本章学习重点：
了解食品添加剂的分类及测定的意义；
熟悉各类食品添加剂测定方法的原理及应用。
13.1概述
按照GB 2760-2011《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》的规定，食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或者天然物质。食品添加剂种类繁多，据统计，国际上目前使用的食品添加剂种类已达14000种，其中直接使用的大约为4000种，常用的有1000多种。而我国2011年批准使用的食品添加剂在2000种以上。
食品添加剂作为一类外来物质，不论是其本身生产工艺中带入的少量有害杂质还是添加剂本身（尤其是合成食品添加剂）都可能对人体健康带来一定的危害，如具有一定的急性毒性，甚至具有慢性毒性、致癌、致畸及致突变等各种潜在的危害。此外，食品添加剂的超范围、超标准、重复、多环节使用、违法违禁使用，以及不断增加的食品添加剂新种类已成为目前食品行业存在的客观问题。为充分发挥食品添加剂对食品工业的促进作用，同时保障食品的质量安全，保障人体身体健康，需要规范食品添加剂的使用，同时需要通过检测手段对食品中添加剂的含量进行检测，然后与标准进行判断，判断其安全性。
13.2防腐剂的测定
目前，测定防腐剂的方法主要有：气相色谱法、薄层色谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳等。其中，气相色谱法因具有较高的灵敏度和分离度而成为检测防腐剂最重要的分析手段之一。
13.2.1苯甲酸及苯甲酸钠的测定
苯甲酸又称为安息香酸，为白色有丝光的鳞片或针状结晶，在热空气中微挥发，于100℃左右升华，酸性条件下可随水蒸气蒸馏。苯甲酸的化学性质稳定，微溶于水，易溶于乙醇、氯仿、丙酮、乙醚等有机溶剂。苯甲酸钠为白色颗粒或晶体粉末，无臭或微带安息香气味，在空气中稳定，易溶于水和乙醇，难溶于有机溶剂。苯甲酸及苯甲酸钠作为防腐剂在食品中应用十分广泛，允许添加的食品种类繁多；在各类食品中允许添加量范围不同，其在食品中的最大使用量从0.2～2.0 g/kg不等。
检测食品中苯甲酸的方法有很多种，包括气相色谱法/高效液相色谱法(HPLC)/薄层层析法、超高效液相色谱法（UPLC）、导数光谱法、毛细管胶束电动色谱法(MECC)、镧系元素感光法、分光光度法、高效薄层层析法(HPTLC)和电势法等，国家标准采用气相色谱法、液相色谱法和薄层层析法3种。
样品处理按以下步骤进行。称取事先混合均匀的样品，置于带塞量筒中，加盐酸(1+1)酸化，用乙醚提取2次，振摇，将上层乙醚提取液吸入另一个带塞量筒中。合并乙醚提取液，用氯化钠酸性溶液洗涤2次，静止，用滴管将乙醚层通过无水硫酸钠滤入容量瓶中，加乙醚至刻度，混匀。准确吸取乙醚提取液于带塞刻度试管中，置水浴上挥发干，加入石油醚-乙醚（3+1）混合溶剂溶解残渣。
13.2.1.1气相色谱法
样品酸化后，所含的苯甲酸钠转变为苯甲酸。用乙醚提取苯甲酸，用带氢火焰离子化检测器的气相色谱仪进行分离测定，与标准系列比较定量。
气相色谱仪的操作按仪器操作说明进行。注意点火前严禁打开氮气调节阀，以免氢气逸出引起爆炸；点火后，不允许再转动放大调零按钮。此方法可同时测定山梨酸（钾）。此法的最低检出限为1.0 μg，当试样为1.0 g时，最低检出浓度为1.0 mg/kg。
13.2.1.2高效液相色谱法
将样品加热除去二氧化碳和乙醇，调节pH至近中性，过滤后进高效液相色谱仪，经反相色谱分离后，根据保留时间和峰面积进行定性和定量。
不同样品处理方法如下。
（1）汽水：称取试样，放入小烧杯中，微热，搅拌除去CO2，用氨水（1+1）调pH值至约为7，加水定容，经0.45 μm滤膜过滤。
（2）果汁类：称取试样，用氨水（1+1）调pH值至约为7，加水定容，离心沉淀，上清液经0.45 μm滤膜过滤。
（3）配制酒类：称取试样，放入小烧杯中，水浴加热除去乙醇，用氨水（1+1）调pH值至约为7，加水定容至适当体积，经0.45 μm滤膜过滤。
