水产品中总磷和游离磷酸盐含量及其变化规律的分析与研究

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(渤海大学化学化工与食品安全学院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州 121013)

水产品中总磷和游离磷酸盐含量及其变化规律的分析与研究

柳凤,马占玲*,张静,汪莹,励建荣

(渤海大学化学化工与食品安全学院,辽宁省食品安全重点实验室,辽宁锦州 121013)

采用铋磷钼蓝法对水产品中总磷和游离磷含量及其变化规律进行了研究。结果表明,不同水产品中总磷和游离磷的含量差异较大。冻虾仁、冻花蚬子、冻带鱼、冻扇贝、海蜇皮,和冻鱿鱼圈六种样品中总磷的含量在6.7995～0.4318g/kg范围内,游离磷的含量在 0.1164～2.9605g/kg之间。冻虾仁、冻带鱼、冻煮扇贝、冻鱿鱼圈四种样品分别在冷水和在沸水中浸泡,它们中总磷和游离磷含量均呈下降趋势,但在冷水中下降的速率低于在沸水中的。虾仁在三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠和复合磷酸盐中浸泡1.5h后发现,为使磷酸盐在虾仁上的残留量不超过10mg/kg,且具有较好的保水性,它们的浸泡浓度应该控制在大于2%,小于3%的范围内。铋磷钼蓝法与磷钒钼黄法比较,具有较高的灵敏度和较好的回收率。

水产品,总磷,游离磷,铋磷钼蓝法

磷酸盐是一种常用的食品添加剂,作为保水剂被广泛应用于冷冻水产品中。磷酸盐的持水特性能有效地提高水产品的保水能力,减少加工过程中解冻损失,使水产品的肉汁更丰富,口感鲜嫩[1-2]。但是,过量使用磷酸盐不但会造成产品吸水过多,口感变差,而且食用过多磷酸盐会对人体健康造成危害。人们如果长期大量摄入磷酸盐,会破坏人体内钙磷的平衡,产生甲状腺肿大、钙化性肾机能不全等副作用[3-4]。磷酸盐超标问题一直困扰着国内外肉类行业,也是关注的焦点。但是,到目前为止,我国《食品添加剂使用卫生标准GB2760-2011》 尚未列出多聚磷酸盐在未加工的冷冻水产品中使用标准。当前国内有些出口企业将为了保持水产品品质、提高经济效益出现了过量添加情况,有的超过美国和国际食品法典(CODEX)规定最大残留限量10g/kg(即1%),而被频频通报,因而形成贸易壁垒,严重影响我国出口企业的经济利益。为了扩大贸易出口,在我国制定较全面的冷冻水产品磷酸盐添加标准,消除与欧盟国家的食品贸易壁垒就显得尤为重要。

磷酸盐的检测方法主要有离子色谱法[5]、薄层层析法和分光光度法[6-7]3种。离子色谱法具有准确的定性、定量和自动化批量检测等优点,但只能测各种游离的磷酸盐；薄层层析法具有仪器和操作简单的优点,但难以准确定量；分光光度法可准确定量分析,是一种廉价、方便、快速的测定方法,其应用比较普遍。绝大多数测定磷的光度法都是以杂多酸的形式为基础的。该类方法有磷钼蓝法、磷钒钼黄法、磷铋钼杂多蓝法等。其中磷钒钼酸法为国标法,但是该方法在可见区灵敏度不及铋磷钼蓝法。磷铋磷钼蓝法是基于铋与磷和钼形成三元杂多酸(亦称三元络合物),该方法具有较高的灵敏度,常用于测定金属或矿石中的磷元素,用于测定水产品中的磷酸盐含量,尚未见报道。本文主要研究采用铋磷钼蓝分光光度法测定水产品中的总磷和游离磷酸盐,并对水产品中总磷和游离磷酸盐随实验条件的变化规律进行了探究。为我国制定冷冻水产品中磷酸盐的限量标准奠定基础。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

