【理学论文】气相色谱法测定几种市售饮料中的山梨酸含量

 摘要:食品防腐剂是一种重要的食品添加剂，它一方面能有效地解决食品在加工、储存过程中因微生物"侵袭"而变质的问题，延长食品的保存期，满足人们的生活需要，但同时也会给人们带来各种各样的食品安全隐患。因而快速高效地检测出食品中防腐剂的含量就显得尤为重要。目前国内主要采用气相色谱法和高效液相色谱法检测食品中防腐剂的含量。

　　本文选用气相色谱法测定了三种市售饮料中的防腐剂山梨酸含量，主要对饮料中的山梨酸提取条件进行摸索，利用常用的萃取法提取饮料中的山梨酸，经过探索采用乙醚石油醚作为混合萃取剂，取得良好的效果其回收率为111.29%。

关键词：防腐剂；山梨酸；气相色谱法

On the determination of sorbic acid in beverage several city gas chromatography

Abstract

Food antiseptic agent is a kind of important food additives, on one hand it can effectively solve the problem of food in the processing, storage process because of microbial "invasion" and the deterioration of the problem, prolong the retention period of food, meet the needs of people's life, but also bring all kinds of food safety problems of different kind of people. It is very important so quickly and efficiently detect the content of food preservatives. At present, the gas chromatography and high performance liquid chromatography detection of food preservative content.

In this paper, three kinds of preservatives sorbic acid content in soft drinks was determined with gas chromatography, the acid extraction conditions of Yamanashi drinks were groping, extraction of sorbic acid in beverage by extraction method commonly used, after exploring the use of ether petroleum ether as extractant, achieved good results and the recoveries were 111.29%.

　　　Keywords: preservatives; sorbic acid; gas chromatography

目录

第1章 前 言 - 3 -

1.1食品中主要的防腐剂 - 3 -

1.1.1山梨酸 - 3 -

1.1.2苯甲酸 - 4 -

1.2食品防腐剂的作用机理 - 4 -

1.3食品中防腐剂的测定方法 - 4 -

1.4本课题的主要研究内容 - 4 -

第2章实验部分 - 5 -

2.1仪器与药品 - 5 -

2.1.1实验药品 - 5 -

2.1.2实验仪器 - 5 -

2.2标准溶液的配制及标准曲线的绘制 - 5 -

2.2.1 1 mg/mL山梨酸标准溶液的配制 - 5 -

2.2.2标准母液的稀释 - 5 -

2.2.3山梨酸标准曲线的绘制 - 6 -

2.3萃取效果的探索 - 6 -

2.3.1山梨酸标准萃取备用母液的配制 - 6 -

2.3.2回收率测定 - 6 -

2.4待测样中山梨酸含量的测定 - 6 -

2.4.1待测样的萃取 - 6 -

2.4.2待测样中山梨酸含量的测定 - 6 -

2.4.3各待测样密度的测定 - 7 -

第3章数据处理及结论 - 7 -

3.1分析结果的计算与表达 - 7 -

3.1.1山梨酸标准曲线的绘制 - 7 -

3.1.2 回收率测定 - 8 -

3.1.3待测样的测量 - 9 -

3.2结论 - 10 -

主要参考文献： - 12 -

致谢 - 13 -

　　　

气相色谱法测定几种市售饮料中的山梨酸含量

第1章 前 言

　　　自从巴斯德发现了葡萄酒变质的秘密后，人类就开启了用科技手段来保存自己食物的新篇章。"防腐剂"这一群族应运而生。随着社会文明的不断推进，人们对食品的安全性越来越重视。尤其是在今天的中国，经历了几次重大的食品安全风波后，国人的食品安全意识已达到前所未有的高度。食品防腐剂自然成为人们关注的大项之一。目前国际上公认的安全性较好的食品防腐剂有：山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸、丙酸钙等。

　　　

　　　其中山梨酸、苯甲酸、脱氢乙酸是食品工业中常用的防腐剂。我国卫生标准规定了各自检测的方法[1]。食品防腐剂主要是破坏微生物的细胞膜，从而抑制微生物的发育和繁殖，从而达到防腐的效果[2]。但过量的防腐剂也会对人体细胞产生不同程度的损害。因此建立一种快速、准确的检测食品中防腐剂的方法显得尤为重要。本课题针对此选用气相色谱法检测食品中的防腐剂，它符合了快速、准确、重现性好的特点。

1.1食品中主要的防腐剂

1.1.1山梨酸

　　　山梨酸（Sorbic Acid)白色或类白色针状结晶,，分子式C6H8O2化学名为2，4-己二烯酸，分子量为112，是一种结构特殊的不饱和有机酸。由于其结构中有共轭双键，所以其化学反应活性较高，易于加成、酯化、脱羧及共聚反应[3]。熔点133℃-135℃，35沸点228℃（已分解）。难溶于水，其钠盐易溶于水，易溶于酒精、乙醚、丙二醇等有机溶剂[4]。它对人体有微弱的毒性，是我国规定可以使用的食品防腐剂之一。

