离子交换色谱法检测食品添加剂富马酸中马来酸

摘要:目的:建立离子交换色谱法检测食品添加剂富马酸中杂质马来酸。方法:样品用流动相溶解定 容后,采用LC-SCX离子交换色谱柱(25 cm×4.6 mm,5μm)分离,以0.005 mol/L硫酸水溶液-乙腈(60∶ 40)为流动相,流速0.3 mL/min,检测波长208 nm。结果:样品中富马酸与马来酸分离度达到3.1,在 0.1~5.0 mg/L范围内,马来酸峰面积与浓度呈良好的线性关系(r=0.9999),最低检出限达到0.05 g/kg, 重现性良好。结论:该法简便、快速、灵敏、准确,可用于食品添加剂富马酸中马来酸的检测。

　　关键词:离子交换色谱;富马酸;马来酸

　　富马酸(Fumaric acid)又名延胡索酸、反丁烯二 酸、反式-1,2-二羧基-乙烯,是一种重要的有机基本 化工原料和精细化工产品。食品级富马酸主要用作 酸度调节剂,还可以用作抗热氧化助剂、腌制促进 剂、防霉剂、防腐剂、香料等。此外,富马酸可以作 为生产富马酸酯和L-天冬氨酸的原料。马来酸 (Maleic Acid)又名顺丁烯二酸,是富马酸的顺反异构 体,主要在生产过程中引入,其含量高低直接反映 生产技术控制水平和产品质量。国际食品法典委员 会(CAC)及美国食用化学品法典(FCC)均规定食品添 加剂富马酸中马来酸的含量不得超过0.1%(1 g/kg), 所以建立食品添加剂富马酸中马来酸含量检测方法 对于控制富马酸产品质量具有积极的意义。

　　关于马来酸的检测报道不多,主要为高效液相 色谱法[1~3],还有用毛细管电泳法[4]和离子色谱法检 测的报道(美国戴安公司提供的资料)。但反相高效液相色谱法存在分离度和重现性不理想的问题,而且 色谱峰较宽;而毛细管电泳和离子色谱在我国还不 够普及。本文利用离子交换色谱柱对富马酸中马来 酸进行检测,色谱峰形良好,分离度可达3.0以上, 而且流动相流速只有0.3 mL/min,可节省溶剂,方法 简便、快速、准确,实用性强,符合食品添加剂杂质 检测要求。

　　1仪器与试药

　　高效液相色谱系统:Agilent 1200型,配四元泵、 DAD检测器、自动进样器及色谱数据处理工作站, 美国Agilent公司;SUPELCOSILTM LC-SCX离子交换 色谱柱(25 cm×4.6 mm,5μm):美国SUPELCO公司。 马来酸标准品:SUPELCO公司,纯度99.3%; 富马酸标准品:Dr.Ehrenstorfer GmbH公司,纯度 99.3%;乙腈:色谱纯,Fisher公司;食品添加剂富 马酸:交大瑞森渭南化学工业有限责任公司;所用 其他试剂均为分析纯;水为超纯水。

　　2色谱条件

　　色谱柱:SUPELCOSILTM LC-SCX离子交换色谱 柱(25 cm×4.6 mm,5μm);流动相:0.005 mol/L硫酸 水溶液-乙腈(60∶40);流速0.3 mL/min;色谱柱温度 35℃;检测器:二极管阵列检测器(DAD);检测波长 208 nm;进样量5μL。

　　应用上述条件,取1.0 mg/L的马来酸标准品溶 液进样,色谱图见图1A;取马来酸为5.0 mg/L、富 马酸为10.0 mg/L的混合标准溶液(分离度溶液)进样, 色谱图见图1B。

　　3方法与结果

　　3.1样品处理

　　称取食品添加剂富马酸样品0.1 g,精确称定, 用流动相溶解并定容至100.00 mL,过0.45μm微孔滤膜,进样检测,样品色谱图如图2所示。

　　3.2线性关系考察

　　分别配制浓度为0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0 mg/L的马来酸系列标准溶液,按“2”项下的色谱条 件进样检测,并以标准溶液浓度(X,mg/L)为横坐标、 峰面积(Y)为纵坐标作图,同时用最小二乘法进行 线性回归,得标准曲线回归方程为Y=87.916X- 0.7097,线性相关系数r为0.9999,线性关系良好。

　　3.3精密度与重现性

　　取浓度为1.0 mg/L的马来酸标准溶液,连续进 样8次,计算8次进样的峰面积标准偏差,评价检测 方法的精密度,结果如表1所示,峰面积RSD为 0.77%,精密度良好。

　　取同一批食品添加剂样品,平行处理8份,依 法进样检测,计算每份样品中马来酸含量,考察方 法的重现性,结果如表1所示,RSD为3.17%,重 现性良好。

　　3.4加标回收率实验

　　为了考察方法的回收率,对6份富马酸样品进 行加标回收实验,加标水平为国际限量水平0.1%, 即1.0 g/kg,回收率在99.4%~100.7%,RSD小于 1.5%。回收率重现性良好。

　　3.5检测限

　　将马来酸标准溶液稀释进样,以10倍噪音(S/N =10)计,本方法最小检出浓度为0.05 mg/L。以称取 0.1 g富马酸样品,定容100.00 mL计算,富马酸中 马来酸的最低检出限为0.05 g/kg,即0.005%。

　　3.6样品测定

　　利用本方法测定了5批富马酸样品,马来酸含 量分别为0.0072%、0.0091%、0.0128%、0.0102%、 0.0155%,均未超出限量要求。

　　4讨论

　　实验中主要考察了检测的流动相条件,包括乙 腈比例、硫酸浓度以及流速对峰形和分离度的影响。 实验结果表明,流动相中的乙腈比例对富马酸和马 来酸的峰形影响最为明显,当流动相中不含乙腈时, 溶剂效应明显,富马酸和马来酸分离度溶液的HPLC 色谱图如图3所示,色谱峰拖尾严重,而且不能达到 基线分离;随着流动相中乙腈比例的升高,马来酸和 富马酸的峰形变好,分离度变大,当乙腈为40%时, HPLC色谱图如图1B所示,色谱峰峰形尖锐对称。 流动相中硫酸浓度对色谱峰峰形影响不大,但对分 离度有一定的影响,实验中考察了硫酸浓度为0.005、 0.01 mol/L两种情况,发现硫酸浓度变化对富马酸的 出峰时间基本没有影响,而硫酸浓度降低则可以使 马来酸出峰时间前移,分离度变大,所以选用硫酸浓 度为0.005 mol/L。流速对出峰时间和分离度有一定 的影响,而对峰形基本无影响,当流速由0.3 mL/min 变为0.5 mL/min后,富马酸和马来酸出峰时间均前 移,分离度变小,所以选用流速为0.3 mL/min不仅 能够增大分离度,而且可以节省溶剂。选用本文的色 谱条件,富马酸和马来酸的分离度达到3.1,符合国 际食品法典委员会(CAC)及美国食用化学品法典 (FCC)检测要求。

　　马来酸的紫外吸收图谱如图4所示,最大吸收 波长为208 nm,富马酸的紫外吸收与马来酸基本相 同,在本文色谱条件下未发生文献报道的最大紫外吸收波长红移现象[3],而且在该波长下HPLC色谱基 线平稳,所以选用检测波长为208 nm。

　　本文建立的检测方法简便、快速,重现性良好, 而且该方法完全符合相关国际标准的检测要求,可 以为检测食品添加剂富马酸中的马来酸提供有效手 段,为保障富马酸产品的质量及对外贸易提供帮助。