冻虾仁,冻花蚬子,冻带鱼,冻扇贝,海蜇皮,冻鱿鱼圈和鲜虾均购于锦州市大润发超市。

硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O分析纯 天津市化学试剂三厂；磷酸二氢钾分析纯,95%乙醇分析纯 天津市大茂化学试剂厂；钼酸铵 分析纯 天津化学试剂四厂；偏钒酸铵分析纯 天津市致远化学试剂科技有限公司；抗坏血酸分析纯 天津市化学试剂三厂；浓硝酸、30%HO、三氯乙酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠(均为分析纯) 天津市大茂化学试剂厂；分析过程中所有实验用水均为经MILLI-Q纯化的超纯水。

紫外-可见分光光度计UV-1801 北京瑞利；KQ2200型数控超声波清洗机 河南兄弟仪器设备有限公司；MSD-2200λ微波消解仪 新仪微波化学科技有限公司,上海SinEo。

1.2实验方法

1.2.1 显色条件的探究

1.2.1.1 最大吸收波长的确定 在50mL容量瓶中分别加入2mL 50μg/mL的磷标准溶液,3mL 2g/L的硝酸铋溶液,5mL 50g/L钼酸铵,1mL 20g/L抗坏血酸,稀释到刻度线后,放置10min。

将显色体系在400～780nm波长范围内进行扫描,确定最大吸收波长。

1.2.1.2 钼酸铵最佳用量的确定 在6只50mL容量瓶中分别加入2mL 50μg/mL磷标液,3mL 2g/L硝酸铋,1mL20g/L VC,改变钼酸铵的用量,放置10min,在700nm波长下测定。考察钼酸铵的用量对测定结果的影响。

1.2.1.3 抗坏血酸用量的影响 在6只50mL的容量瓶中,分别加入相同量的磷标准溶液,硝酸铋和钼酸铵溶液,改变抗坏血酸的用量,考察抗坏血酸的用量对吸光度的影响。

1.2.1.4 溶液酸度的影响 取若干只50mL容量瓶,分别加入1mL 50μg/mL磷酸二氢钾溶液,0.2mL2g/L硝酸铋溶液,1.5mL50g/L钼酸铵溶液,20g/L抗坏血酸溶液,改变硝酸的用量,考察酸度对显色效果的影响。

1.2.1.5 硝酸铋用量的影响 在若干只50mL容量瓶中分别加入0.5mL 50μg/mL磷标准溶液,1.5mL 50g/L钼酸铵,2mL 20g/L 抗坏血酸,改变硝酸铋的用量。考察硝酸铋的用量在实验结果的影响。

1.2.2 样品前处理方法

1.2.2.1 微波消解 将样品搅碎,准确称取1.0g左右样品于消解罐中,加入8mL浓硝酸,进行微波消解。消解液在加热板上赶酸至2mL左右,定容至50mL,用于测定样品中的总磷。

1.2.2.2 超声波提取 将样品搅碎,准确称取2g左右的样品于100mL烧杯中,加入15mL超纯水,放置10min,加入5mL三氯乙酸(250mg/mL),将烧杯放入超声波清洗器中超声萃取90min,静置并冷却至室温,过滤,将滤液定容至50mL容量瓶中。采用超声萃取法测得样品中游离的磷酸盐。

1.2.3 磷铋磷钼蓝法测定样品 准确移取一定体积的待测试样于50mL容量瓶中,依次加入3mL2g/L的硝酸铋溶液,1.5mL50g/L钼酸铵溶液,摇匀后加入1mL20g/L 抗坏血酸,加去离子水稀释至刻度线。以无磷液为参比,于700nm波长下测定吸光度,根据标准曲线进行定量分析。

1.2.4 样品中总磷和游离磷随浸泡时间变化规律的探究 将样品搅碎,每种样品分成几份放入冷水和100℃沸水中浸泡不同时间,将样品除水,测定样品总磷和游离磷的随浸泡时间的变化规律。

