食品中甲醛的熒光檢測方法研究

山 萌

(西安外事學(xué)院， 陜西 西安 710077)

1 引言

食品安全問題是國家重視的焦點之一，現(xiàn)在人們對生活質(zhì)量的注視越來越高，所以食品安全檢測技術(shù)對保障食品安全起著舉足輕重的作用?，F(xiàn)今社會當(dāng)中人們都不再追求量的要求，更多的是追求質(zhì)的突破，追求味覺上的提高，加入甲醛后不僅能使食物的味道變得更加可口，而且也可以時食物增白，尤其是一些水發(fā)食物，例如：水發(fā)魷魚、腐竹、米粉、粉絲等產(chǎn)品。長期接觸甲醛氣體可引起排汗不規(guī)律、頭痛、乏力、心悸、體溫變化、失眠、紅腫、皮炎、濕疹等,現(xiàn)今社會，關(guān)于食品中甲醛的檢測方法有很多種，例如：分光光度法、滴定法、氣相色譜法、液相色譜法、流動注射法、極譜法等方法。

1.1 研究背景

在科技發(fā)達(dá)的今天，人們在化學(xué)方面有了越來越多的成就和發(fā)展，但這也是有利也有弊的，尤其是現(xiàn)在違法的商家越來越多，違法超標(biāo)的添加劑，例如：甲醛、蘇丹紅、吊白塊等有毒化學(xué)成分，就甲醛這種物質(zhì)來說，近幾年來有關(guān)甲醛的食品安全事故頻頻發(fā)生，如2008年10 月查出的螃蟹和銀魚中加入甲醛; 2012 年5月，山東白菜噴甲醛用于保鮮等[1]。甲醛是一種有毒的物質(zhì)，在剛裝修完的房子里都會有很大甲醛氣味，嚴(yán)重的情況都會對人的身體造成傷害，如果這種有毒物質(zhì)直接出現(xiàn)在食物當(dāng)中，將會給人的身體帶來很大的傷害，研究更多的方法檢測食品中的甲醛刻不容緩。進(jìn)一步改變方法，讓一些更靈敏、更簡便方法普及到更多家庭中，方便人們自行檢測食品中的甲醛含量。目前食品中甲醛含量檢測的方法大致可歸納為分光光度法、色譜法、電化學(xué)法、熒光法、催化動力學(xué)法，其中最常用的是分光光度法和色譜法[2]。有的文獻(xiàn)當(dāng)中會用間苯三酚作為顯色劑通過流動注射分光光度法測定食品中的甲醛[1]。

1.2 食品中甲醛的來源

1.2.1 天然存在的來源 天然食品中大部分都會含有甲醛，因為甲醛是細(xì)胞代謝的中間產(chǎn)物，甲醛的主要來源是動植物生長過程中的細(xì)胞代謝，但是只會產(chǎn)生微量的甲醛，并且最后這些甲醛會在體內(nèi)快速轉(zhuǎn)化為甲酸，然后從呼吸系統(tǒng)和尿液中排出，不會損害到人的身體。

1.2.2 人為添加 甲醛多數(shù)存在于水發(fā)食品中，因為甲醛的作用可以增白食物、改善食物的口感并且還具有防腐的作用，所以在市場中甲醛被很多不法分子加到水發(fā)食物中，以求個人經(jīng)濟(jì)利益達(dá)到最大化。市場中常見的水發(fā)食物含有甲醛的有：魷魚、腐竹、田螺肉、魚肚等。

甲醛還被添加在面粉或是米粉等白色食物當(dāng)中，例如：吊白塊被添加在米粉里，用來增加色度，也為了改善食物口感。在過去的檢查中，不僅在面粉和米粉中含有甲醛，蘑菇、香菇、粉絲，干魷魚絲當(dāng)中也含有甲醛。

食品在加工和儲存時，很有可能某一部分的設(shè)備受到化學(xué)、物理等因素的影響自動氧化分解出甲醛等物質(zhì)。發(fā)酵性食品中，例如：酒、果醋、面包、酸奶等物質(zhì)，糖和氨基酸發(fā)生麥拉徳反應(yīng)、脫水和熱解反應(yīng)均可使碳-碳鍵的斷裂生成甲醛、乙醛、丁醛、酮等多種羧基化合物[3]，這些物質(zhì)的生成與發(fā)酵食品的風(fēng)味有關(guān)。

