山梨酸钾的荧光检测方法研究

迟恩忠，赵雅婷，王 丽，张 强，张 玲

（广东石油化工学院生物与食品工程学院，广东 茂名525000）

山梨酸钾，学名己二烯-(2,4)-酸钾或2,4-己二烯酸钾，为白色至浅黄色鳞片状结晶、晶体颗粒或晶体粉末。山梨酸钾易溶于水，是一种较为安全、高效的防腐剂，已被许多国家允许在饮料、果酒、焙烤类食品、熟肉制品等多种食品加工中使用[1-2]。但如果超标使用，在一定程度上会抑制骨骼生长，危害肾、肝脏的健康[3]。某些不法商贩为了延长保质期，会采用过量使用或超范围使用防腐剂，对人们的身体健康造成了极大威胁[4]。因此研究简单可靠的山梨酸钾检测方法具有一定意义。

目前，山梨酸钾的检测方法主要有可见分光光度法、紫外吸收光谱法、高效毛细管电泳法和高效液相色谱法和离子色谱法等[5-9]。分子荧光光谱技术具有更快速准确、灵敏度更高、选择性更好、样品前处理简单、无损检测等特点，被广泛用于工业、农业、医学及食品分析检测中[10-12]。山梨酸钾的分子中有共轭π键，是一种强荧光物质。因此本研究对山梨酸钾的荧光光谱特性进行探索，旨在为食品中山梨酸钾的监测提供实验和理论依据。

1 实验部分

1.1 试剂、原料和仪器

试剂。山梨酸钾，氢氧化钠，盐酸，氯化钠，氯化钙，硝酸钾，氯化镁，均为分析纯。

原料。市售鸡尾酒，主要成分为威士忌酒、饮用水、白砂糖、二氧化碳、柠檬酸和山梨酸钾等。试验用水均为蒸馏水。

仪器。紫外分光光度计UV1800，AL204 电子天平，PHS-3B pH 计，F97pro 荧光分光光度计，等。

1.2 仪器参数

激发带宽10 nm，发射带宽10 nm，扫描速度1 000 nm/min，增益设为高（900 V）。

配置质量浓度1 g/L 的山梨酸钾溶液，以蒸馏水为参比，固定发射波长扫描样液的激发光谱，固定激发波长扫描样液的荧光发射光谱。

1.3 影响山梨酸钾荧光特性的因素

pH。以试剂空白为对照，扫描不同pH条件下1 g/L 山梨酸钾溶液的激发光谱和发射光谱，比较最大激发波长和发射波长及其对应的荧光强度。

盐及其含量。以试剂空白为参比，在优化的pH 条件下，扫描不同含量的硝酸钾、氯化镁、氯化钠、氯化钙体系中1 g/L 山梨酸钾溶液的激发光谱和发射光谱，比较最大激发波长和发射波长及其峰值荧光强度。

1.4 标准曲线的建立

在优化的溶液体系条件下，分别配制终质量浓度分别为0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1 g/L的山梨酸钾溶液，固定激发波长为358 nm、发射波长为458 nm，激发狭缝10 nm、发射狭缝10 nm，增益设为高（900 V），以0号为参比，测定各样液的荧光强度。以荧光强度为纵坐标，山梨酸钾的质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。

1.5 检出限和精密度

配置质量浓度0.1 g/L 的山梨酸钾溶液12 份，按照建立的检测方法进行测定，按照公式（1）计算检出限ρL，按照公式（2）计算相对标准偏差（RSD）即为精密度。

式中，Ki为置信因子，一般取3；Si为样品测量读数的标准偏差；ρ为样品的质量浓度；Xˉ为样品测量读数的平均。

1.6 实际样品测定

对鸡尾酒样品初始山梨酸钾含量进行测定，然后分别添加不同含量的山梨酸钾制备成加标样品。测定时将鸡尾酒经过滤、去CO2后备用，测定时取鸡尾酒样品10～25 mL的容量瓶中，加入5 mL质量浓度0.5 g/L的氯化钙，并用氢氧化钠调节pH为11.5，以试剂空白为参比，按照1.3 节的测定条件分别测定样品的荧光强度，代入标准曲线计算山梨酸钾的含量，并计算加标回收率P：

P=(ρL-ρ0)V/m。

式中，ρL和ρ0分别为加标试样和试样初始质量浓度，V为溶液体积，m为加标质量。

2 结果与讨论

2.1 山梨酸钾的激发光谱和发射光谱

固定发射波长（λEm）为454 nm，在波长280～700 nm 内对激发波长（λEx）进行扫描，山梨酸钾的激发光谱如图1所示。

从图1 可以看出，在激发波长356、454 nm 处出现了2 个荧光强度（If）峰，其中波长454 nm 处的峰为激发光的干扰，因此山梨酸钾水溶液的优化的激发波长为356 nm。