1.2.5 经多聚磷酸盐浸泡后鲜虾仁中总磷残留量的研究 将鲜虾去皮后,分成若干份,分别用不同浓度的三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠浸泡1.5h后,测定保水率和磷酸盐的残留量。

2 结果与分析

2.1显色条件的探究

2.1.1 最大吸收波长的确定 将显色体系在400～740nm波长范围内进行扫描,测得最大吸收波长为700nm。本实验选定测量波长为700nm。

2.1.2 钼酸铵最佳用量的确定 在2mL 50μg/mL磷标液中,加入的其它试剂的量一定,考察钼酸铵的用量对测定结果的影响。实验结果表明随着钼酸铵用量的增加,吸光度不断增大。当钼酸铵的用量超过1mL后,吸光度基本保持不变。这是因为当磷反应完全后,再增加钼酸铵,不再有磷铋钼蓝生成,因此吸光度不再变化。本实验选择钼酸铵的用量1.5mL,即钼酸铵与磷的质量比为36∶1。

2.1.3 抗坏血酸用量的确定 保持其它条件不变,只改变20g/L 抗坏血酸的用量。由实验结果可知,抗坏血酸的用量在0.5～2.5mL范围内,吸光度基本保持不变。

2.1.4 溶液酸度的确定 其它条件固定,只改变硝酸的用量,考察酸度对实验结果的影响。结果表明,硝酸的用量对实验结果影响较大。当1∶1硝酸用量在0.22～1.75mL内,即显色后溶液的pH介于0.74～1.50之间溶液澄清且显色效果很好。当硝酸用量较多时,溶液颜色会变得更浅,即吸光度值变小。当硝酸用量较少时,即显色后溶液的pH高于1.50,溶液颜色很深,且呈浑浊,有沉淀。这可能是由于Bi3+水解生成沉淀的缘故。本实验溶液的pH控制在0.8左右。

2.1.5 硝酸铋用量的影响 其它条件固定,考察硝酸铋的用量对吸光度的影响,结果见图1。

图1 硝酸铋用量较少时对吸光度的影响Fig.1 The effect of Bi(NO3)3 on A

实验结果表明,溶液的pH控制在一定数值时,硝酸铋对显色反应起催化作用。不加硝酸铋显色比较慢,加入硝酸铋后反应速度很快,而且比较稳定,在200min基本保持不变。硝酸铋的用量对反应结果影响不大,本实验选择硝酸铋的用量为3mL。

2.2标准曲线的制作

图2 铋磷钼蓝法标准曲线Fig.2 phosphate standard curve measured by bismuth phosphorus molybdenum blue method

配制标准系列溶液,测定其吸光度,分别绘制铋磷钼蓝法和国标法标准曲线,在0～2.5μg·L-1范围内获得线性方程分别为y=0.4831x+0.0152和y=0.0461x-0.0007,相关系数R2分别为0.998和0.9968。由两条标准曲线方程的斜率可见,铋钼蓝法的灵敏度约为国标法的10倍。

图3 国标法标准曲线Fig.3 phosphate standard curve measured by method GB

2.3铋磷钼蓝法与国标法回收率和精密度比较比较

采用国标法和铋磷钼蓝法分别测定总磷和游离磷的回收率,结果见表1。

表1 铋磷钼蓝法与国标法的回收率和精密度比较Table 1 Recovery and precision comparison of Bismuth phosphomolybdate blue and GB method

由实验结果可见,国标法(即磷钒钼黄法)和铋磷钼蓝法的总磷测定回收率分别为110.3%和114.4%,游离磷的回收率分别为87.8%和110.1%。可见,铋磷钼蓝法的回收率略高于国标法。两种方法的精密度均可,相对平均偏差均在4.8%～7.3%范围内。

