文章

紫外可见分光光度法:食品添加剂检测与风险控制

2026-07-09     来源:本站     点击次数:16

引言
近年来,随着多起涉及人工色素、防腐剂超标的食品安全事件频发,社会对食品中添加剂控制的技术手段提出了更高要求。现行检测体系中,尽管高效液相色谱(HPLC)与质谱联用技术具备高灵敏度和高选择性,但高成本、高技术门槛及应用受限的问题在基层企业与中小检测机构中尤为突出。相比之下,紫外可见分光光度法(UV-Vis)因操作简便、响应迅速、设备经济,在检测具有光吸收性质的添加剂时展现出显著优势,成为可广泛应用的技术路径之一。同时,国家标准《GB 2760-2024》也对苯甲酸钠、山梨酸钾、柠檬黄等典型添加剂设定了明确限量值与使用范围,构成食品添加剂风险控制的法定基础。

1.基于紫外可见分光光度法的原理
紫外可见分光光度法是一种基于物质对紫外光(190-400 nm)和可见光(400-800 nm)吸收特性的定量分析方法,广泛用于食品中某些具有特征官能团的添加剂含量检测。其核心原理是比尔 - 朗伯定律,即在一定条件下,溶液的吸光度(A)与物质的浓度(C)、光程长度(b)以及摩尔吸收系数(ε)呈线性关系,表达式为:A=εbc。因此,只要选择合适波长测量样品的吸光度,就可反推出待测物质的浓度。
在食品添加剂检测中,需满足两个技术前提:其一被测添加剂自身有紫外或者可见光吸收能力,常见的如苯环结构、共轭双键体系,或者可借助显色反应形成有吸光性的产物。其二,测定过程存在选择性,可避免基质干扰,在实际应用中,不同食品添加剂大多时候选取其最大吸收波长当作检测波长,以此提升灵敏度以及准确性。

2.紫外可见分光光度法检测食品添加剂的流程
2.1样品的采集与前处理流程
食品样品检测的首要步骤是保证所选样本有代表性,借助科学方式完成前期处理,对于液态食品,如饮料、调味液可直接取样后进行稀释操作;而固态或半固态食品,例如糕点、果冻要经过称量、提取以及过滤等流程。以柠檬黄在果冻中的检测情况为例,一般会称取5.00g样品,加入25mL 蒸馏水,在 80℃的水浴环境里,借助超声或者磁力搅拌30分钟来促使添加剂溶解。接着经过布氏漏斗过滤以去除不溶性物质,之后将滤液转移至 50 mL 容量瓶中进行定容。对于高油脂类或者复杂基质样品,如乳制品、熟肉制品,需要增添脱脂、蛋白沉淀等步骤。比如采用三氯乙酸处理,以此避免产生干扰,所有溶液都要避光保存,防止光敏性添加剂出现降解。

2.2波长选择与标准曲线的建立
紫外可见分光光度法的重点是选取目标物质的最大吸收波长 λmax 来开展测量,以此获取最高的灵敏度以及线性响应。一开始要扫描目标添加剂的紫外可见吸收光谱,范围一般是 190–600nm,确定其λmax,如柠檬黄在428nm、苯甲酸钠在 230nm 有明显吸收峰。确定波长之后,准备一系列标准溶液,比如 0、2、4、6、8、10μg/mL,在设定波长下依次测量其吸光度,绘制标准曲线并得出回归方程,回归直线需契合相关系数R2 ≥ 0.999,保证良好的定量线性,这个标准曲线会作为后续样品含量计算的数学依据,柠檬黄标准溶液吸光度测定数据如表1所示。

2.3显色反应与吸光度测量
部分食品添加剂自身在紫外光区域或者可见光区域的吸收程度并不大,又或者容易遭受样品基质的干扰,要借助显色反应来强化检测响应。比如说,人工色素和某些显色剂如重氮试剂、金属离子相互作用后会形成稳定的络合物或者共轭体系,提高吸光能力。拿苯甲酸钠来说,在酸性环境下和铁离子络合,可生成橙黄色复合物,在波长为520nm的地方有吸收峰。显色反应的过程一般覆盖调节 pH、加热催化、定时显色等步骤,需要严格把控反应条件,防止出现色差或者反应不彻底的情况。

2.4数据分析、结果换算与质量控制
完成样品测定之后,把它的吸光度代入已建立好的标准曲线回归方程当中,计算对应的浓度,再结合样品稀释倍数以及初始质量,经过换算得出实际含量。比如,如果样品在428nm处测得A等于0.340,标准曲线方程是A等于0.085C加上0.002,那么C等于3.97μg/mL,用这个数值乘以定容体积之后再除以样品质量,便能得出实际含量。

3.食品添加剂含量的安全风险控制标准
食品添加剂的运用务必严格依照国家食品安全标准执行《GB 2760-2024 食品添加剂使用标准》,以保证它在剂量、安全性以及适用范围等方面不会对人体产生危害,常见添加剂含量限值标准如表 2 所示。