1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.3.1 國內(nèi)現(xiàn)狀 李軍用液相熒光色譜法測定啤酒中的甲醛含量，該實驗中探究了優(yōu)化條件：往啤酒里面加入三分之一該體積的乙酰丙酮溶液，置于80℃的恒溫水浴中加熱10 min，在熒光光度計中以激發(fā)波長為419.4 nm和發(fā)射光譜為505.5 nm對該反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熒光檢測。

用HPLC來測定甲醛時，將甲醛與2,4-二硝基苯肼反應(yīng)生成衍生物，用有機溶劑對該產(chǎn)物進(jìn)行萃取，然后蒸發(fā)和濃縮，再用甲醇對其進(jìn)行稀釋，最后再對其進(jìn)行色譜分析，液相色譜法的特點有靈敏度高，效率高,選擇性好,不受樣品的顏色干擾等優(yōu)點[4]。

華紅慧采用乙酰丙酮分光光度法檢測了水發(fā)產(chǎn)品和香菇中的甲醛，將反應(yīng)條件優(yōu)化后，大大提高了乙酰丙酮分光光度法的靈敏性和準(zhǔn)確性。測定低限可達(dá) 0.1 mg·kg-1，改進(jìn)后的乙酰丙酮分光光度法能夠準(zhǔn)確測定水發(fā)產(chǎn)品中的甲醛含量，具有較好的應(yīng)用前景[5]。

1.3.2 國外現(xiàn)狀 S.T.Girousi等人研究了一種檢測水中甲醛的方法，這種方法的原理是：甲醛和3,4-二氨基苯甲醚在堿性乙醇的水溶液中反應(yīng)后得到了強熒光希夫堿，該方法的檢出限為0.6 mg·L-1，回收率達(dá)到93%，此種方法更加簡單和靈敏。

Audy Baker等利用熒光分析檢測了水體中的有機物質(zhì)。基于酸性質(zhì)中，肼與羅丹明 6G 反應(yīng)，增強了熒光強度，唐堯基還探究了一種熒光法測定痕量肼的新方法[6]。

筆者采用了熒光法測定甲醛的含量，利用甲醛和乙酰丙酮在乙酸銨溶液的緩沖作用下，可以生成一種有熒光強度的吡啶物質(zhì)，將不同濃度梯度下甲醛標(biāo)準(zhǔn)液與乙酰丙酮反應(yīng)后測其熒光強度，然后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，最后再測食品中的甲醛含量。

2 實驗部分

2.1 實驗原理

甲醛與乙酰丙酮在乙酸銨緩沖溶液下反應(yīng)生成3，5-二乙?；?1，4-二氫-2，6-二甲基吡啶,該產(chǎn)物的相對熒光強度在一定范圍內(nèi)與甲醛濃度成正比[7,8]。

2.2 儀器與藥品

儀器：RF-5301PC熒光分光光度計， 10 mL比色管、100 mL容量瓶。

溶液：甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液(10μg·mL-1)、乙酰丙酮溶液、乙酸銨、乙酸。

2.3 配置溶液

2.3.1 配置甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液

第一步：取2.8 mL的37%～40%的甲醛溶液于1L容量瓶中，加水至刻度進(jìn)行定容并且搖勻。

第二步：取10 mL第一步中的溶液于100 mL容量品中，加水至刻度進(jìn)行定容并且搖勻。

第三步：再取1 mL第二步中的溶液于100 mL容量瓶中，加水至刻度進(jìn)行定容并且搖勻。

由以上方法得出甲醛標(biāo)準(zhǔn)液的濃度為(10 μg·mL-1)。

2.3.2 乙酰丙酮溶液 稱取大約15 g(15.05 g)的乙酸銨藥品于燒杯中，將其溶解，溶解后的溶液轉(zhuǎn)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，搖勻后，加水至刻度后以備用 。

3 結(jié)果與討論

3.1 溫度條件(定量反應(yīng)物濃度)

