對(duì)于國(guó)標(biāo)法檢測(cè)食醋中游離礦酸存在缺陷的探討

沈 瑤，史 娜，高麗華，侯彩云

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083；2.北京市食品安全監(jiān)控中心，北京100041；3.北京市食品釀造研究所，北京100050）

對(duì)于國(guó)標(biāo)法檢測(cè)食醋中游離礦酸存在缺陷的探討

沈 瑤1，史 娜2，高麗華3，侯彩云1

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京100083；2.北京市食品安全監(jiān)控中心，北京100041；3.北京市食品釀造研究所，北京100050）

針對(duì)食醋中游離礦酸檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法存在的假陽(yáng)性率較高、顯色結(jié)果不易判定等缺陷，采用數(shù)字圖像采集等手段，對(duì)試紙的最佳顯色時(shí)間、最低檢出限、適用范圍進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，并針對(duì)試紙法的應(yīng)用提出了改進(jìn)意見(jiàn)。關(guān)鍵詞：國(guó)標(biāo)法，食醋，游離礦酸，缺陷

游離礦酸系指鹽酸、硫酸、硝酸等無(wú)機(jī)酸及草酸等有機(jī)酸[1]，屬非食用物質(zhì)，常存在于工業(yè)用乙酸中。一些不法經(jīng)營(yíng)者使用工業(yè)用乙酸充當(dāng)食用乙酸添加到食醋中，以降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也將游離礦酸帶入食醋。2009年，工業(yè)用乙酸已被衛(wèi)生部列入第三批可能違法添加的非食用物質(zhì)和易濫用的食品添加劑“黑名單”中。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，游離礦酸在釀造食醋、配制食醋、冰醋酸（食品添加劑）中均不得檢出[2-4]。目前，食醋中游離礦酸的檢測(cè)主要依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的百里草酚藍(lán)試紙法及甲基紫試紙法進(jìn)行。該方法具有快速、便捷等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著測(cè)定結(jié)果假陽(yáng)性率較高、顯色結(jié)果不易辨別、試紙保存較困難[1，5]等問(wèn)題。目前針對(duì)這些問(wèn)題的討論只停留在現(xiàn)象觀察上，缺少更加深入具體的研究及數(shù)據(jù)支持。本研究通過(guò)數(shù)碼相機(jī)采集試紙法顯色信息，并通過(guò)軟件對(duì)顯色區(qū)域進(jìn)行RGB分析，更加深入地研究試紙法的原理及顯色過(guò)程；同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證了方法的檢出限及適用范圍；并對(duì)試紙法的使用提出了改進(jìn)意見(jiàn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

百里草酚藍(lán)試紙、甲基紫試紙 實(shí)驗(yàn)室依照GB/T 5009.41-2003《食醋衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法》自制；鹽酸（36%～38%）、硫酸（98%）、硝酸（65%～68%）、磷酸（≥85%）、草酸 北京化學(xué)試劑公司，分析純；食醋樣品 市售。

數(shù)碼相機(jī) 佳能公司；移液槍 上海大龍醫(yī)療設(shè)備有限公司；三角架，毛細(xì)玻璃管。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 試紙法顯色圖像的采集及分析 樣品的選擇：用兩種試紙分別檢測(cè)隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)的市售食醋100份，用肉眼比對(duì)的方法，從中篩選出顯色具有代表性的樣品，共6份（表1）。

圖像的采集：取食醋樣品，分別在百里草酚藍(lán)試紙、甲基紫上滴加適宜樣品量，從滴加樣品開(kāi)始每隔30s進(jìn)行一次圖像采集，5min后每隔1min進(jìn)行一次圖像采集，10min后每隔5min進(jìn)行一次圖像采集，共采集從滴加樣品開(kāi)始到滴加樣品30min內(nèi)的19個(gè)圖像。圖像采集環(huán)境為自然光照明，數(shù)碼相機(jī)關(guān)閉閃關(guān)燈并且固定拍攝距離、拍攝模式[6]。

表1 試紙法顯色食醋樣品基本信息列表Table 1 Basical information of vinegar sample by strips

表2 最低檢出限測(cè)定食醋樣品基本信息列表Table 2 Basical information of vinegar sample used to research minimum detectability

圖像的分析：使用PHOTO-SHOP軟件對(duì)采集的每一個(gè)圖像進(jìn)行RGB分析，并記錄R值、G值、B值[7]。

1.2.2 試紙法最低檢出限的確定 樣品的選擇：用兩種試紙分別檢測(cè)隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)的食醋樣品100份，選擇其中百里草酚藍(lán)試紙顯色為淺黃色斑點(diǎn)、甲基紫試紙顯色為紫色斑點(diǎn)的樣品?？紤]其釀造方法、總酸濃度的差別，篩選食醋樣品6個(gè)（表2）。