样品中如含有CO2、酒精时应先加热除去。富含脂肪和蛋白质的样品应除去脂肪和蛋白质，以防用乙醚提取时发生乳化。被测溶液pH值对测定和色谱柱使用寿命均有影响，pH＞8或pH＜2时影响被测组分的保留时间，对仪器有腐蚀作用，故pH以中性为宜。本法可同时测定山梨酸和糖精钠。山梨酸的灵敏波长为254 nm，但在此波长测苯甲酸、糖精钠灵敏度较低；苯甲酸、糖精钠的灵敏波长为230 nm。为照顾三种被测组分灵敏度，方法采用波长为230 nm。对共存物进行干扰试验表明：蔗糖在230 nm处无吸收，柠檬酸吸收很小，在此色谱条件下，咖啡因和人工合成色素不被洗脱，因此，这些共存物不影响苯甲酸、山梨酸、糖精钠的定性和定量测定。食品样品往往含有大量的油脂、蛋白质，对提取极为不利；如处理不干净也会污染色谱柱，影响检测工作。对于豆粉、奶粉、月饼等高油脂、高蛋白样品可用10%钨酸钠溶液作为沉淀剂，效果好些，用10%亚铁氰化钾溶液和20%醋酸锌溶液则效果更理想。
13.2.1.3薄层层析法
样品酸化后，用乙醚提取苯甲酸。将样品提取液浓缩，点于聚酰胺薄层板上，展开。显色后，根据薄层板上苯甲酸、山梨酸的比移值，与标准比较定性，并可进行定量。
薄层色谱用的溶剂系统不可存放太久，否则浓度和极性都会变化，影响分离效果，应在使用前配制。用湿法制薄层，应在水平的台面上，否则会造成薄层厚度不一致；晾干应放在通风良好的地方，无灰尘，以防薄层被污染；烘干后应放在干燥器中冷却、储存。在展开之前，展开剂在缸中应预先平衡1 h，使缸内蒸汽压饱和，以免出现边缘效应。展开剂液层高度0.5～1.0 cm不能超过原线高度，展开至上端，待溶液前沿上展至10 cm时，取出挥干。在点样时最好用吹风机边点边吹干，在原线上点，直至点完一定量，且点样点直径不宜超2 mm。本法可同时测定食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠的含量，适用于酱油、果汁、果酱。
13.2.1.4其他方法
除以上3种国家标准方法外，测定苯甲酸的常用方法还有紫外分光光度法和酸碱滴定法。其中，紫外分光光度法是利用样品中的苯甲酸在酸性条件下可随水蒸气蒸出，与样品中的非挥发组分分开，然后用硫酸和重铬酸钾溶液处理，使苯甲酸以外的其他有机物氧化分解，将此氧化后的溶液再次蒸馏，用碱液吸收苯甲酸。纯净的苯甲酸钠在225 nm处有最大吸收，测定吸光度值并与标准品比较即可计算出样品中苯甲酸的含量。酸碱滴定法则是将样品加入饱和氯化钠溶液在碱性条件下进行提取，分离除去蛋白质、脂肪等，经酸化，用乙醚提取样品中的苯甲酸，将乙醚蒸去，溶于中性醚醇混合液中，以酚酞作为指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定。
13.2.1.5几种方法的比较
紫外分光光度法检出限为1.2 μg/mL，可用于饮料、蜜饯、调味品等中的苯甲酸测定。仪器普及，方法简便，灵敏度高，分析时间短，成本低，结果准确，适于批量检测。薄层色谱法灵敏度高，但用乙醚反复提取浓缩后再进行测定，这种方式存在着费时费力，有机溶剂消耗量大，工作强度高，且易受时间、杂质等因素干扰，准确性相对较低，重现性差等缺点。高效液相色谱法、气相色谱法检出限低，快速、准确、稳定；但所需仪器设备投资大，对操作技术要求高。而且单纯的色谱法只通过保留时间进行定性，专属性和特异性较差，易产生假阳性或假阴性结果。此外，气相色谱法亦采用乙醚反复提取浓缩后再进行测定，故存在着费时费力，有机溶剂消耗量大的缺点。而液相色谱样品处理方法简单，但成分复杂的样品易出现干扰。
食品中苯甲酸检测方法已较多。但随着待测食品种类扩大和食品基质成分复杂化，来自食品中非测定成分干扰将日益增多，因此对检测样品纯化、检测手段的要求将越来越高，简单、准确、廉价、灵敏、专一、快速净化手段和检测方法将是今后的研究方向。将色谱-质谱联用，集合色谱的高分离能力和质谱的高灵敏度、极强的定性专属特异性于一体是发展的一个方向。此外，食品中苯甲酸含量的分析方法很多，选择何种方法取决于分析的对象，现在主要的方法是用于检测液体食品如酱油、果汁、乳及乳制品等。未来的发展方向是开发出适合于所有食品中苯甲酸的检测方法。