2.4样品的测定

2.4.1 总磷和游离磷含量的测定 水产品中的总磷主要以2种形式存在:蛋白结合磷酸盐和游离磷酸盐。本研究对冻虾仁,冻花蚬子,冻带鱼,冻煮扇贝,海蜇皮,冻鱿鱼圈几种样品分别进行微波消解和超声处理,测其总磷和游离磷酸盐含量,结果见表2:

表2 样品中的总磷和游离磷酸盐的含量Table 2 The content of the total phosphate and free phosphate in aquatic products

表3 样品中总磷和游离磷酸盐在冷水中的溶出率随时间的变化Table 3 Variation of total phosphate and free phosphate in aquatic products with time in cool water

表4 样品中总磷和游离磷酸盐随在沸水中的时间的变化Table 4 Variation of total phosphate and free phosphate in aquatic products with time in boiling water

从实验结果可见,在所测得的六种样品中,冻虾仁总磷的含量最高,其次是冻带鱼,冻扇贝和冻鱿鱼圏中总磷含量接近相等,海蜇皮(袋装浸泡)中磷酸盐含量最低。而几种水产品中游离的磷酸盐含量冻带鱼中最高,占总磷酸盐的88.4%；其次是冻虾仁,游离磷酸盐的含量占43.6%；冻鱿鱼圏中游离磷酸盐的含量占32.6%；冻花蚬子和海蜇皮中游离磷酸盐的含量均较低,分别为23.4%和26.9%。由此可见,不同种类的水产品中总磷和游离磷酸盐的含量均不相同,差别很大。

2.4.2 样品中总磷与游离磷酸盐随浸泡时间的变化 准确称量一定量的样品若干份,分别放入100mL水中,在冷水和沸水浴中浸泡不同的时间,测其总磷和游离磷含量,考察其变化规律,结果见表3和表4。

由实验结果可知,在冷水中和在沸水中浸泡,冻虾仁、冻带鱼段、冻扇贝和冻鱿鱼圏中总磷和游离磷酸盐的溶出率中随着浸泡时间的延长,都呈上升趋势。四种水产品在冷水中浸泡,总磷含量在前120min内降低较快,120min后变化相对较慢。而游离磷的溶出率随浸泡时间的延长一直呈上升趋势。四种水产品在沸水浴中加热,总磷和游离磷的溶出率与在冷水中相比,变化较快,前30min内,总磷的溶出率升高较快,30min后变化缓慢；而样品中游离磷的溶出率在前10min变化较快,10min后变化缓慢。在冷水中浸泡300min,冻虾仁中总磷的溶出率最高,达到65.0%；冻煮扇贝中游离磷酸盐的溶出率最高,达到91.2%。在沸水浴中加热50min后,四种样品中冻扇贝中总磷的溶出率最大,为92.1%；冻鱿鱼圏中总磷的溶出率最小,为52.5%,而游离磷溶出率最高,为86.5%。可见,不同的水产品无论是在冷水还是在沸水中浸泡溶出率差异较大。

表5 不同浓度聚磷酸盐处理后的虾仁中磷酸盐残留量和保水率Table 5 Phosphate residues and water retention in peeled shrimp soaked in different polyphosphates

2.4.3 聚磷酸盐处理后的虾仁中磷酸盐残留量的变化 买来市售活虾,去皮取出虾仁,分别用不同浓度的三聚磷酸钠,焦磷酸钠,六偏磷酸钠和复合磷酸盐(焦磷酸钠,三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的质量比为2∶3∶1)溶液进行浸泡1.5h后,测定虾仁中总磷的含量,结果见表5。

实验结果表明鲜虾仁用不同多聚磷酸盐浸泡,其保水率不同,所需的各种磷酸盐的最佳保水浓度也不同。三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠和复合磷酸盐的最佳保水浓度分别为3%、2%,5%,5%。