不同種類(lèi)游離礦酸的人為添加：分別取一定量的濃鹽酸、濃硫酸、濃硝酸、濃磷酸、草酸溶液于100mL容量瓶中，用上述食醋樣品定容，混勻，得到不同濃度梯度的人為添加游離礦酸食醋樣品[8]。其中鹽酸、硝酸、磷酸食醋溶液的濃度梯度均為0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mol/L，硫酸食醋溶液的濃度梯度為0.04、0.06、0.1、0.2、0.3、0.4mol/L。

試紙法檢測(cè)人為添加游離礦酸的食醋樣品：分別對(duì)上述食醋樣品按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行游離礦酸的檢測(cè)，對(duì)于百里草酚藍(lán)試紙出現(xiàn)紫色斑點(diǎn)判定為陽(yáng)性；對(duì)于甲基紫試紙出現(xiàn)藍(lán)色斑點(diǎn)判定為陽(yáng)性。每個(gè)樣品進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)3次，觀測(cè)人員3人，當(dāng)三人中有兩人或兩人以上判定為陽(yáng)性時(shí)，認(rèn)定為陽(yáng)性。出現(xiàn)陽(yáng)性的樣品中游離礦酸的最低濃度即為該種游離礦酸的最低檢出限[9-10]。

2 結(jié)果與討論

2.1 試紙法檢測(cè)食醋中游離礦酸最佳觀測(cè)時(shí)間的確定

2.1.1 肉眼分析 通過(guò)肉眼觀察，隨著時(shí)間的推移，6個(gè)樣品百里草酚藍(lán)試紙的顯色結(jié)果隨樣品的不斷蒸發(fā)而呈現(xiàn)不斷變淡的趨勢(shì)。在整個(gè)顯色變化的過(guò)程中，雖然色調(diào)的變化并不明顯，但不同種類(lèi)食醋在試紙上的顯色是多樣的，可見(jiàn)單通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中描述的“紫色”、“黃色”、“淡黃色”來(lái)區(qū)分顯然不夠明確。隨著時(shí)間的推移，甲基紫試紙的顯色結(jié)果隨時(shí)間幾乎沒(méi)有變化。

2.1.2 RGB分析（百里草酚藍(lán)試紙） R值變化情況（圖1）：隨著時(shí)間的推移，R值的變化幅度不大，均在10以?xún)?nèi)。15min后試紙顯色基本穩(wěn)定，20min后試紙基本干透。G值變化情況（圖2）：隨著時(shí)間的推移，G值的變化幅度較大。在10min之前，G值呈現(xiàn)總體上升趨勢(shì)；10～15min，G值變化較為緩慢；20min后試紙基本干透。此外，將肉眼觀察結(jié)果與G值大小進(jìn)行對(duì)照，發(fā)現(xiàn)G值越低，通過(guò)肉眼觀察樣品顯色越紫，即G值可以間接反映試紙的顯色情況。B值變化情況（圖3）：隨著時(shí)間的推移，B值的變化幅度較大，且大于G值。在10min之前，不同樣品B值變化趨勢(shì)不同。樣品1和樣品6，B值呈現(xiàn)總體上升趨勢(shì)，樣品2～樣品5，B值呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，極值點(diǎn)分別出現(xiàn)在5、7、5、4min；在10～15min，B值變化較為緩慢；20min后試紙基本干透。

圖1 R值隨時(shí)間變化圖Fig.1 Display the trend of R value over time

圖2 G值隨時(shí)間變化圖Fig.2 Display the trend of G value over time

當(dāng)R值不變，G值、B值同時(shí)增加時(shí)，顯色向偏紅發(fā)展；當(dāng)R值不變，G值增加，B值減少時(shí)，顯色向偏黃發(fā)展，故綜合分析，在測(cè)定最初的10min內(nèi)，樣品1和樣品6呈現(xiàn)出相同的顏色變化趨勢(shì)，樣品2～樣品5呈現(xiàn)出相同的顏色變化趨勢(shì)。這一現(xiàn)象可以通過(guò)百里草酚藍(lán)試紙的測(cè)定原理來(lái)解釋。

堿性百里草酚藍(lán)試紙的測(cè)定原理為：食醋與試紙接觸后首先發(fā)生顯色反應(yīng)，接著食醋中的酸與試紙中的堿發(fā)生中和反應(yīng)，在這一變化過(guò)程中試紙的顏色由紫變黃，若食醋中含有過(guò)多游離氫離子，則試紙不變黃，一直呈現(xiàn)紫色。

對(duì)于樣品1，該食醋中有機(jī)酸含量較為豐富，初始pH較高，故試紙一直呈現(xiàn)黃色，樣品6則與其恰恰相反，該食醋中含有游離礦酸，初始pH較低，故試紙一直呈現(xiàn)紫色。樣品2～樣品5中有機(jī)酸種類(lèi)并不豐富，初始pH較樣品1低，故試紙先略顯紫紅色，隨著時(shí)間的推移試紙又逐漸變?yōu)辄S色。