第一步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度，再次搖勻后置于室溫下進(jìn)行反應(yīng)5 min。

第二步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度后，再次搖勻后置于50℃水浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)5 min。

第三步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度后，再次搖勻后置于75℃水浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)5 min。第四步：取三支比色管，分別加入0.5、1.0、1.5、2.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于4支比色管中，分別再加入2 mL的乙酰丙酮溶液后搖勻后，加水至刻度后，再次搖勻后置于沸水中進(jìn)行反應(yīng)5 min。

實驗結(jié)論：根據(jù)生成物變成黃色透明溶液的速率，發(fā)現(xiàn)置于沸水中的反應(yīng)速率要快于在50℃水浴和75℃的水浴中的反應(yīng)速率，更快于在室溫下的反應(yīng)速率。

3.2 乙酰丙酮用量(定量甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液)

取2 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于6支比色管中，再分別加入0,5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL乙酰丙酮溶液搖勻后，加水至刻度再次搖勻，搖勻后置于沸水浴中5 min。

實驗結(jié)論：根據(jù)生成物變成黃色透明溶液的程度，發(fā)現(xiàn)乙酰丙酮溶液的用量最佳為2 mL。

3.3 激發(fā)光譜與發(fā)射光譜

用RF-5301PC熒光分光光度計對所測的溶液樣品進(jìn)行激發(fā)光譜與發(fā)射光譜掃描,得到最大激發(fā)光譜Ex=350 nm,最大發(fā)射光譜Em= 510 nm，如圖1和圖2。

圖1 最大激發(fā)光譜

圖2 最大發(fā)射光譜

如圖1和圖2所示，可以觀察出對樣品溶液進(jìn)行掃描，可得出：Ex=350 nm，Em= 510 nm。

3.4 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.4.1 反應(yīng)步驟 吸取甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液于比色管中,再在各管中加入重蒸餾水將其稀釋，搖勻后再加入乙酰丙酮溶液,充分反應(yīng)后置于沸水浴中加熱 ,冷卻后測定相對熒光強度。以甲醛的濃度為橫坐標(biāo),相對熒光強度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分別取9支比色管，分別加入0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，加水至8 mL,最后再加入2 mL乙酰丙酮溶液，搖勻后加水至刻度再次搖勻后置于沸水浴中加熱5 min后拿出冷卻。

3.4.2 測定熒光強度 在熒光光度計中測9支比色管中溶液的熒光強度，在測定時激發(fā)光譜和發(fā)射光譜分別為Ex=350 nm,Em=510 nm,從而在熒光分光光度計上測出其熒光強度，得到熒光光譜圖如圖3。

由圖3所測出熒光強度做出以甲醛含量為橫坐標(biāo)，相對熒光強度為縱坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，繪制后的圖4如下。

如圖3所示，不同濃度梯度下甲醛標(biāo)液與乙酰丙酮反應(yīng)后的產(chǎn)物所測得的熒光強度也不同，熒光強度與甲醛濃度呈正比關(guān)系。得到線性方程為Y=49.41X+1.88，線性相關(guān)系數(shù)為0.9971。本實驗采取的是甲醛標(biāo)液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00、3.50、4.00μg·mL-1的濃度，后面的標(biāo)準(zhǔn)曲線有所偏差，可能是受到了其他因素的干擾。

圖3 熒光強度

圖4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.5 方法特性

相關(guān)性的測定與線性范圍。從實驗檢測表明，甲醛含量在0～ 4.0μg·mL-1時,有良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R=0.9971,回歸方程:Y=49.41X+1.88。

3.6 樣品分析

首先將樣品粉碎，取水發(fā)魷魚(5.94 g)、干魷魚絲(6.00 g)、腐竹(5.68 g)，用少量水潤濕后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中。再加入80 mL重蒸餾水。放置在90℃以上的水浴中，30 min以上，冷卻至室溫。干魷魚絲溶液加熱后溶液相對澄清，不需要過濾；水發(fā)魷魚溶液加熱后溶液呈紅色透明液，腐竹溶液相對渾濁需要進(jìn)行過濾操作。

