食品中甲醛的荧光检测方法研究

山 萌

(西安外事学院， 陕西 西安 710077)

1 引言

食品安全问题是国家重视的焦点之一，现在人们对生活质量的注视越来越高，所以食品安全检测技术对保障食品安全起着举足轻重的作用。现今社会当中人们都不再追求量的要求，更多的是追求质的突破，追求味觉上的提高，加入甲醛后不仅能使食物的味道变得更加可口，而且也可以时食物增白，尤其是一些水发食物，例如：水发鱿鱼、腐竹、米粉、粉丝等产品。长期接触甲醛气体可引起排汗不规律、头痛、乏力、心悸、体温变化、失眠、红肿、皮炎、湿疹等,现今社会，关于食品中甲醛的检测方法有很多种，例如：分光光度法、滴定法、气相色谱法、液相色谱法、流动注射法、极谱法等方法。

1.1 研究背景

在科技发达的今天，人们在化学方面有了越来越多的成就和发展，但这也是有利也有弊的，尤其是现在违法的商家越来越多，违法超标的添加剂，例如：甲醛、苏丹红、吊白块等有毒化学成分，就甲醛这种物质来说，近几年来有关甲醛的食品安全事故频频发生，如2008年10 月查出的螃蟹和银鱼中加入甲醛; 2012 年5月，山东白菜喷甲醛用于保鲜等[1]。甲醛是一种有毒的物质，在刚装修完的房子里都会有很大甲醛气味，严重的情况都会对人的身体造成伤害，如果这种有毒物质直接出现在食物当中，将会给人的身体带来很大的伤害，研究更多的方法检测食品中的甲醛刻不容缓。进一步改变方法，让一些更灵敏、更简便方法普及到更多家庭中，方便人们自行检测食品中的甲醛含量。目前食品中甲醛含量检测的方法大致可归纳为分光光度法、色谱法、电化学法、荧光法、催化动力学法，其中最常用的是分光光度法和色谱法[2]。有的文献当中会用间苯三酚作为显色剂通过流动注射分光光度法测定食品中的甲醛[1]。

1.2 食品中甲醛的来源

1.2.1 天然存在的来源 天然食品中大部分都会含有甲醛，因为甲醛是细胞代谢的中间产物，甲醛的主要来源是动植物生长过程中的细胞代谢，但是只会产生微量的甲醛，并且最后这些甲醛会在体内快速转化为甲酸，然后从呼吸系统和尿液中排出，不会损害到人的身体。

1.2.2 人为添加 甲醛多数存在于水发食品中，因为甲醛的作用可以增白食物、改善食物的口感并且还具有防腐的作用，所以在市场中甲醛被很多不法分子加到水发食物中，以求个人经济利益达到最大化。市场中常见的水发食物含有甲醛的有：鱿鱼、腐竹、田螺肉、鱼肚等。

甲醛还被添加在面粉或是米粉等白色食物当中，例如：吊白块被添加在米粉里，用来增加色度，也为了改善食物口感。在过去的检查中，不仅在面粉和米粉中含有甲醛，蘑菇、香菇、粉丝，干鱿鱼丝当中也含有甲醛。

食品在加工和储存时，很有可能某一部分的设备受到化学、物理等因素的影响自动氧化分解出甲醛等物质。发酵性食品中，例如：酒、果醋、面包、酸奶等物质，糖和氨基酸发生麦拉徳反应、脱水和热解反应均可使碳-碳键的断裂生成甲醛、乙醛、丁醛、酮等多种羧基化合物[3]，这些物质的生成与发酵食品的风味有关。

1.3 国内外现状

1.3.1 国内现状 李军用液相荧光色谱法测定啤酒中的甲醛含量，该实验中探究了优化条件：往啤酒里面加入三分之一该体积的乙酰丙酮溶液，置于80℃的恒温水浴中加热10 min，在荧光光度计中以激发波长为419.4 nm和发射光谱为505.5 nm对该反应产物进行荧光检测。

用HPLC来测定甲醛时，将甲醛与2,4-二硝基苯肼反应生成衍生物，用有机溶剂对该产物进行萃取，然后蒸发和浓缩，再用甲醇对其进行稀释，最后再对其进行色谱分析，液相色谱法的特点有灵敏度高，效率高,选择性好,不受样品的颜色干扰等优点[4]。

华红慧采用乙酰丙酮分光光度法检测了水发产品和香菇中的甲醛，将反应条件优化后，大大提高了乙酰丙酮分光光度法的灵敏性和准确性。测定低限可达 0.1 mg·kg-1，改进后的乙酰丙酮分光光度法能够准确测定水发产品中的甲醛含量，具有较好的应用前景[5]。

1.3.2 国外现状 S.T.Girousi等人研究了一种检测水中甲醛的方法，这种方法的原理是：甲醛和3,4-二氨基苯甲醚在碱性乙醇的水溶液中反应后得到了强荧光希夫碱，该方法的检出限为0.6 mg·L-1，回收率达到93%，此种方法更加简单和灵敏。

