食品中甲醛检测方法研究进展

甲醛( HCHO) 作为一种细胞原生质毒物1  3,可直接作用于氨基、巯基、羟基和羧基,生成次甲基衍生物,从而破坏机体蛋白质和酶,使组织细胞发生不可逆的凝固和坏死,从而对神经系统、肺和肝脏产生损害; 摄取少量甲醛即能阻止胃酶和胰酶的消化作用,影响代谢机能,世界卫生组织已将其确定为
[4 - 6],
致癌和致畸物质 在我国有毒化学品控制名单上高居第二,食品中甲醛的残留已成为人们关注的问题,我国国家食品卫生法规中明确将其列为禁用添加剂。但由于其具有防腐、保鲜、杀菌作用,使万豪彩票具有良好的感官性状、价格低廉而被不法商贩用于某些食品的保鲜和防腐,以达到改善食品感官、
 
提高白度、延长保存时间及改善口感的目的。如向部分水发万豪彩票中违法添加甲醛,向面粉、米粉、粉丝、竹笋中添加“吊白块”( 甲醛次硫酸氢钠) 等有毒有害食品对人们身体健康造成了潜在的危害。因此,准确、简单、快速分析测定甲醛的浓度是非常重要的,本文就近年来食品中甲醛的检测方法进行了
 
综述。食品中甲醛的检测方法主要有分光光度法、气相色谱法、液相色谱法、极谱法等。在检测过程中,应根据其可能的含量或浓度范围、潜在的干扰因素、检测方法的灵敏度、样品处理方式和现有的仪器设备条件等,选择合适的分析方法。
 
1 光度法
 
1. 1 分光光度法分光光度法的基本原理是利用甲醛与某些化学试剂的特
 
异反应生成物质,该反应物质在特定的波长下有吸收峰,根据吸光度,比色定量。乙酰丙酮法、变色酸法、催化光度法、盐酸苯肼法等是目前食品中甲醛检测常用的方法。
1. 1. 1 乙酰丙酮法 原理: 试样经蛋白质沉淀后,甲醛在 pH
 
值为 5. 5 ~ 7. 0 的条件下与乙酰丙酮及铵离子反应生成黄色物质,在波长 415 nm 处有吸收峰,与标准系列比较定量。该
 
方法的优点是特异性强,样品中少量的酮、醛、醇及少量金属离子不干扰测定,方法简便,稳定性好,误差小,比色液可稳定
 
12 h 不变,是测定水万豪彩票中甲醛含量的行业标准 SC /T3025—2006《水万豪彩票中甲醛的测定》中规定的检测方法; 缺点是生成稳定的黄色物质约需 60 min 的诱导期,相对于仪器法来说,其灵敏度低,抗干扰差。该方法测定的相对误差为 2%
 
~ 5% ,能满足一般检测机构监督检验之需,适合广大卫生监督机构,尤其是基层监督部门。华红慧等在采用乙酰丙酮分光光度法检测菌菇类及水万豪彩票中甲醛含量时,通过对低温浸泡时问、蒸馏速度、冷凝温度及磷酸浓度等具体试验参数的优化和控制检测条件的优化,大大提高了乙酰丙酮分光光度法的灵敏度和准确度,测定低限可达 0. 1 mg /kg,改进后的乙酰丙酮分光光度法能够准确定量测定菌菇类及水万豪彩票中的游离
 
[7] 。马金波等采
态和结合态甲醛含量,具有较好的应用前景
用乙酰丙酮法测定了海万豪彩票中的甲醛,发现通过控制蒸馏时间可提高检测精密度,蒸馏时间不要少于 1. 5 h,同时还可以提高回收率8。如果加入石蜡,则蒸馏速度更加不能过快,
 
否则石蜡会被蒸出,严重影响比色测定。胡文兰采用乙酰丙酮法对水发万豪彩票中甲醛进行了相关测定,在试验过程中,采用半定量目视比色法,减去了样品的蒸馏,且室温在 20 ℃ 以上
 
[9]
即可进行,从而使方法简变、可操作性增强
1. 1. 2 盐酸苯肼法 该方法是利用甲醛与盐酸苯肼,经铁氰化钾在酸性或碱性条件下氧化生成橙红色化合物,颜色深浅与甲醛含量成正比,在该物质的**大吸收峰波长 520 nm 处
 
