一种快速测定肉制品中山梨酸钾和苯甲酸钠含量的方法

摘要

本发明公开了一种快速测定肉制品中山梨酸钾和苯甲酸钠含量的方法，包括收集、酸化、萃取、吸附等步骤，通过酸化的方法，将易溶于水的山梨酸钾、苯甲酸钠酸化为易溶于有机溶剂的山梨酸、苯甲酸，使用有机溶剂萃取后，再使用吸附剂进行吸附，提高近红外对测定物质的敏感性，收集光谱数据，进行处理和建模。与现有定量测定山梨酸钾和定性测定苯甲酸钠的方法相比，该测定方法简单、快速，定量结果准确度高，具有很好的实用性，能够产生很好的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域

本发明涉及食品中山梨酸钾和苯甲酸钠含量的测定方法；具体涉及一种基于近红外 光谱的快速测定肉泥中山梨酸钾、苯甲酸钠含量及鉴别山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠的 方法。

背景技术

为了抑制肉制品中微生物的生长和繁殖、延长肉制品的保质期，需要在肉制品中加 入一定量的山梨酸钾和苯甲酸钠。我国对山梨酸钾和苯甲酸钠的使用有着严格规定，国 家食品添加剂使用卫生标准(GB/T2760-2003)规定了各类食品中苯甲酸和山梨酸的使 用限量【GB2760-19961食品添加剂使用卫生标准】，肉制品可以添加一定量的山梨酸钾， 而苯甲酸钠不得添加。FAO、WHO及不同的国家也都制定了相应要求【凌关庭.食品 添加剂手册[M]，北京，化学工业出版社，1999，1702-7181】。因此对于肉制品中山梨 酸钾建立快速准确的定量分析方法和苯甲酸钠的定性分析方法很有必要。国内外有关食 品中苯甲酸和山梨酸检测方法的报道已经很多，常用的山梨酸钾定量和苯甲酸钠定性分 析的方法有紫外分光光度【R.Nilda，S.M.M.Sobrero，C.H.Goicoechea.Anal Bioanal Chem. 376(2003)126.】、薄层法【S.H.Khan，M.P.Murawski，J.Sheama，J.Chromatogr.A 17(1994) 855.】、气相色谱法【T A.Kokya，K Farhadi，A M.Kalhori.Food Anal Methods.14(2011) 150.】、液相色谱法【H.M.Pylypiw，M J.Grether，Chromatogr A.883(2000)299.】等， 且这些方法大多是针对酱油、饮料、果酱、酱菜、蜜饯等食品。目前国内和国际关于食 品中山梨酸钾和苯甲酸钠的测定是采用气相和高效液相色谱法【State Bureau for Quality  Supervision，Inspection and Quarantine(1996)Method for determining sorbic and benzoic  acids in food：gas chromatography(National Standard of the People’s Republic of China  GB/T 5009.26).Standards Press of China，Beijing；State Bureau for Quality Supervision， Inspection and Quarantine(1996)Method for determining sorbic and benzoic acids in food： high-performance liquid chromatography(National Standard of the People’s Republic of  China GB/T 5009.29).Standards Press of China，Beijing；AOAC(1995)Method 983.16： benzoic acid and sorbic acid in food.Association of Official Analytical Chemists， Gaithersburg，MD】的检测方法，上述检测方法存在着测试前处理条件要求苛刻、易损 坏测定仪器、测试时间长等缺点。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种快速测定肉制品 中山梨酸钾和苯甲酸钠含量的方法。使该方法具有简单、快速和定量结果准确度高等优 点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种快速测定肉制品中山梨酸钾和苯甲酸钠含量的方法，包括以下步骤：

(1)搅碎匀质肉制品标样100g，加入去离子水，超声震荡20min，抽滤，重复操 作三次，浓缩滤液体积至20ml，先加入2ml 6mol.L^-1的盐酸溶液，混匀，再加入15ml 无水乙醚萃取三次，收集乙醚相，旋转蒸发至无乙醚，加入25ml正己烷溶解，加入2.0g 中性氧化铝，超声震荡30min，抽滤，收集滤饼，近红外仪器收集其近红外光谱；其中， 标样1共15份，山梨酸钾含量分别为0.005g.kg^-1、0.01g.kg^-1、0.015g.kg^-1、0.02g.kg^-1、 0.025g.kg^-1、0.03g.kg^-1、0.035g.kg^-1、0.04g.kg^-1、0.045g.kg^-1、0.05g.kg^-1、0.055g.kg^-1、 0.06g.kg^-1、0.065g.kg^-1、0.07g.kg^-1和0.075g.kg^-1；标样2有15份，其苯甲酸钠含量分 别为0.005g.kg^-1、0.01g.kg^-1、0.015g.kg^-1、0.02g.kg^-1、0.025g.kg^-1、0.03g.kg^-1、0.035 g.kg^-1、0.04g.kg^-1、0.045g.kg^-1、0.05g.kg^-1、0.055g.kg^-1、0.06g.kg^-1、0.065g.kg^-1、0.07 g.kg^-1和0.075g.kg^-1；