鲜虾中总磷含量为4.10mg/kg,用四种聚磷酸盐浸泡1.5h后,肉体中的磷酸盐量均有变化。用同种浓度的磷酸盐浸泡虾仁时,三聚磷酸钠残留量最高,六偏磷酸钠和复合磷酸盐相差不大,焦磷酸钠残留量最低。四种磷酸盐浸泡浓度达到3%时,只有焦磷酸钠的残留量低于10mg/kg,三聚磷酸钠,六偏磷酸钠和复合磷酸盐均已超过10 mg/kg。可见,为了使水产品中磷酸盐残留量不超过美国和国际食品法典(CODEX)规定的10mg/kg的标准,同时具有较好的保水性,各种磷酸盐的浓度最好控制在大于2%,低于3%范围内。

3 结论

铋磷钼蓝法测定磷酸盐的含量,简便、快捷,其灵敏度约为国标法的10倍,回收率略高于国标法,精密度与国标法相当。同时通过对几种冷冻水产品的测定,结果发现,几种冷冻水产品中总磷的含量在6.7955～0.4318g/kg之间,冻虾仁中总磷的含量最高,冻花蚬子和冻扇贝中含量较低,这可能与后两者有壳的

缘故。而游离磷酸盐的含量在2.9605～0.1164g/kg之间,其中游离磷酸盐与总磷的比冻带鱼中最高,冻花蚬中最低。四种冷冻水产品分别在冷水和沸水中进行浸泡发现,各种冷冻水产品在浸泡后,其总磷和游离磷酸盐的含量都是逐渐减少的,游离磷酸盐的含量减少更快。实验发现在冷水中浸泡比在热水中浸泡磷酸盐溶出得慢些,但在冷水中浸泡120min后,大部分水产品中总磷含量已减低50%左右。所以,日常生活中,若想降低水产品中磷酸盐的含量,可以采用冷水或热水浸泡的方法。用不同浓度的磷酸盐和复合磷酸盐浸泡虾仁发现,若想把虾仁中磷酸盐的残留量控制在10g/kg范围内,浸泡液三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠和复合磷酸盐的浓度应低于3%。为了获得较好的保水率,它们的浓度应该大于2%。

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Study on the content and variation of total phosphate and free-phosphate in aquatic products

LIUFeng,MAZhan-ling,ZHANGJing,WANGYing,LIJian-rong

(College of Chemistry,Chemical Engineering and Food Safety,Bohai University.Food Safety Key Lab of Liaoning Province. Jinzhou 121013,Jinzhou)

The contents of total phosphate and free-phosphate in aquatic products were studied by bismuth phosphomolybdate blue spectrophotometric method. The results showed that the contents of total phosphate and free-phosphate in six kinds of frozen aquatic products were different. These samples were frozen peeled shrimp,frozen flower clams,frozen octopus,frozen scallops,jellyfish and frozen squid. The contents of total phosphate were between 0.4318g/kg and 6.7995g/kg in six kinds of samples.The contents of free-phosphate were between 0.1164g/kg and 2.9605g/kg. After the samples were soaked,the phosphate contents decreased significantly during soaking . The contents of total phosphate and free-phosphate in frozen peeled shrimp,frozen ribbonfish,frozen scallops and frozen squid decreased faster in boiling water than in cool water. The shrimp was soaped for 1.5hours in sodium tripolyphosphate,sodium pyrophosphate,sodium hexametaphosphate and cmpound phosphate solution. The results showed that to make phosphate residues on the shrimp not exceed 10mg/kg,and has good water—holding capacity,the concentration of four kinds of soak liquid should be more than 2%,less than 3%. Bismuth phosphomolybdate blue spectrophotometric method has better. Sensitivity and recovery than vanadium-molybdenum-yellow-spectrophotometry.

aquatic products;total phosphate；free phosphate；bismuth phosphomolybdate blue spectrophotometric method

2013-11-04 *通讯联系人

柳凤(1988-)，女，在读研究生，研究方向：食品质量安全。

“十二五”国家科技支撑计划(2012BAD29B06)；辽宁省食品安全重点实验室暨辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”开放课题(LNSAKF2011024)。

TS254.4

B

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001