1.1.2苯甲酸

　　　苯甲酸（Benzoic Acid)是白色颗粒或结晶性粉末，分子式为C7H6O2,分子量为122，常温下难溶于水，但溶于热水和乙醇、氯仿[5]。苯甲酸对人体较安全也是我国规定可以使用的食品防腐剂。

1.2食品防腐剂的作用机理

　　　防腐剂的种类较多，作用方式不一，有些到现在为止还没有搞清楚起作用本质。但概括起来，防腐剂作用机理主要由以下几个方面[6]：

　　　能使微生物蛋白质凝固或变性，从而干扰其生长和繁殖；

　　　改变细胞膜、细胞壁的渗透性，使微生物体内的酶类和代谢物溢出细胞，导致其失活；

　　　进入生物体的酶系，抑制酶的活性，破坏其正常代谢；

　　　对微生物细胞原生质部分的遗传机制产生影响。

山梨酸的结构与微生物喜嗜的葡萄糖结构类似，故山梨酸可以渗透微生物的细胞壁，进入其细胞内，并利用自身的双键与半氨酸的硫氢基发生加成反应而破坏含有硫氢基的酶类。

许多学者对苯甲酸的防腐机理从不同角度进行探讨，发现苯甲酸能够阻碍霉菌和细菌对氨基酸的吸收，并使基质传输和氧化磷酸化作用的电子传输系统失调，能抑制多种微生物细胞的呼吸酶系的活性，并对乙酰酶的缩合反应有强的阻碍作用。

1.3食品中防腐剂的测定方法

测定饮料中山梨酸、苯甲酸含量主要有气相色谱法和高效液相色谱法[7]。

1.4本课题的主要研究内容

山梨酸标准液的配制。

山梨酸标准曲线的绘制。

最佳萃取方案的探索及回收率的测定

待测样的测定及与国家标准的比较

第2章实验部分

2.1仪器与药品

2.1.1实验药品

石油醚（分析纯），乙醚（分析纯），氢氧化钠溶液（1 mol/L），盐酸(1 mol/L),PH试纸，蒸馏水，山梨酸标准品（固体），某品牌饮料甲，某品牌饮料乙，某品牌饮料丙。

2.1.2实验仪器

GC4000A气相色谱仪，电子天平，分液漏斗，25 mL移液管，10 mL移液管， 2 mL移液管，铁架台，铁圈，100 mL容量瓶，100 mL烧杯，100 mL量筒，玻璃棒，10 mL比色管，100 mL锥形瓶。

2.2标准溶液的配制及标准曲线的绘制

2.2.1 1 mg/mL山梨酸标准溶液的配制

准确称取0.1000 g山梨酸晶体于100 mL的小烧杯中，加入石油醚-乙醚混合溶剂40 mL（体积比3:1）常温下用玻璃棒搅拌待完全溶解后移入100 mL的容量瓶中定容，而后转移至试剂瓶中用玻璃塞塞紧，贴好标签备用。

2.2.2标准母液的稀释

把1 mg/mL的标准母液稀释为50 µɡ/mL、100 µɡ/mL、150 µɡ/mL、200 µɡ/mL、250 µɡ/mL的具有浓度梯度的子标准溶液。把此标准溶液用10mL比色管定容贴好标签备用。

2.2.3山梨酸标准曲线的绘制

采用柱箱温度为170 ℃、气化室温度为230 ℃，检测器温度为230 ℃ 保护温度为250 ℃，载气压力为0.2 Mpa的色谱条件进样。毛细管色谱柱型号为FFAP。先进几次样，待仪器稳定后每个浓度梯度进样8次，选取稳定性较好的几组数据用excel做标准曲线。

2.3萃取效果的探索

2.3.1山梨酸标准萃取备用母液的配制

　　　准确称取0.1000 g山梨酸晶体于100 mL的小烧杯中，加入40 mL去离子水、1 mol/L的氢氧化钠2 mL（溶液显碱性即可）常温下用玻璃棒搅拌待完全溶解后移入100 mL的容量瓶中定容，而后转移至试剂瓶中用玻璃塞塞紧，贴好标签备用。

2.3.2回收率测定

用上述母液配成200 µɡ/mL的山梨酸标准溶液5份，定容至100 mL。分别编组为A、B、C、D、E（E组作为备用组）。A、B、C、D各萃取2次、4次、6次、8次每次萃取时间大约十分钟，最后进样比较各组的萃取效率。结果显示D组回收率满足要求。

2.4待测样中山梨酸含量的测定

2.4.1待测样的萃取

分别取" 某品牌饮料甲"、"某品牌饮料乙"、"某品牌饮料丙"三种饮料100 mL按2.3.2中D组方式萃取，取各萃取液10 mL与比色管中，塞好玻璃塞贴好标签备用。