(2)采用MSC+平滑处理+一阶导数处理方法对标样1的原始红外谱图进行处理后， 在区间5210.72-4898.31cm^-1，7011.91-5268.57cm^-1范围内，使用偏最小二乘法建模1， 对山梨酸钾进行定量分析；在4119.21-9881.46cm^-1的区间范围内，使用鉴别分析方法 (Discriminant Analysis)建模3，区分山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠，对苯甲酸钠进行 定性分析；

先采用MSC方法对标样2原始红外谱图进行处理剔除一个低浓度样品后，再采用 一阶导数、二阶导数处理方法对标样2原始红外谱图进行处理后，在区间 8770.67-8882.52cm^-1范围内，使用偏最小二乘法、主成分回归法、逐步多元线性回归法 进行建模2，对苯甲酸钠进行定量分析；

(3)待测样品处理方法同步骤(1)，将取得的光谱分别输入建模1、建模2和建模 3进行检测。

有益效果：与现有技术中的山梨酸钾和苯甲酸钠的检测方法相比，本发明中快速测 定肉制品中山梨酸钾和苯甲酸钠含量的方法具有以下突出优点：本发明是基于近红外光 谱的快速测定肉制品中山梨酸钾、苯甲酸钠含量及鉴别山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠的 方法，主要步骤包括收集、酸化、萃取、吸附等，通过酸化的方法，将易溶于水的山梨 酸钾、苯甲酸钠酸化为易溶于有机溶剂的山梨酸、苯甲酸，使用有机溶剂萃取后，再使 用吸附剂进行吸附，提高近红外对测定物质的敏感性，收集光谱数据，进行处理和建模。 与现有定量测定山梨酸钾和定性测定苯甲酸钠的方法相比，该测定方法简单、快速，定 量结果准确度高。具有很好的实用性，能够产生很好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是实施例1的山梨酸钾的定量分析所收集的样品近红外光谱图；

图2是实施例2的苯甲酸钠的定量分析所收集的样品近红外光谱图；

图3是实施例3定性分析肉制品中山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠的结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释。

实施例1山梨酸钾的定量分析

取山梨酸钾含量在0-0.075g.kg^-1范围内的肉制品样品100g，搅碎匀质，加入去离子 水，超声振荡器中震荡20min，抽滤，重复操作三次，使用旋转蒸发器将滤液浓缩体积 至20ml，加入2ml 6mol.L^-1浓度的盐酸溶液，山梨酸钾酸化成为山梨酸，加入15ml无 水乙醚萃取三次，收集乙醚相，使用旋转蒸发器旋转蒸发至无乙醚，25ml正己烷溶解， 加入2.0g中性氧化铝(120℃干燥8h后使用)，超声震荡器中超声震荡30min，抽滤， 收集滤饼，近红外仪器收集其近红外光谱，如图1所示，其中样品共15个，其山梨酸 钾含量分别为0.005g.kg^-1、0.01g.kg^-1、0.015g.kg^-1、0.02g.kg^-1、0.025g.kg^-1、0.03g.kg^-1、 0.035g.kg^-1、0.04g.kg^-1、0.045g.kg^-1、0.05g.kg^-1、0.055g.kg^-1、0.06g.kg^-1、0.065g.kg^-1、 0.07g.kg^-1和0.075g.kg^-1，每个样品的重量均为2.0g。

采用多元散射校正(multiplicative scatter correction，MSC)，MSC+平滑处理 (SG(7，3))，MSC+SG(7，3)+一阶导数(First Derivative)处理方法对原始红外谱图进行 处理后，在区间5210.72-4898.31cm^-1，7011.91-5268.57cm^-1范围内，使用偏最小二乘法 (PLS)建模。结果如表1所示。

表1.原始近红外谱图进行不同方法处理后使用PLS建模的结果

表中：FD：一阶导数；SG：平滑处理；R²：相关系数；MSC：多元散射校正；RMSECV： 校正标准差；RMSEP：预测标准差；PLS：偏最小二乘法；PCR：主成分回归；SMLR： 逐步多元线性回归

建模方法中，对原始进红外光谱进行MSC+FD+SG(7，3)处理后，使用偏最小二乘法 建模最为合适(R²＝0.99943；RMSECV＝0.661e^-3；RMSEP＝0.810e^-3)。

对于进行MSC+FD+SG(7，3)处理后的近红外光谱，分别进行了主成分回归法、逐步 多元线性回归法进行了建模，与偏最小二乘建模法进行了比较。结果表明，对于近红外 光谱测定肉制品中的山梨酸钠的含量，对原始进红外光谱进行多元散射校正、一阶导数、 平滑处理后，采用偏最小二乘法进行建模，可以得到最好的结果。