Audy Baker等利用荧光分析检测了水体中的有机物质。基于酸性质中，肼与罗丹明 6G 反应，增强了荧光强度，唐尧基还探究了一种荧光法测定痕量肼的新方法[6]。

笔者采用了荧光法测定甲醛的含量，利用甲醛和乙酰丙酮在乙酸铵溶液的缓冲作用下，可以生成一种有荧光强度的吡啶物质，将不同浓度梯度下甲醛标准液与乙酰丙酮反应后测其荧光强度，然后绘制标准曲线，最后再测食品中的甲醛含量。

2 实验部分

2.1 实验原理

甲醛与乙酰丙酮在乙酸铵缓冲溶液下反应生成3，5-二乙酰基-1，4-二氢-2，6-二甲基吡啶,该产物的相对荧光强度在一定范围内与甲醛浓度成正比[7,8]。

2.2 仪器与药品

仪器：RF-5301PC荧光分光光度计， 10 mL比色管、100 mL容量瓶。

溶液：甲醛标准溶液(10μg·mL-1)、乙酰丙酮溶液、乙酸铵、乙酸。

2.3 配置溶液

2.3.1 配置甲醛标准溶液

第一步：取2.8 mL的37%～40%的甲醛溶液于1L容量瓶中，加水至刻度进行定容并且摇匀。

第二步：取10 mL第一步中的溶液于100 mL容量品中，加水至刻度进行定容并且摇匀。

第三步：再取1 mL第二步中的溶液于100 mL容量瓶中，加水至刻度进行定容并且摇匀。

由以上方法得出甲醛标准液的浓度为(10 μg·mL-1)。

2.3.2 乙酰丙酮溶液 称取大约15 g(15.05 g)的乙酸铵药品于烧杯中，将其溶解，溶解后的溶液转移至100 mL的容量瓶中，再加入0.3 mL乙酸和0.4 mL乙酰丙酮溶液后，摇匀后，加水至刻度后以备用 。

3 结果与讨论

3.1 温度条件(定量反应物浓度)

第一步：取三支比色管，分别加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛标准溶液于4支比色管中，分别再加入2 mL的乙酰丙酮溶液摇匀后，加水至刻度，再次摇匀后置于室温下进行反应5 min。

第二步：取三支比色管，分别加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛标准溶液于4支比色管中，分别再加入2 mL的乙酰丙酮溶液摇匀后，加水至刻度后，再次摇匀后置于50℃水浴锅中进行反应5 min。

第三步：取三支比色管，分别加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛标准溶液于4支比色管中，分别再加入2 mL的乙酰丙酮溶液摇匀后，加水至刻度后，再次摇匀后置于75℃水浴锅中进行反应5 min。第四步：取三支比色管，分别加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛标准溶液于4支比色管中，分别再加入2 mL的乙酰丙酮溶液后摇匀后，加水至刻度后，再次摇匀后置于沸水中进行反应5 min。

实验结论：根据生成物变成黄色透明溶液的速率，发现置于沸水中的反应速率要快于在50℃水浴和75℃的水浴中的反应速率，更快于在室温下的反应速率。

3.2 乙酰丙酮用量(定量甲醛标准溶液)

取2 mL甲醛标准溶液于6支比色管中，再分别加入0,5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL乙酰丙酮溶液摇匀后，加水至刻度再次摇匀，摇匀后置于沸水浴中5 min。

实验结论：根据生成物变成黄色透明溶液的程度，发现乙酰丙酮溶液的用量最佳为2 mL。

3.3 激发光谱与发射光谱

用RF-5301PC荧光分光光度计对所测的溶液样品进行激发光谱与发射光谱扫描,得到最大激发光谱Ex=350 nm,最大发射光谱Em= 510 nm，如图1和图2。

图1 最大激发光谱

图2 最大发射光谱

如图1和图2所示，可以观察出对样品溶液进行扫描，可得出：Ex=350 nm，Em= 510 nm。

3.4 绘制标准曲线

3.4.1 反应步骤 吸取甲醛标准溶液于比色管中,再在各管中加入重蒸馏水将其稀释，摇匀后再加入乙酰丙酮溶液,充分反应后置于沸水浴中加热 ,冷却后测定相对荧光强度。以甲醛的浓度为横坐标,相对荧光强度为纵坐标绘制标准曲线。

分别取9支比色管，分别加入0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL甲醛标准溶液，加水至8 mL,最后再加入2 mL乙酰丙酮溶液，摇匀后加水至刻度再次摇匀后置于沸水浴中加热5 min后拿出冷却。

3.4.2 测定荧光强度 在荧光光度计中测9支比色管中溶液的荧光强度，在测定时激发光谱和发射光谱分别为Ex=350 nm,Em=510 nm,从而在荧光分光光度计上测出其荧光强度，得到荧光光谱图如图3。