测定。该方法灵敏度高,误差较小,但操作繁琐、重现性差,苯
 
肼有剧毒且显色生成物不稳定。纳文娟等通过试验发现,乙
 
酰丙酮法在甲醛与显色剂乙酰丙酮试剂反应时不稳定,从而使吸光度波动大,导致结果误差大,且乙酰丙酮法易受二氧化硫的干扰促使结果偏低; 而盐酸苯肼法干扰因素少,操作简单,精密度、准确度高,特别是定性分析不受任何干扰,样品不
 
[10]
需处理可直接测定,适用于快速定性
1. 1. 3 变色酸法 变色酸法是国内外沿用了几十年的经典方法,又称为铬变酸法,反应原理: 甲醛在浓硫酸溶液中与变色酸( 1,8 - 二羟基萘 - 3,6 - 二磺酸) 作用形成紫色化合物,此反应的特异性较强,色阶清晰,颜色稳定,该化合物在**大吸收波长 580nm 处可用分光光度法进行分析测定。改变变色酸浓度和采用不同的采样手段,可满足不同浓度甲醛检测需要。该法的优点是操作简便、快速灵敏; 缺点是变色酸由浓硫酸配制,氧化性强,蒸馏液中含有易碳化的杂质时加入变色酸后,溶液呈红紫色,无法比色测定; 试验中硫酸用量大且操作不便,需在强酸溶液中煮沸加热,苯酚、醛类对测定有干扰, 
若硫酸中混有硝酸根离子也会干扰测定。
 
1. 1. 4 酚试剂法 酚试剂分光光度法的原理: 甲醛与酚试剂
 
( MBTH) 反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化成蓝色化合物,其颜色的深浅与甲醛含量成正比,与标准比较定量。此法的优点是酚试剂法操作简便,灵敏度高,检出限为
 
0. 02 mg /L,较适合微量甲醛测定; 缺点是脂肪族醛类对测定有一定的干扰,此外酚试剂的稳定性较差,显色剂 MBTH 在 4 ℃ 冰箱内仅可以保存 3 d,显色后吸光度的稳定性也不如乙酰丙酮法,显色受时间与温度等的限制。
 
1. 1. 5 品红 - 亚硫酸法 甲醛与品红 - 亚硫酸反应显玫瑰红色,遇硫酸后颜色变成深蓝色,比色定量。该法的优点是特异性很好,操作方便,测定范围广,灵敏度高; 缺点是褪色快,比色液不稳定,重现性差,而且品红 - 亚硫酸法受温度影响较大,一般多用于食品中甲醛的定性分析。
 
1. 1. 6 间苯三酚法 间苯三酚法是利用甲醛在 NaOH 碱性条件下与间苯三酚发生缩合反应,生成橘红色化合物,进行比色定量,来检测甲醛含量。该法的优点是所用试剂种类少,显
 
色反应不需要加热,显色速度快,操作简单; 缺点是溶液中
 
NaOH 浓度越高,显色反应和褪色反应速度越快,且能达到的**大吸光度也越大,但颜色稳定性差。常用于水发食品、农副
 
万豪彩票等样品甲醛含量的快速定量测定。
 
1. 2 催化动力学光度法催化动力学光度法指水浴条件下,在磷酸介质中甲醛催
 
化溴酸钾 - 溴甲酚紫、金莲橙或甲基红等进行氧化还原反应,使其反应体系褪色而建立的甲醛测定方法。此法是新研究出来的方法,操作简便,检出限为 0. 04 ~ 0. 2 mg /L,反应速度受温度影响较大,多用于水发食品中甲醛的测定。该方法灵敏度高,选择性好,简便实用,实际样品分析时与 HPLC 比较无显著性差异。目前受到人们的普遍关注,近几年在测定甲醛的研究方面取得了许多新进展。徐紫君等研究发现,在磷酸介质中甲醛能强烈催化溴酸钾氧化食用色素胭脂红的褪色反应,在 510 nm 波长处,甲醛浓度为 0 ~ 2. 0 μg /mL 时,反应速度与甲醛浓度符合动力学一级反应关系,并对磷酸及其试剂用量、反应温度、反应时间与共存离子的干扰等条件进行了探讨,检出限 4 × 10  8 g /L,空气、水发食品中甲醛回收率为 98. 5% ~ 102. 4%11。张慧云等在硫酸介质存在的情况下,
 
基于甲醛对溴酸钾氧化偶氮Ⅲ胂褪色反应有催化作用,建立了测定甲醛的动力学光度法,线性范围在 0. 35 ~ 5. 70 μg /mL
, [12]
 
