离子色谱法测定奶粉中多种磷酸盐的研究

李仲超

离子色谱法测定奶粉中多种磷酸盐的研究

李仲超

引言

世界各国都将磷酸盐类作为重要的食品配料和食品添加剂，广泛应用于肉制品、水产品、果蔬及制品、乳制品、焙烤制品、饮料及调味料等食品的加工过程中，可提高产品的保水性，抑制细菌，有助于减少营养成分损失，改善其色、香、味、形,在食品中是很重要的品质改良剂[1、2、3]。

磷酸盐类化合物检测方法主要有钼蓝比色法、高效液相色谱法(HPLC)、核磁共振法(NMR)和离子色谱法[4、5]。离子色谱法较前几种检测方法,具有快速简便、能同时分析多种阳离子或阴离子，灵敏度高、前处理简单、检测线性良好、方法的精密度和重现性好等特点。目前国内主要利用离子色谱测定水产品和肉制品中的多聚磷酸盐[6、7、8]。近年，有报道以离子色谱法测定燕窝中的多聚磷酸盐的研究[9]，但是，以离子色谱法测定奶粉与乳制品饮料中多聚磷酸盐的研究未见有报道。我国已批准使用的磷酸钠盐共8种,包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠及焦磷酸二氢二钠等，依据离子色谱法的检测原理，上述磷酸盐类化合物在碱性条件下，均以正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐或六偏磷酸盐四种盐类形式存在[10]。本研究注意到六偏磷酸盐在使用过程中可能会分解为低聚磷酸盐，如：正磷酸盐、三聚磷酸盐或三偏磷酸盐等，因此在上述四种磷酸盐的基础上增加三偏磷酸盐，即将正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、三偏磷酸盐和六偏磷酸盐共计五种磷酸盐作为检测研究对象，以建立奶粉中多种磷酸盐离子色谱法检测方法。

材料与方法

1.试剂和材料

磷酸钠（Na3PO4）标准溶液（100 mg/L)、焦磷酸钠 （Na4P2O7）标准溶液 （100 mg/L)、三偏磷酸钠[（NaPO3）3]标准溶液 （1000 mg/L),三聚磷酸钠（Na5P3O10）标准溶液 （1000 mg/L)及六偏磷酸钠[（NaPO3）6]标准溶液（1000 mg/L)，均以各磷酸根离子浓度计，氢氧化钠溶液（50 mmol/L），所有试剂均为优级纯。

2.仪器和设备

ICS-3000离子色谱仪（Dionex USA），包括电导检测器，自动再生抑制器，氢氧化钠在线淋洗液发生器，Dionex Ionpac AS11-HC 4 mm× 250 mm色谱柱 （带Ionpac AG11-HC型保护柱4 mm×50 mm），自动进样装置，可控温超声波清洗器，天平（感量为 0.1 mg和1 mg），离心机（转速≥8000 r/min，温度可调到4℃），0.45μm水性滤膜针头过滤器，净化柱（OnGuardⅡ RP柱）。

3.前处理及提取方法

对奶粉样品多种前处理温度试验表明，80℃提取30min测定值与新配置的标准品测定值最接近，因此，选择80℃提取30min作为前处理条件。

反复摇晃和颠倒容器使样品均一化，精确称取2.5克样品，以50 mmol/L氢氧化钠溶液洗入50 mL比色管中，混匀定容至刻度，80℃超声提取30min，每隔5min振荡一次，确保固定相均匀分散。冷却至室温后，溶液经滤纸过滤，取部分滤液于4℃下8000 r/min转率离心10 min，取上清液2 mL稀释至10 mL，取5 mL过0.45 μm水性滤膜及活化好的OnGuard RP柱，弃去前3 mL，接取后2 mL溶液供离子色谱测定。

4.离子色谱条件

色谱柱：Dionex Ionpac AS11-HC 4 mm× 250 mm（带Ionpac AG11-HC型保护柱4 mm× 50 mm）。淋洗液：氢氧化钾溶液，流速1.0 mL/min，梯度淋洗时间及氢氧化钾浓度见表1。

表1 梯度淋洗条件的选择

结果与分析

1.色谱柱、淋洗梯度和柱温的选择

分别对几种色谱柱进行实验，Dionex Ionpac AS11-HC色谱柱具有较高的柱容量，对OH-有着较高的选择性，有利于多种磷酸根的分离。实验表明不适用等度淋洗，等度淋洗会出现比较明显的托尾和三聚磷酸根与三偏磷酸根分离效果不佳等问题。按表1程序连续改变淋洗液的配比和浓度，改变被分离组分的分离因素，可使分离效果提高。

对五种不同磷酸根在不同柱温下的分离情况进行实验，发现柱温对正磷酸根、焦磷酸根和六偏磷酸根峰面积和峰高影响不大，但对三偏磷酸根和三聚磷酸根峰面积和峰高以及分离度有明显影响，当选择柱温为30℃时，两种磷酸根相应信号最强且能够完全分离，五种不同磷酸根色谱图达到最佳。浓度为10.0 mg/L的五种不同磷酸根标准溶液分离色谱图见图1。

图1 五种不同磷酸根标准溶液（10.0 mg/L）色谱图

2.方法的线性方程、线性范围及检出限

分别配制五种不同磷酸根的混合标准工作溶液系列，按照上述优化色谱条件进行测定，将各组分的峰面积（Y）对浓度（X）绘制标准曲线，标准曲线线性方程、相关系数、线性范围，以10倍信噪比（S/N）对应的浓度作为检出限结果见表2。

表2 五种不同磷酸根的标准曲线线性方程、相关系数、线性范围及检出限

3.方法的回收率和精密度

对已知样品分别添加不同浓度水平的磷酸根混合标准溶液，6次试验平均回收率和精密度见表3。

表3 样品中五种不同磷酸根添加回收率及精密度（n=6）

4.阴离子干扰试验

选择硫酸根、氯离子、硝酸根、氟离子、溴酸根及亚硝酸根等几种阴离子，溶液浓度分别为20 mg/L、20 mg/L、20 mg/L、0.5 mg/L、0.5 mg/L及0.5 mg/L,模拟实际样品中的常见阴离子对五种多聚磷酸盐的干扰进行实验。经KOH液淋洗，上述阴离子在正磷酸根之前被洗脱，不干扰各多聚磷酸盐的测定。模拟实际样品中常见的食品添加剂如柠檬酸、苯甲酸或山梨酸对五种多聚磷酸盐测定的干扰，添加量为10 mg/L,结果表明这些组分均未造成不干扰各多聚磷酸盐的测定。

按本研究方法对市售奶粉进行测定，只测出正磷酸盐，其他多聚磷酸盐未检出。将本研究应用于乳制品饮料和饮料类中测定多种磷酸盐，适用性强，同样获得令人满意的检测效果。

结论

本研究建立的奶粉中多种磷酸盐离子色谱法测定方法，可同时测定五种多聚磷酸盐，即正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、三偏磷酸盐和六偏磷酸盐，方法检测限低准确度高，具备快速分析特点，能满足国内外食品添加剂使用标准规定的限量检测要求。本方法亦可应用于乳制品饮料或饮料类中多种磷酸盐的测定。

（作者单位：厦门市质量技术评审服务中心）

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[5]韦小烨,林文业,邓为利,等.离子色谱法测定水产品中多聚磷酸盐的含量 [J].广西科学院学报,2010,26(3)：270-272

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[10]袁丽,高瑞昌,韩国良,等.肌肉中多聚磷酸盐水解的研究进展 [J]． 农业工程技术：农产品加工业,2008,(3)：26-27