实施例2苯甲酸钠的定量分析

取苯甲酸钠含量在0-0.075g.kg^-1范围内的肉制品样品100g，搅碎匀质，加入去离子 水，超声振荡器中震荡20min，抽滤，重复操作三次，使用旋转蒸发器将滤液浓缩体积 至20ml，加入2ml 6mol.L^-1浓度的盐酸溶液，苯甲酸钠酸化成为苯甲酸，加入15ml无 水乙醚萃取三次，收集乙醚相，使用旋转蒸发器旋转蒸发至无乙醚，25ml正己烷溶解， 加入2.0g中性氧化铝(120℃干燥8h后使用)，超声震荡器中超声震荡30min，抽滤， 收集滤饼，近红外仪器收集其近红外光谱，如图2所示，其中样品共15个，其苯甲酸 钠含量分别为0.005g.kg^-1、0.01g.kg^-1、0.015g.kg^-1、0.02g.kg^-1、0.025g.kg^-1、0.03g.kg^-1、 0.035g.kg^-1、0.04g.kg^-1、0.045g.kg^-1、0.05g.kg^-1、0.055g.kg^-1、0.06g.kg^-1、0.065g.kg^-1、 0.07g.kg^-1和0.075g.kg^-1，每个样品的重量均为2.0g。

将样品数按11∶4比例分为样本集和验证集，先采用多元散射校正，剔除原始红外谱 图中一个低浓度样品后，再采用一阶导数、二阶导数(Second Derivative)处理方法对 原始红外谱图进行处理后，在区间8770.67-8882.52cm^-1范围内，使用偏最小二乘法、主 成分回归法、逐步多元线性回归法进行建模。建模结果如表2所示。

表2建模结果表

表中：FD：一阶导数；SD：二阶导数；R²：相关系数；MSC：多元散射校正；RMSECV： 校正标准差；RMSEP：预测标准差；PLS：偏最小二乘法；PCR：主成分回归；SMLR： 逐步多元线性回归。

结果表明，对于近红外光谱测定肉制品中的苯甲酸钠的含量，将原始近红外谱图剔 除一个低浓度样品后，对原始光谱进行多元散射校正处理，在8770.67-8882.52cm^-1区间 范围内，采用偏最小二乘法进行建模，可以得到最好的结果(R²＝0.93882；RMSECV＝0.702 e^-3；RMSEP＝0.882e^-3)。

实施例3肉制品中山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠的定性分析

采用实施例1中所述的化学前处理后进行进红外光谱的采集，其中，肉制品样品共 5个，每个样品中均混有不同量的苯甲酸钠和山梨酸钾。与实施例1中的近红外光谱进 行是否含有苯甲酸钠的定性分析，共计35个样品，定性分析的近红外光谱区间为 4119.21-9881.46cm^-1，分析结果如图3所示。

从图3可以看出，采用近红外光谱技术，在4119.21-9881.46cm^-1的区间范围内，使 用鉴别分析(Discriminant Analysis)鉴别模型，可以有效地区分山梨酸钾中是否含有苯 甲酸钠，实现苯甲酸钠很好的定性分析。因此，近红外光谱结合DA建模方法可以有效 的鉴别苯甲酸钠、山梨酸钾以及山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠添加物。

实施例4

取某品牌火腿肠加工前期的肉泥100g，搅碎匀质，加入去离子水，超声振荡器中震 荡20min，抽滤，重复操作三次，使用旋转蒸发器将滤液浓缩体积至20ml，加入2ml 6mol.L^-1浓度的盐酸溶液，加入15ml无水乙醚萃取三次，收集乙醚相，使用旋转蒸发器 旋转蒸发至无乙醚，25ml正己烷溶解，加入2.0g中性氧化铝(120℃干燥8h后使用)， 超声震荡器中超声震荡30min，抽滤，收集滤饼，近红外仪器收集其近红外光谱。

将光谱输入实施例1中建立的模型(对原始进红外光谱进行MSC+FD+SG(7，3)处理 后，在区间5210.72-4898.31cm^-1，7011.91-5268.57cm^-1范围内，使用偏最小二乘法建模)， 得出，山梨酸钾含量0.0069g(实际值为0.0065g)；近红外光谱区间为4119.21-9881.46cm^-1范围内对肉制品中山梨酸钾中是否含有苯甲酸钠的定性分析，结果该肉制品中含有苯甲 酸钠。

将光谱输入实施例2中建立的模型(对原始进红外光谱剔除一个低浓度样品后，对 原始光谱进行多元散射校正处理，在8770.67-8882.52cm^-1区间范围内，采用偏最小二乘 法进行建模)，得出，苯甲酸钠含量为0.0051g(实际值为0.0055g)。