时符合比耳定律 检出限为 0. 24 μg /mL 。该法用于检测食品、地下水、饮料、装修材料中痕量甲醛的测定,结果满意。
 
1. 3 荧光光度法荧光光度法因其快速简便、灵敏度高而得到广泛重视,在
 
微( 痕) 量甲醛的分析方面有广阔的发展前途和应用前景。目前,用于测定甲醛的荧光法主要是乙酰丙酮衍生法。该法利用铵盐、乙酰丙酮与甲醛反应产生的黄色物质在激发下可发射荧光的性质,用荧光分光光度计对甲醛进行检测。
 
2 色谱法  
2. 1 气相色谱法  
  甲醛测定气相色谱法主要有直接法、衍生气相色谱法
  [13] 。直接测定甲
[2,4 - 硝基苯肼( DNPH) 法和巯基乙胺法]

醛法简单、快速、直接,避免了经典分析中样品需要预处理、操
 
作繁琐、试剂消耗量大、方法选择性差等缺点,但该方法只适用于甲醛浓度较高的样品,对于低浓度甲醛的测定多采用
 
2,4 - 硝基苯肼柱前衍生法,该法灵敏高、准确度好。衍生气相色谱法具有较好的选择性,无机离子和部分有机物都不会产生干扰。甲醇、乙醇、乙酸等对试验不会造成干扰,而且乙醛与衍生剂的反应物和甲醛与衍生剂的反应物在色谱柱上能很好分离,不会干扰测定。在分析过程中可采用 GC - NPD、
 
GC - FID、GC - ECD 和 GC - MS 等不同的检测器进行测定,以满足不同的实验室要求。曹爱华等利用气相色谱法测定海参中游离甲醛,在甲醛与二硝基苯肼衍生化后,经正己烷萃取,用电子捕获检测器检测,依据峰高进行含量测定,方法准确度
, - 12 [14]
 
在 98% 以上 检出限为 6. 2 × 10 g 。**佰华等建立了水万豪彩票中游离甲醛残留量的衍生 - 气相色谱快速检测方法,对衍生剂、抗干扰剂、萃取剂、色谱条件进行研究,采用 u - ECD 检测
, , [15]
器进行检测 外标法定量 甲醛的检出限为 0. 05 mg /kg 。2. 2 液相色谱法
 
高效液相色谱法测定甲醛原理为甲醛与 2,4 - 二硝基苯肼反应生成衍生化产物 2,4 - 二硝基苯腙,用有机溶剂萃取富集后,在一定温度下蒸发、浓缩,再用甲醇或乙腈溶解或稀释,**后进行色谱测定。浙江地方标准植物源食品推荐使用高效液相色谱法,试样经 60 ℃ 水浴萃取,从食品中萃取的甲醛被水吸收,萃取液在酸性条件下与 2,4 - 二硝基苯肼于室温避光下衍生化过夜。衍生物经提取净化后,进高效液相色谱仪,经反相色谱分离后,用紫外检测器在 365 nm 处检测,根
 
据保留时间和峰面积进行定性和定量。该方法操作简便、灵
 
敏度高、重现性好。陈铭学等将粮食制品中甲醛经 60 ℃ 水浴提取衍生后,经石油醚萃取净化,采用 C18 柱分离,流动相为甲醇和 0. 01 moL /L 乙酸铵溶液 ( pH 值 4. 0,体积比为
) , , [16]
80 ∶ 20 DAD 检测 检出限为 0. 01 mg /g 。吕春华等以衍生液 2,4 - 二硝基苯肼乙腈溶液 + pH 值为 5 的磷酸盐缓冲溶液( 体积比 1 ∶ 1) 的混合溶液为提取剂提取几种食品中的甲醛,以 Agilent C8 色谱柱为固定相,以甲醇 - 水( 体积比为
) , [17]
70 ∶ 30  溶液为流动相分离 甲醛的检出限为 5. 0 mg /kg 。
 
以鲜香菇、鲜鱿鱼、奶粉和面粉样品为基体,分别添加 5. 0、10. 0、20. 0 mg /kg 甲醛标准溶液,回收率为 73. 3% ~ 97. 7% 。
 
2. 3 离子色谱法
 
甲醛在碱性介质的条件下加入 H2 O2 ,在常温条件下经
 
30 min 氧化成甲酸,通过抑制离子色谱柱,以氢氧化钾作为淋洗液测定甲酸根离子的含量。该方法不需采用强酸和水蒸气蒸馏处理,不受其他物质的干扰,检出限为 2. 5 mg /L。刘甜曾利用英蓝渗析技术结合离子色谱法检测食品中“吊白块”,
 