綜上所述，選擇滴加樣品后15min對(duì)樣品進(jìn)行觀察，此時(shí)中和反應(yīng)已基本完成，試紙顯色也基本穩(wěn)定。

圖3 B值隨時(shí)間變化圖Fig.3 Display the trend of B over time

2.2 由RGB值變化分析試紙法檢測(cè)食醋中游離礦酸假陽(yáng)性率高的原因

通過(guò)試紙顯色過(guò)程中RGB值的變化分析可以看出，觀察試紙顯色的時(shí)間點(diǎn)的確定對(duì)結(jié)果判定的影響較大，過(guò)早觀察顯色結(jié)果可能會(huì)造成誤判為陽(yáng)性。

被檢樣品滴加量過(guò)大，也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，提高假陽(yáng)性率。

此外，相比較釀造食醋，配制食醋的測(cè)定出現(xiàn)假陽(yáng)性的可能性較大；相比較低酸度食醋，高酸度食醋的測(cè)定出現(xiàn)假陽(yáng)性的可能性較大。而市售白醋通常既是配制食醋又具有較高的酸度，該類(lèi)食醋體系緩沖性差，酸度過(guò)高，故較易在檢測(cè)中出現(xiàn)假陽(yáng)性。

2.3 試紙法檢測(cè)食醋中游離礦酸最低檢出限的確定

不同種食醋加入不同濃度游離礦酸后的測(cè)定結(jié)果如表3所示。對(duì)于每一個(gè)樣品，百里草酚藍(lán)試紙與甲基紫試紙的靈敏度不同，百里草酚藍(lán)試紙比甲基紫試紙更為敏感。

對(duì)于不同種類(lèi)樣品，同種試紙的最低檢出限存在差異，對(duì)于固態(tài)釀造食醋試紙最低檢出限高于配制食醋，且不同的釀造食醋之間也有差異。這可能與食醋體系的成分組成，特別是有機(jī)酸組成有關(guān)。有機(jī)酸組成越復(fù)雜，體系緩沖能力越好，試紙的最低檢出限越高。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指出，百里草酚藍(lán)試紙的檢出限為5μg，這一檢出限，與樣品6的最低檢出限測(cè)定結(jié)果基本吻合。

對(duì)于不同種類(lèi)游離礦酸，同種試紙的最低檢出限基本相同，沒(méi)有區(qū)分性。

表3 不同種類(lèi)試紙最低檢出限（mol/L）Table 3 The minimum detectabilities of different strips（mol/L）

3 結(jié)論

本研究初步確定了試紙法在使用過(guò)程中的關(guān)鍵控制步驟——試紙顯色時(shí)間，在滴加適量樣品后15min對(duì)試紙顯示進(jìn)行觀察可以在一定程度上避免結(jié)果判定出現(xiàn)假陽(yáng)性。進(jìn)一步探討了試紙法測(cè)定食醋中游離礦酸的最低檢出限，實(shí)驗(yàn)表明，百里草酚藍(lán)試紙的靈敏度高于甲基紫試紙，且不同種類(lèi)食醋對(duì)試紙的敏感度不同，無(wú)色配制食醋對(duì)試紙最為敏感。

試紙法由于具有快速簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，在食品安全快速檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用?？焖贆z測(cè)僅對(duì)食品進(jìn)行初步篩查，因此盡管百里草酚藍(lán)試紙的檢測(cè)結(jié)果可能出現(xiàn)假陽(yáng)性，但還是比靈敏度較低的甲基紫試紙更適用于快速檢測(cè)。

對(duì)不同種類(lèi)的食醋，即復(fù)雜程度不同的乙酸緩沖體系，簡(jiǎn)單地通過(guò)試紙顯色來(lái)判斷氫離子是否增加，進(jìn)而判斷食醋中是否含有成分、組成本來(lái)就不確定的游離礦酸，檢測(cè)原理本身存在著較為粗糙簡(jiǎn)單的弊端。對(duì)于食醋中是否含有游離礦酸僅通過(guò)試紙法的初步篩選，結(jié)果并不十分可靠。建議建立更加精確的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法，如液體閃爍法、2H核磁共振法、13C-同位素比質(zhì)譜分析法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、高效液相指紋圖譜法等[11-14]，并健全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)經(jīng)試紙法篩選的樣品進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)室儀器方法驗(yàn)證，以完善檢測(cè)機(jī)制。

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Study on the limitation of GB method on detection of free mineral acid in vinegar

SHEN Yao1，SHI Na2，GAO Li-hua3，HOU Cai-yun1
（1.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China；2.Beijing Municipal Center for Food Safety Monitoring，Beijing 100041，China；3.Beijing Food Brewing Institute，Beijing 100050，China）

Some limitations were found in GB method on detection of free mineral acid in vinegar，like high falsepositive rate，hard to decide the results and so on.In this paper，the optimal time to decide the results，the minimum detectability and the applicable using scope were researched and some improved suggestions were put forward.

GB method；vinegar；free mineral acid；limitation

TS207.3

A

1002-0306（2012）03-0326-04

2011－01－18

沈瑤（1986-），女，碩士，研究方向：食品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)。

北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)2010年科技計(jì)劃項(xiàng)目（D101110047710001）。