图1 山梨酸钾的激发光谱Fig 1 Excitation spectrum of the potassium sorbate

固定激发波长为356 nm，在波长280～700 nm内对发射波长进行扫描，山梨酸钾的荧光发射光谱如图2所示。

图2 山梨酸钾的发射光谱Fig 2 Emission spectrum of the potassium sorbate

从图2 可以看出，在发射波长356、465 nm 处出现了2 个峰，其中波长356 nm 处的峰为激发光的干扰，波长465 nm 处的峰为山梨酸钾的荧光强度峰。因此，山梨酸钾是具有荧光的物质，可以用荧光法进行检测。

2.2 pH对山梨酸钾荧光特性的影响

不同pH体系中山梨酸钾的荧光特性如表1。

从表1 可以看出，pH 对山梨酸钾的最大激发波长影响不大，最大发射波长在偏酸或偏碱条件有减小现象，且偏酸或偏碱性的条件下荧光峰值强度明显增强，尤其在碱性条件下，荧光强度增加较大。当pH 为11.5 时荧光峰值强度达到最大，是pH 为7 时的2.28 倍。因此，碱性条件将更有利于山梨酸钾的荧光检测，检测体系的pH定为11.5。

2.3 盐对山梨酸钾荧光特性的影响

在pH为11.5、质量浓度分别为0.1 g/L和10 g/L的氯化钠、硝酸钾、氯化镁、氯化钙溶液体系中，测定了质量浓度1 g/L 的山梨酸钾溶液的荧光特性，结果如表2所示。

表1 pH对山梨酸钾荧光特性的影响Tab 1 Different pH values effects on fluorescence properties of potassium sorbate

表2 离子对山梨酸钾溶液荧光特性的影响Tab 2 Ions influence on fluorescence characteristics of potassium sorbate solution

从表2可以看出，所有盐对山梨酸钾的最大激发波长和最大发射波长影响不大。质量浓度分别为0.1 g/L 和10 g/L 氯化钠的体系中，荧光峰值强度明显降低；质量浓度分别为0.1 g/L 和10 g/L 氯化镁体系中，荧光峰值强度出现小幅波动；质量浓度为0.1 g/L 氯化钙或硝酸钾的体系中，荧光峰值出现较大幅度增加；质量浓度为10 g/L氯化钙或1硝酸钾体系中，荧光峰值出现较大幅度下降。因此低含量的氯化钙和硝酸钾可能会增强山梨酸钾的荧光强度，尤其加入低含量氯化钙对荧光的增强更有利。

为了进一步了解氯化钙对山梨酸钾的荧光特性影响，又实验了质量浓度分别为0.05、0.2、0.5 g/L的氯化钙体系中山梨酸钾的荧光特性，结果都不能像加入质量浓度0.1 g/L 氯化钙和硝酸钾时，荧光峰值大幅度的增加。因此，检测体系确定为pH 为11.5，体系中质量浓度0.1 g/L 的氯化钙，激发波长358 nm、发射波长458nm。

2.4 标准曲线、检出限、精密度

山梨酸钾的标准曲线见图3。

图3 山梨酸钾的标准曲线Fig 3 Standard curve of potassium sorbate

从图3 可以看出，山梨酸钾的质量浓度在0.01～1 g/L 时与荧光强度呈良好的线性关系，线性方程为（相关系数0.997 6）：

If=1 863ρ/(g·L-1)+41.9。

对为质量浓度0.1 g/L 的山梨酸钾溶液进行12次平行测定，计算方法的检出限（ρL）为6.7 mg/L，相对标准偏差（RSD）为0.47%。

2.5 实际样品的测定

在优化的检测条件下，以鸡尾酒为样品，进行了加标回收实验，结果见表3。

表3 鸡尾酒中山梨酸钾的加标回收率Tab 3 Recovery rate of potassium sorbate in Cocktails

从表3可以看出，在鸡尾酒中山梨酸钾的加标回收率在92.66%～96.40%，符合分析要求。

3 结 论

在pH 为11.5、质量浓度0.1 g/L 的氯化钙体系中，山梨酸钾具有良好的荧光特性，最大激发波长、最大发射波长分别为358、458 nm。在优化的检测体系和条件下，荧光分光光度法可以实现样品中山梨酸钾含量的测定，检出限（ρL）为6.7mg/L，相对标准偏差（RSD）为0.47%，加标回收率在92.66%～96.40%，样品的前处理方法简单，检测快速、精密度高。

建立的荧光检测方法，成功用于鸡尾酒样品中山梨酸钾的测定。