样品经浸泡、超声提取,离心,取上层液,经英蓝渗析后直接进样分析,样品处理简单,结果重现性好,干扰小,回收率高,是
 
[18]
一种检测食品中“吊白块”的理想方法 。
 
2. 4 联用法杨柳等利用气相色谱 - 质谱联用技术检测水发食品中甲
 
醛,以分子离子 m /z 片离子 m /z 63 和 79 作为选择离子用于
, [19]
定性定量分析 较单纯气相色谱检测方法更为灵敏、准确 。
 
Zurek 等使用 2,4 - 二硝基 - 3,5,6 - 三氘苯肼作衍生试剂测
[20],
醛类化合物 此方法应用稳定的同位素标记的腙标准物内

标进行醛类化合物的测定,用质谱定量和定性,测定结果和紫外检测器所获得的量化数据有很高的一致性。
 
3 电化学法
 
3. 1 示波极谱法示波极谱法是近年发展起来的一种快速分析技术,许多
 
含有羰基结构的醛( 酮) 化合物通过联氨衍生化可以用示波极谱法测定。示波极谱测定法简称极谱法,是通过获得的电流 - 电压曲线即极谱波来进行分析测定的方法。甲醛在盐酸苯肼 - 氯化钠底液中产生一个明晰的极谱波,峰电流与甲醛含量成正比,根据样品峰电流与甲醛标准峰电流比较进行定量检测; 或在 pH 值为 5 的乙酸 - 乙酸钠介质中,甲醛与硫酸肼的反应产物产生一个灵敏的吸附还原波,其峰高与甲醛浓度在一定范围内呈线性关系,根据这种关系对甲醛进行定量检测。该法操作简便、选择性好,但是极谱分析法对试样的前处理要求比较高,使用的“滴汞电极”有污染,目前多用于检测食品和食品包装材料中的甲醛。张文德用示波极谱法来直接测定饮料中的游离甲醛,在 pH 值为 5. 0 的 0. 025 mol /L 乙酸 - 乙酸钠介质中,甲醛与硫酸肼的反应产物于电位 1. 04 V 处产生一个灵敏的还原波,其峰高与甲醛浓度在 0. 1 ~ 0. 8 mg /L 范围内呈良
 
[21] ; 在此条件下,共存的几十种无机离子及有机
好的线性关系
物对测定结果无影响,且试样中的颜色及浑浊等对测定结果无影响,对甲醛有极高的特效性。用该方法直接测定饮料中微量的游离甲醛含量,分析频率为 60 样 /h,该方法操作简便、快速、准确,是目前测定甲醛**为简便的分析方法,具有设备简单、分
 
析速度快、准确度高、灵敏度高及重现性好等优点,应用前景很好。
 
3. 2 电位法
 
电位法也称离子选择电极法,此方法是利用膜电极将被测离子的活度转换为电极电位而加以测定的一种方法。在硫酸介质中,甲醛对溴酸钾氧化碘化钾具有促进作用,利用这个特性,用碘离子选择电极跟踪 I  ,可建立测定微量甲醛的动
 
力学电位法。此法是一新方法,在实际应用中较少。
 
4 传感器
 
用于检测甲醛的传感器有电化学传感器、光学传感器和
 
[22] 结构比较简单,成本比较
光生化传感器等。电化学传感器
低,其中高质量的万豪彩票性能稳定,测量范围和分辨率基本能达到室内环境检测的要求; 但缺点是所受干扰物质多,且由于电解质与被测甲醛气体发生不可逆化学反应而被消耗,故其工
[23] 价格比较贵,且体积较
作寿命一般比较短。光学传感器
大,不适用于在线实时分析,使其使用的广泛性受到限制。
 
5 各种检测方法比较
 
目前,食品中甲醛测定方法已经很多。相比较而言,光度法具有仪器价格低廉、操作简便、易于推广等优点,缺点是专属性不够,易受到性质相似的物质干扰,且灵敏度较低,线性范围相对较窄。色谱法等仪器分析方法则具有较强的选择性和更高的灵敏度,但样品需衍生化处理,试验时间较长。而对于食品中痕量甲醛的测定,催化动力学法、化学发光法、极谱法及衍生气相色谱法均具有很高的灵敏度,且这几种方法的检测线性浓度范围类似。在实际分析过程中,由于各种分析方法的灵敏度、准确度不同,在使用不同的方法测定甲醛含量时,需要考虑样品特点和分析要求以及仪器设备,根据不同检测方法的原理、范围、灵敏度、干扰因素、反应条件、检测速度等进行分析比较。