2.4.2待测样中山梨酸含量的测定

在GC5000A工作站上建立好组分表，采用柱箱温度为170 ℃、气化室温度为230 ℃ 检测器温度为230 ℃，保护温度为250 ℃，载气压力为0.2 Mpa的色谱条件进样。每组待测样进10-16次，除去有明显偏差的数据而后分析（由于进样时发现个饮料山梨酸含量较大，把各待测样稀释为原来的两倍继续进样）。

2.4.3各待测样密度的测定

　　由于国家标准是以0.2 g/kg为单位来衡量食品中防腐剂的含量标准的[1]，所以为了把实验所测各饮料防腐剂含量的结果与国家标准进行比较，需要把各饮料的密度测出来。准备三个干燥的100 mL的锥形瓶贴上标签在电子天平上量取各自的质量，量取三种饮料各50.00 mL于对应的锥形瓶中，用电子天平量取各自质量。最后求出各饮料的质量，进而求出各自密度。

第3章数据处理及结论

3.1分析结果的计算与表达

3.1.1山梨酸标准曲线的绘制

表3-1 绘标准曲线的原始数据

浓度 / µɡ/mL 50 100 150 200 250

峰面积A 1112 2080 3450 4430 5957

图1山梨酸标准曲线

3.1.2 回收率测定

表2萃取次数与萃取效率的比较

萃取次数 2 4 6 8

回收率 44.55％ 60.63％ 76.12％ 111.29％

当萃取8次时回收率达到1 11.29％，证明此方法可行。

3.1.3待测样的测量

表3各待测样含量测定的原始数据 单位（µɡ/mL）

项目

进样次数 1 2 3 4 5 6 平均值

某品牌饮料甲 210.63 212.98 204.47 218.18 208.44 216.49 211.865

某品牌饮料乙 200.80 209.55 210.50 214.63 204.76 198.90 206.523

某品牌饮料丙 159.46 152.57 153.67 147.53 160.87 159.63 155.621

表4各待测样的密度

样品 某品牌饮料甲 某品牌饮料乙 某品牌饮料丙

密度 / g/mL 1.12 1.11 1.09

表5 各待测样品的含量

样品 某品牌饮料甲 某品牌饮料丙 某品牌饮料丙

山梨酸含量 / µɡ/mL 413.05 423.73 311.24

山梨酸含量 / g/kg 0.37 0.38 0.29

3.2结论

　　通过对食品中防腐剂山梨酸的测量有助于探索快速高效测定食品中防腐剂的方法，今后食品中防腐剂含量测定的研究方向应该是使测定方法更方便、更快捷、更准确并且重现性好。本实验所测的几种饮料中山梨酸的含量均呈现不同程度的超于国家标准（国家标准中对山梨酸在饮料中规定最大不超过0.20g/kg），这不得不使我们对我们的食品安全问题投入更多的关注。

主要参考文献：

[1]GB2670--1996食品添加剂使用卫生标准[S]

[2]王书红.四种食品防腐剂检测方法的研究[D] 西南大学 2009:19

[3]王多仁，山梨酸的开发与应用[J] 综述与评述2007,10（10）：5--6

[4]王亚飞 ，王志力食品防腐剂山梨酸的合成[J] 黑龙江八一农垦大学学报，2006,18（1）：67--69

[5]何计国食品卫生学[M]北京：中国农业大学出版社2002：205

[6]牟冠文，食品中防腐剂的检测与评价[D]大连理工大学 2006:4

[7G B/T5009--99.26食品中山梨酸、苯甲酸的测定方法，食品卫生检验方法理化部分 北京：中国标准出版社 1997：139--141

致谢

　　　随着最后一步实验操作的完成我的毕业论文实验部分做完了，我的大学也伴随着那个动作的结束而接近了尾声。大学四年，酸甜苦辣、跌跌撞撞，一路走来感触良多。在大学的四年里每一年都能感觉得到自己变了。"不确定性"这个令青年感到迷茫又觉得幸运的词作为标签贴在我的身上，我带着它离开我的母校······

　　　在离开之前，我的最后一门必修课就是毕业论文的设计。能在吴小说老师的指导下完成了它我感到非常幸运。吴老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我毕生的学习楷模。在整个做毕业论文的过程中，吴老师是帅，我是兵。吴老师给我定了个大的基调，方向性问题由她给我掌舵，使我在不至于走太多的弯路。在此我衷心的感谢老师对我的帮助--谢谢您吴小说老师。 由于我的笨拙在实验过程中给吴老师添了许多麻烦，吴老师总是耐心的给予我以帮助，常常使我有醍醐灌顶的感觉，吴老师诲人不倦的教学态度非常值得我学习。

　　　在此论文完成之际，一种强烈的成就感涌入我的心头：我终于在吴老师的帮助下完成了我认为颇有意义的毕业设计。在次再一次对吴老师表示感谢，同时也非常感谢那些在论文设计过程中给予我帮住的其他老师和同学，也非常感谢学校给我提供良好的做毕业论文的环境

最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在论文设计中被我引用或参考的论著的作者。