其次，量取處理好的樣品溶液8 mL于10 mL比色管中，再加入2 mL乙酰丙酮溶液，將其搖勻后放入沸水浴中加熱5 min，加熱過后，將其拿出冷卻，最后在Ex=350 nm,Em=510 nm的光譜下測其熒光強度，根據(jù)作出的標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而對比測出其中甲醛的含量。

計算公式

X—樣品中甲醛含量(mg·kg-1)

C—樣品分析液中甲醛含量(μg·mL-1)

m—樣品質(zhì)量(g)

v—樣品分析液體積(mL)

100—浸泡總體積(mL)

精密度試驗。用本方法對1份干魷魚絲、1份新鮮魷魚和1份腐竹樣品分別進(jìn)行連續(xù)6次測定甲醛含量,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為: 2.3%、2.1%、1.9%，均低于5%。

回收率試驗 用本法對上述3種不同樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗,根據(jù)

P:平均回收率(%)

c1：本底含量濃度(mg·kg-1)

c2：測得值濃度(mg·kg-1)

c3：加標(biāo)量濃度(mg·kg-1)

可計算得出回收率在98.7%～ 104.5%之間。結(jié)果見表1，如下：

表1 樣品加標(biāo)回收率

3.7 甲醛的控制方法

現(xiàn)在市場上有能夠快速檢測甲醛的專業(yè)機構(gòu)，但是也有很多缺點，需要專業(yè)人員的同時花費成本也很高，導(dǎo)致檢測甲醛的方法不能普及到更多家庭中去，因此人們應(yīng)該致力于科技的發(fā)展，建立一種簡便、快速、靈敏的甲醛在線檢測方法是適時而必要的[9]。所以對于食品中的甲醛能夠又快又更加準(zhǔn)確、簡單、方便于人們在家中就能夠自己動手去檢測產(chǎn)品中的甲醛含量方法的研究已經(jīng)是很重要的。而對于檢測機構(gòu)，希望能夠更加精準(zhǔn)、靈敏和快速的測出甲醛的含量，并且可以降低消費成本，普及到更多的家庭中。

對于不法使用甲醛、或是甲醛超標(biāo)的商家，能夠嚴(yán)懲不貸，加強對于他們的制裁力度，對與人民群眾，應(yīng)該加強人民自我保護(hù)的常識，加強對于像“吊白塊、蘇丹紅、一滴香”等有毒添加劑的分辨程度，采取更健康、更加營養(yǎng)的食品去食用，消除自己身體中潛在的危害，對自己身體健康有了一定的保障。

隨著科技的發(fā)展，甲醛的方法種類逐漸增多，所以我們應(yīng)該對于不同的監(jiān)測對象選用不同的方法，根據(jù)其可能的濃度含量范圍、潛在的干擾因素、樣品處理液的情況以及實驗室所具備的儀器條件，可以選擇合適的方法進(jìn)行檢測。

在科技發(fā)展的今天，熒光方法越來越普及，因為熒光光度法具有高靈敏度和高選擇性，在食品中檢測是一種重要的手段，在食品中既能夠檢測有害成分和營養(yǎng)成分，隨著熒光光譜儀的普及和與新實驗技術(shù)的結(jié)合，將能進(jìn)一步促進(jìn)熒光光度法在食品檢測中的發(fā)展和應(yīng)用。

4 結(jié)論

通過甲醛和乙酰丙酮在乙酸銨的緩沖溶液下反應(yīng)生成3,5-二乙酰基-1,4--2，6-二甲基吡啶,該產(chǎn)物的相對熒光強度在一定范圍內(nèi)與甲醛濃度成正比,據(jù)此建立了測定甲醛的熒光分析方法，探究得到了反應(yīng)的最佳條件，包括：溫度、反應(yīng)物濃度，最后在Ex=350 nm,Em=510 nm測得甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同濃度梯度下的熒光強度，由此繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，從實驗檢測表明，甲醛含量在0～4.0μg·mL-1時,有良好的線性關(guān)系,線性相關(guān)系數(shù)為0.9971，得到線性方程為Y=49.41X+1.88，用該方法能對干魷魚絲、鮮魷魚、腐竹進(jìn)行甲醛含量的測定，其回收率在98.7%～104.5%之間。