13.2.2山梨酸及山梨酸钾的测定
山梨酸，学名为2，4- 己二烯酸(CH3CH=CHCH=CHCOOH)，又名花楸酸，为无色针状结晶体粉末。对光、热具有较好的稳定性，但在空气中长期放置易被氧化着色，难溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙二醇、植物油等。山梨酸钾为白色至浅黄色鳞片状结晶或颗粒或粉末状，对于霉菌、酵母菌以及好气性细菌具有较好的抑制作用，其防腐作用的 pH 值范围为 5～6，防腐效果随 pH 值升高而降低。由于山梨酸类防腐剂安全性高、毒性小，常用作果酱、果汁、榨菜等食品的防霉剂。山梨酸及山梨酸钾在食品中应用广泛，根据GB 2760-2011，其在各类食品中的最大使用量（以山梨酸计)从0.075 g/kg到2.0 g/kg不等。
检测食品中山梨酸（盐）的方法有很多，包括气相色谱法、高效液相色谱法、分光光度计法、高效薄层层析、毛细管胶束电动色谱法等。其中气相色谱法、高效液相色谱法测定山梨酸(钾)，其原理、样品制备、所用试剂、仪器及操作都与苯甲酸的测定完全相同，只是将苯甲酸的标准储备液及标准使用液换为山梨酸(钾)。下面介绍分光光度法。
13.2.2.1硫代巴比妥酸分光光度法
提取样品中山梨酸及其盐类，经硫酸-重铬酸钾氧化成丙二醛，再与硫代巴比妥酸形成红色化合物，其颜色深浅与山梨酸含量成正比，可在530 nm处比色定量。
13.2.2.2紫外分光光度法
样品经氯仿提取后，再加入碳酸氢钠，使山梨酸形成山梨酸钠而溶于水溶液中。纯净的山梨酸钠水溶液在254 nm处有最大吸收，经紫外分光光度计测定其吸光度后即可测得其含量。
13.2.2.3几种方法的比较
分光光度法样品处理及操作简单，而气相色谱法、高效液相色谱法的优缺点与苯甲酸相同。
食品中山梨酸含量的分析方法很多，选择何种方法取决于分析的对象，现在主要的方法是用于检测液体食品如饮料、调味汁和酸奶等。未来的发展方向是开发出适合于所有食品的检测方法。
13.3抗氧化剂BHA和BHT的测定
抗氧化剂主要是为了防止食品被氧化而变质，延长食品的保质期和保鲜作用的一种食品添加剂。抗氧化剂主要用于油脂产品，种类繁多，常见的有丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)、异抗坏血酸及其钠盐等。由于过量摄入该类物质会对人体健康造成毒害，对食品中抗氧化剂的添加量作有严格限制。根据GB 2760-2011的规定，BHT及BHA在脂肪、油和乳化脂肪制品等食品中最大使用量为0.2 g/kg，在胶基糖果中最大使用量为0.4 g/kg。而PG、TBHQ在允许使用的食品中的最大使用量则分别为0.1 g/kg、0.2 g/kg。
抗氧化剂的测定方法主要有气相色谱法、液相色谱法、分光光度法、极谱法和薄层色谱法、毛细管胶束电动色谱法、气质联用法等。
涉及BHT和BHA检测的标准主要有GB/T 23373-2009、GB/T 5009.30-2003、NY/T 1602-2008，其中GB/T 23373-2009中采用的是气相色谱法，NY/T 1602-2008采用的是高效液相色谱法，而GB/T 5009.30-2003则包括气相色谱法、薄层层析和分光光度计法。对BHA、BHT等的测定主要是针对植物油，除国家标准和行业标准中涉及的3种方法外，还有气相色谱-质谱联用法和薄层色谱法等。
13.3.1气相色谱法
试样中的BHA和BHT用石油醚提取，通过层析柱使BHA与BHT净化，浓缩后，经气相色谱分离后用氢火焰离子化检测器检测，根据试样峰高与标准峰高比较定量。
试样混合均匀，置于具塞锥形瓶中，加1～2倍石油醚（沸程为30～60℃)，放置过夜，用快速滤纸过滤后，减压回收溶剂，残留脂肪备用。称取此制备脂肪，用石油醚溶解移入层析柱上，再以二氯甲烷分五次淋洗，合并淋洗液，减压浓缩近干时，用CS2定容，该溶液为待测溶液。若试样为植物油，则称取混合均匀试样，放入烧杯中，加石油醚溶解，转移到层析柱上，再用石油醚分数次洗涤烧杯中，并转移到层析柱，用二氯甲烷分五次淋洗，合并淋洗液，减压浓缩近干，用二硫化碳定容，该溶液为待测溶液。
