中馬來酸的檢測。
關鍵詞:離子交換色譜;富馬酸;馬來酸
富馬酸(Fumaric acid)又名延胡索酸、反丁烯二 酸、反式-1,2-二羧基-乙烯,是一種重要的有機基本 化工原料和精細化工產品。食品級富馬酸主要用作 酸度調節劑,還可以用作抗熱氧化助劑、腌制促進 劑、防霉劑、防腐劑、香料等。此外,富馬酸可以作 為生產富馬酸酯和L-天冬氨酸的原料。馬來酸 (Maleic Acid)又名順丁烯二酸,是富馬酸的順反異構 體,主要在生產過程中引入,其含量高低直接反映 生產技術控制水平和產品質量。國際食品法典委員 會(CAC)及美國食用化學品法典(FCC)均規定食品添 加劑富馬酸中馬來酸的含量不得超過0.1%(1 g/kg), 所以建立食品添加劑富馬酸中馬來酸含量檢測方法 對于控制富馬酸產品質量具有積極的意義。
關于馬來酸的檢測報道不多,主要為高效液相 色譜法[1~3],還有用毛細管電泳法[4]和離子色譜法檢 測的報道(美國戴安公司提供的資料)。但反相高效液相色譜法存在分離度和重現性不理想的問題,而且 色譜峰較寬;而毛細管電泳和離子色譜在我國還不 夠普及。本文利用離子交換色譜柱對富馬酸中馬來 酸進行檢測,色譜峰形良好,分離度可達3.0以上, 而且流動相流速只有0.3 mL/min,可節省溶劑,方法 簡便、快速、準確,實用性強,符合食品添加劑雜質 檢測要求。
1儀器與試藥
高效液相色譜系統:Agilent 1200型,配四元泵、 DAD檢測器、自動進樣器及色譜數據處理工作站, 美國Agilent公司;SUPELCOSILTM LC-SCX離子交換 色譜柱(25 cm×4.6 mm,5μm):美國SUPELCO公司。 馬來酸標準品:SUPELCO公司,純度99.3%; 富馬酸標準品:Dr.Ehrenstorfer GmbH公司,純度 99.3%;乙腈:色譜純,Fisher公司;食品添加劑富 馬酸:交大瑞森渭南化學工業有限責任公司;所用 其他試劑均為分析純;水為超純水。
2色譜條件
色譜柱:SUPELCOSILTM LC-SCX離子交換色譜 柱(25 cm×4.6 mm,5μm);流動相:0.005 mol/L硫酸 水溶液-乙腈(60∶40);流速0.3 mL/min;色譜柱溫度 35℃;檢測器:二極管陣列檢測器(DAD);檢測波長 208 nm;進樣量5μL。
應用上述條件,取1.0 mg/L的馬來酸標準品溶 液進樣,色譜圖見圖1A;取馬來酸為5.0 mg/L、富 馬酸為10.0 mg/L的混合標準溶液(分離度溶液)進樣, 色譜圖見圖1B。
3方法與結果
3.1樣品處理
稱取食品添加劑富馬酸樣品0.1 g,精確稱定, 用流動相溶解并定容至100.00 mL,過0.45μm微孔濾膜,進樣檢測,樣品色譜圖如圖2所示。
3.2線性關系考察
分別配制濃度為0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mg/L的馬來酸系列標準溶液,按“2”項下的色譜條 件進樣檢測,并以標準溶液濃度(X,mg/L)為橫坐標、 峰面積(Y)為縱坐標作圖,同時用最小二乘法進行 線性回歸,得標準曲線回歸方程為Y=87.916X- 0.7097,線性相關系數r為0.9999,線性關系良好。
3.3精密度與重現性
取濃度為1.0 mg/L的馬來酸標準溶液,連續進 樣8次,計算8次進樣的峰面積標準偏差,評價檢測 方法的精密度,結果如表1所示,峰面積RSD為 0.77%,精密度良好。
取同一批食品添加劑樣品,平行處理8份,依 法進樣檢測,計算每份樣品中馬來酸含量,考察方 法的重現性,結果如表1所示,RSD為3.17%,重 現性良好。
3.4加標回收率實驗
為了考察方法的回收率,對6份富馬酸樣品進 行加標回收實驗,加標水平為國際限量水平0.1%, 即1.0 g/kg,回收率在99.4%~100.7%,RSD小于 1.5%。回收率重現性良好。
3.5檢測限
將馬來酸標準溶液稀釋進樣,以10倍噪音(S/N =10)計,本方法最小檢出濃度為0.05 mg/L。以稱取 0.1 g富馬酸樣品,定容100.00 mL計算,富馬酸中 馬來酸的最低檢出限為0.05 g/kg,即0.005%。
3.6樣品測定
利用本方法測定了5批富馬酸樣品,馬來酸含 量分別為0.0072%、0.0091%、0.0128%、0.0102%、 0.0155%,均未超出限量要求。
4討論
實驗中主要考察了檢測的流動相條件,包括乙 腈比例、硫酸濃度以及流速對峰形和分離度的影響。 實驗結果表明,流動相中的乙腈比例對富馬酸和馬 來酸的峰形影響最為明顯,當流動相中不含乙腈時, 溶劑效應明顯,富馬酸和馬來酸分離度溶液的HPLC 色譜圖如圖3所示,色譜峰拖尾嚴重,而且不能達到 基線分離;隨著流動相中乙腈比例的升高,馬來酸和 富馬酸的峰形變好,分離度變大,當乙腈為40%時, HPLC色譜圖如圖1B所示,色譜峰峰形尖銳對稱。 流動相中硫酸濃度對色譜峰峰形影響不大,但對分 離度有一定的影響,實驗中考察了硫酸濃度為0.005、 0.01 mol/L兩種情況,發現硫酸濃度變化對富馬酸的 出峰時間基本沒有影響,而硫酸濃度降低則可以使 馬來酸出峰時間前移,分離度變大,所以選用硫酸濃 度為0.005 mol/L。流速對出峰時間和分離度有一定 的影響,而對峰形基本無影響,當流速由0.3 mL/min 變為0.5 mL/min后,富馬酸和馬來酸出峰時間均前 移,分離度變小,所以選用流速為0.3 mL/min不僅 能夠增大分離度,而且可以節省溶劑。選用本文的色 譜條件,富馬酸和馬來酸的分離度達到3.1,符合國 際食品法典委員會(CAC)及美國食用化學品法典 (FCC)檢測要求。
馬來酸的紫外吸收圖譜如圖4所示,最大吸收 波長為208 nm,富馬酸的紫外吸收與馬來酸基本相 同,在本文色譜條件下未發生文獻報道的最大紫外吸收波長紅移現象[3],而且在該波長下HPLC色譜基 線平穩,所以選用檢測波長為208 nm。
本文建立的檢測方法簡便、快速,重現性良好, 而且該方法完全符合相關國際標準的檢測要求,可 以為檢測食品添加劑富馬酸中的馬來酸提供有效手 段,為保障富馬酸產品的質量及對外貿易提供幫助。