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【45周年专辑Ⅰ】温州大学王正军等:电化学分析测定常见食品非法添加剂研究进展

电化学分析测定常见食品非法添加剂研究进展


引用本文:冯吕楠,应依彤,柴雅婷,等.电化学分析测定常见食品非法添加剂研究进展[J]. 化学试剂,202446729 -37 .

DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2024.0046

2024.0046电化学分析测定常见食品非法添加剂研究进展.pdf


背景介绍


随着经济社会的不断发展,我国居民生活水平持续提高,对食物的要求不只局限于满足温饱,人们越来越重视食品安全问题,这对食品安全检测工作提出了新的需求。食品添加剂在我们的日常生活中随处可见,而一些添加剂食用后会对人体产生毒害作用,因此尤其要重视对食品非法添加剂的检测。在众多已开发的检测方法中,电分析化学方法由于仪器设备简单、测试方便、高效等优势,被广泛应用于食品中非法添加剂的检测与分析。


文章亮点

1. 总结了多种电化学分析方法检测常见食品非法添加剂的研究进展,主要包括循环伏安法、极谱法、电位分析法、电化学纳米传感器等,这些技术在提高非法添加剂检测的灵敏度和选择性方面具有巨大潜力;

2.探讨了电化学分析方法在食品安全监测中的应用前景和挑战,提出了未来研究的方向,有助于促进我国食品行业的进一步发展。


内容介绍

 循环伏安法

1.1  循环伏安法测定苏丹红

苏丹红属于人工合成的着色剂,其化学成分中含有萘和偶氮结构,使其具有致癌性,对人体的肝肾器官具有明显的毒副作用,已被国际癌症研究机构列为第二类或第三类致癌物质[29]。目前,一些不法商家将苏丹红应用于辣椒粉、咸鸭蛋等中用于增加色泽,获取更大盈利。

1.2  循环伏安法测定三聚氰胺

2008年三鹿奶粉的奶制品污染事件让三聚氰胺这一含氮三嗪类杂环化合物为大众所知,它是一种易与尿酸形成肾结石对人体造成伤害的有害物质[32–34]由于同等质量下的三聚氰胺和蛋白质相比之下,三聚氰胺的含氮量比蛋白质得多,因此会有一些不法商家将其添加在食品中来形成蛋白质含量较高的假象以牟取暴利。

金根娣[35]等在1.0 mol/L硫酸溶液中加入三聚氰胺使其含量为126 mg/kg,以玻碳电极为工作电极、Ag-AgCl电极为参比电极、铂电极为对电极进行循环伏安法研究。电极清洗后,再在空白硫酸溶液中进行循环伏安测试。实验发现在0.7 V左右会出现一对可逆的氧化还原峰(图2),利用这一对氧化还原峰的峰值和三聚氰胺浓度之间关系进行定性和定量检测。

2  极谱法

2.1 极谱法测定酸性橙

酸性橙,又名酸性金黄、金橙或酸性艳橙,俗称金黄粉。酸性橙是一种人工合成的偶氮类酸性染料,由于其在合成过程中会产生大量的亚硝酸盐,因此酸性橙具有致癌性。目前在卤肉制品、辣椒粉、红花等食品中均检测出含有酸性橙,一些不法商贩将它作为色素用于食品生产与加工,主要是利用了其廉价,着色稳定,色泽艳丽的特点。殊不知,这一做法将严重危害消费者身体健康[38]

2.2 极谱法测定苏丹红

线性扫描极谱法也能够用来测定辣椒粉中的苏丹红,任乃林等[40]同样选用三电极体系,工作电极为滴汞电极,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为213型铂电极。其在-0.935 V处有一个灵敏的极谱还原波(图3a)。

2.3  极谱法测定甲醛

甲醛是一种致癌物,吸入甲醛后会刺激眼睛、鼻子和喉咙,引发头痛、皮肤损伤、胸闷、神经紊乱等症状[41],已被国家明文规定为非法添加剂,但仍在不少水发食品中检出了甲醛的存在,因为它可使水发食品表面色泽光亮 ,可以增加韧性和脆感,改善口感,还可以防腐[42]。基于此,对于食品中甲醛的快速、准确检测非常重要。