3.1以限量指标为核心的科学依据构建
食品添加剂的安全限量是依据毒理学研究里“每日允许摄入量”也就是 ADI 的计算结果,再结合各类人群摄入量的调查情况得出来的。如苯甲酸钠的 ADI 是5mg/kg 体重,监管部门根据实际食品消费数据反过来推算它在各类食品中的最大允许使用量。运用这种反向风险评估办法,可以保证普通人群在长期摄入这类食品的情况下不会出现毒性积累。风险评估还要考虑特定人群比如儿童、孕妇、肝肾病患者的敏感性,在标准里也会设置禁用范围,如不得用于婴幼儿食品或者要求强制标识。另外对于某些化学合成着色剂,还需要定期更新其致敏性或致突变性的研究成果,以便动态调整使用标准。以限量标准作为依据构建的风险评估体系,具有科学性,又为监管执法提供了能量化的判定依据。

3.2针对高风险品类实施差异化控制
要按照“品类风险等级 + 使用频度 + 暴露可能性”三维模型来分类分级。比如,色素类添加剂在儿童食品中使用很频繁并且容易被过量摄入,监管重点要放在标签标识、源头采购以及复核检验这些方面。而防腐剂类添加剂主要关注它和食品贮存条件的匹配性以及残留稳定性。

3.3内部标准与流程控制的重要保障
在国家标准之上,企业应当构建高于法规底线的内部控制标准,如此方能切实有效地落实食品安全主体责任。其一,在原料采购环节,企业要索要并保存相关凭证票据,清晰明确供应商添加剂的来源,保证其有可追溯性。其二,生产配方管理要实现系统化,运用电子称量设备、批次记录以及复核机制,保证不会出现超量添加的情况。其三,在工艺流程里需嵌入关键控制点,如显色剂使用过程中的温度控制、pH值控制等,以此避免添加剂发生降解或者衍生出有毒副产物。

4.基于紫外可见分光光度法的食品安全风险控制研究
4.1建立以目标添加剂为核心的光谱特征数据库
在食品生产原辅料采购这个环节当中,较为常见的问题是供应商没有依照配方比例去添加食品添加剂,或者采用非法的替代品,企业可借助紫外可见分光光度法,针对苯甲酸钠、柠檬黄、山梨酸钾这类常规添加剂,构建专属的光谱指纹数据库。这个数据库把吸收波长、吸收系数以及显色反应响应特征当作核心指标,再加上不同浓度的标准曲线与显色稳定性参数,形成一套可快速进行匹配的标准数据体系。采购的原料进入工厂之后,抽取样品来制备试液,在一定的波长之下快速扫描检测,如果吸收峰出现偏移或者数值超出限制,那么就可判定为非合规批次。

4.2食品生产过程中设置关键光度检测节点
食品加工流程的关键工序,如调配、加热、混合以及发酵这些环节,添加剂大多时候是以批次的形式注入进去的,这样很难保证其分布均匀,并且实际使用量也难以精准把控。要结合工艺流程图,把紫外可见光度法当作动态监控手段嵌入到关键控制点也就是CCP当中,比如柠檬黄添加之后搅拌30分钟的那个节点,以及苯甲酸钠与盐混合过程结束的那个点等。在每一个CCP的位置采集少量样液,马上借助分光光度计检测特定波长下的吸光度数值,并且实时和工艺设定的目标浓度范围进行比对,要是出现了偏差,系统会自动触发提示,反馈到操作工段去进行配方修正。部分企业还可联动PLC控制系统,在检测数值出现异常的时候实现自动调整添加剂泵速、进料量或者延长混合时间,凭借这种方式达成“检测—反—调整”的闭环控制,避免因为操作误差或者设备波动而引发的剂量超限问题。

4.3实施批次留样与快速光度法复检
食品添加剂残留量的最终控制工作一定要在成品阶段完成,为了提高食品出厂安全方面的可追溯性以及风险控制能力,建议针对每个生产批次都设立成品留样制度,并且运用紫外可见光度法来开展批次快速复检以及出厂复核工作。在实际操作过程中,要采集成品样液或者样品粉末,依照标准流程进行提取、稀释、显色,选定特定波长来测定吸光度,并且借助标准曲线反向计算浓度。所得到的数据应当与生产过程中的数据、进料数据形成一一对应的关系,并且以电子形式存档最少6个月,方便日后在遇到抽检或者消费者投诉时可快速追溯。一旦发现存在超标情况或者检测出现异常,就可迅速锁定问题环节并且控制问题产品流入市场。

5.结语
在当前食品安全治理体系持续向精细化、智能化、前置化演进的趋势下,检测技术本身不再是孤立存在,而是嵌入风险评估、数据溯源与生产流程中,成为贯穿全链条的关键节点。紫外可见分光光度法的价值正在于此:它不仅承担了基础含量判断的功能,更有能力在标准数据库支持下完成趋势监测与偏差识别,逐步融入智能质量管理系统中。因此,推动该检测技术在食品企业与监管平台的广泛应用,不仅是技术落地的需求,更是实现食品安全治理现代化的重要组成。

文章来源:
[1]张雅茹,何嘉敏,贺琼娇.紫外可见分光光度法在食品添加剂检测中的应用与食品安全风险控制[J].中国食品工业,2025,(15):95-97.
相关文章 更多 >