由图3所测出荧光强度做出以甲醛含量为横坐标，相对荧光强度为纵坐标的标准曲线，绘制后的图4如下。

如图3所示，不同浓度梯度下甲醛标液与乙酰丙酮反应后的产物所测得的荧光强度也不同，荧光强度与甲醛浓度呈正比关系。得到线性方程为Y=49.41X+1.88，线性相关系数为0.9971。本实验采取的是甲醛标液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00μg·mL-1的浓度，后面的标准曲线有所偏差，可能是受到了其他因素的干扰。

图3 荧光强度

图4 标准曲线

3.5 方法特性

相关性的测定与线性范围。从实验检测表明，甲醛含量在0～ 4.0μg·mL-1时,有良好的线性关系,相关系数R=0.9971,回归方程:Y=49.41X+1.88。

3.6 样品分析

首先将样品粉碎，取水发鱿鱼(5.94 g)、干鱿鱼丝(6.00 g)、腐竹(5.68 g)，用少量水润湿后转移至100 mL容量瓶中。再加入80 mL重蒸馏水。放置在90℃以上的水浴中，30 min以上，冷却至室温。干鱿鱼丝溶液加热后溶液相对澄清，不需要过滤；水发鱿鱼溶液加热后溶液呈红色透明液，腐竹溶液相对浑浊需要进行过滤操作。

其次，量取处理好的样品溶液8 mL于10 mL比色管中，再加入2 mL乙酰丙酮溶液，将其摇匀后放入沸水浴中加热5 min，加热过后，将其拿出冷却，最后在Ex=350 nm,Em=510 nm的光谱下测其荧光强度，根据作出的标准曲线，从而对比测出其中甲醛的含量。

计算公式

X—样品中甲醛含量(mg·kg-1)

C—样品分析液中甲醛含量(μg·mL-1)

m—样品质量(g)

v—样品分析液体积(mL)

100—浸泡总体积(mL)

精密度试验。用本方法对1份干鱿鱼丝、1份新鲜鱿鱼和1份腐竹样品分别进行连续6次测定甲醛含量,相对标准偏差分别为: 2.3%、2.1%、1.9%，均低于5%。

回收率试验 用本法对上述3种不同样品进行加标回收率试验,根据

P:平均回收率(%)

c1：本底含量浓度(mg·kg-1)

c2：测得值浓度(mg·kg-1)

c3：加标量浓度(mg·kg-1)

可计算得出回收率在98.7%～ 104.5%之间。结果见表1，如下：

表1 样品加标回收率

3.7 甲醛的控制方法

现在市场上有能够快速检测甲醛的专业机构，但是也有很多缺点，需要专业人员的同时花费成本也很高，导致检测甲醛的方法不能普及到更多家庭中去，因此人们应该致力于科技的发展，建立一种简便、快速、灵敏的甲醛在线检测方法是适时而必要的[9]。所以对于食品中的甲醛能够又快又更加准确、简单、方便于人们在家中就能够自己动手去检测产品中的甲醛含量方法的研究已经是很重要的。而对于检测机构，希望能够更加精准、灵敏和快速的测出甲醛的含量，并且可以降低消费成本，普及到更多的家庭中。

对于不法使用甲醛、或是甲醛超标的商家，能够严惩不贷，加强对于他们的制裁力度，对与人民群众，应该加强人民自我保护的常识，加强对于像“吊白块、苏丹红、一滴香”等有毒添加剂的分辨程度，采取更健康、更加营养的食品去食用，消除自己身体中潜在的危害，对自己身体健康有了一定的保障。

随着科技的发展，甲醛的方法种类逐渐增多，所以我们应该对于不同的监测对象选用不同的方法，根据其可能的浓度含量范围、潜在的干扰因素、样品处理液的情况以及实验室所具备的仪器条件，可以选择合适的方法进行检测。

在科技发展的今天，荧光方法越来越普及，因为荧光光度法具有高灵敏度和高选择性，在食品中检测是一种重要的手段，在食品中既能够检测有害成分和营养成分，随着荧光光谱仪的普及和与新实验技术的结合，将能进一步促进荧光光度法在食品检测中的发展和应用。

4 结论

通过甲醛和乙酰丙酮在乙酸铵的缓冲溶液下反应生成3,5-二乙酰基-1,4--2，6-二甲基吡啶,该产物的相对荧光强度在一定范围内与甲醛浓度成正比,据此建立了测定甲醛的荧光分析方法，探究得到了反应的最佳条件，包括：温度、反应物浓度，最后在Ex=350 nm,Em=510 nm测得甲醛标准溶液在不同浓度梯度下的荧光强度，由此绘制出标准曲线，从实验检测表明，甲醛含量在0～4.0μg·mL-1时,有良好的线性关系,线性相关系数为0.9971，得到线性方程为Y=49.41X+1.88，用该方法能对干鱿鱼丝、鲜鱿鱼、腐竹进行甲醛含量的测定，其回收率在98.7%～104.5%之间。