3  电位分析法

3.1 离子选择电极法测定甲醛含量

离子选择电极(ISE是指带有敏感膜的电极,且能对离子或分子态物质产生选择性响应,属于电化学分析中电位分析法的一种。因为在硫酸介质中甲醛对溴酸钾对氧化碘化钾有促进作用,如图4所示加入甲醛于溶液中,电位发生了明显的变化,利用该特性使用碘ISE跟踪碘离子,以此来测定微量的甲醛。

3.2 电位法测定硫酸铜

目前,仍存在许多不良商家把硫酸铜作为护色剂、保鲜剂超范围添加在蔬菜干制品中,使其外表看起来脆绿新鲜[46]。有些商家还会用硫酸铜等含铜类化学物质作为漂白剂,使食品看起来发白发亮。

4  电化学纳米传感器

4.1 电化学纳米传感器测定瘦肉精

电化学纳米传感器具有高效灵敏的特点,它将新型纳米材料作为载体,在修饰电极的表面涂上一层制备好的纳米复合材料。相较于传统材料,纳米材料在光、热、电、磁等方面具有更优越的性能得益于其在结构上存在的一些较为特殊的性质,这也使其传感器的检测性能得到了大大的提高。例如,戈钰等[54]开发了一种电化学纳米传感器对克仑特罗的痕量检测及其机理研究,将二维纳米材料磷烯(BP)经异丙醇和Nafion处理制备纳米复合材料修饰GCE,表示为BP-NfIP/GCE(图6a插图,纳米片层形貌)。

4.2 碳纳米复合材料传感器测定奶粉中的三聚氰胺

三聚氰胺是一种三嗪类含氮杂环有机化合物,其易与尿酸形成肾结石,从而对人体造成伤害。本实验中,在最佳实验条件下,将GR-CuFeS2复合材料作为催化剂,构建了测定三聚氰胺的灵敏比色传感器。根据Li[56]等研究中的方法处理好奶粉后,再用奶粉进行试验,获得的实验结果见表1

5  结论与展望

电化学分析方法是一种有效的手段,可用于测定常见食品非法添加剂。在研究中,循环伏安法和极谱法被广泛应用于各种非法添加剂的检测。这些方法具有高灵敏度、高选择性和简单操作的优点,可以准确检测并确定非法添加剂的存在及其含量。




作者介绍

王正军

温州大学

博士/讲师

个人简介

理学博士,温州大学化学与材料工程学院讲师。2019.10月毕业于湖南大学化学化工学院。在博士研究生期间,2017.12−2019.05在宾夕法尼亚大学(美国)进行联合培养。2019.7-20225月,在南京大学化学化工学院从事博士后研究。2022.6月加入温州大学化学与材料工程学院。迄今以第一作者和通讯作者身份等在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nat. Commun., Chem. Sci.等期刊发表论文二十余篇。

主要研究方向

主要从事多相催化、光催化及非金属催化等绿色有机合成新方法的开发及其应用方面的研究。

近五年代表作

[1] Limin Zhou, Xueqiu Chen, Shaojun Zhu, Kun You,Zheng-Jun Wang*, et al. Two-dimensional Cu Plates with Steady Fluid Fields for High-rate Nitrate Electroreduction to Ammonia and Efficient Zn-Nitrate Batteries. Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202401924.

[2] 冯吕楠,应依彤,柴雅婷,史丹,王正军. 电化学分析测定常见食品非法添加剂研究进展. 化学试剂. 2024, 46(7):29-37.

[4] Tianrui Lu, Ting Xu, Shaojun Zhu, Jun Li, Zheng-Jun Wang,* et al .Electrocatalytic CO2 Reduction to Ethylene: From Advanced Catalyst Design to Industrial Applications. Adv. Mater. 2023, 35, 2310433.

[4] Zheng-Jun Wang, Xiangyang Chen, Lei Wu, Jonathan J. Wong, Yong Liang, et al. Metal-Free Directed C-H Borylation of Pyrroles.Angew. Chem.Int. Ed. 2021, 60, 8500-8504.

[5]Cheng Chen#Zheng-Jun Wang#, Hongjian Lu*, Yue Zhao,  Zhuangzhi Shi*. Generation of Non-stabilized Alkyl Radicals from Thianthrenium Salts for C–B and C–C Bond Formation. Nat. Commun. 2021, 12, 4526.

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