精准分析甜味剂，CAD检测器更靠“谱”

冷泽山 冉良骥

引言

7月14日，国际癌症研究机构（IARC）、世界粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（JECFA）正式宣布，将阿斯巴甜列为“可能对人类致癌物”。这在全球饮料行业引发了轩然大波。阿斯巴甜是一种重要的人工甜味剂，广泛应用于食品饮料行业，多见于低热量或零热量的产品中。阿斯巴甜陷入致癌风波后，相关产品的安全性开始引发大众担忧。事实上，阿斯巴甜的致癌危害并没有想象中的严重。根据IARC的结论，阿斯巴甜对人类癌症证据有限，在实验动物中癌症的证据、导致癌症的可能机制有关的证据方面均有限，故归为IARC 2B类。此外，JECFA重申，阿斯巴甜每日可接受摄入量（ADI）仍为40mg/kg体重。只要不超出每日限量值，对消费者不会造成健康危害。同日，国家食品安全风险评估中心也发文称，阿斯巴甜按照我国现行标准规范使用可以保障安全。因此，人们无需谈虎色变，只要通过正规商家渠道购买检验合格的食品，就能规避安全风险。

但经过这次事件，也给全国检测行业敲响了警钟。食品中常用的甜味剂不止阿斯巴甜，任何一种甜味剂的非法或过量添加都将会危害消费者的身体健康。如何准确、高效检测食品中的甜味剂，是值得大家深思探讨的重要话题。目前人工甜味剂的检测方法以液相色谱法和液相色谱串联质谱法为主。由于多数甜味剂紫外吸收差，常规液相色谱法灵敏度较低，尤其是甜蜜素的检测必须进行衍生化、方法复杂；并且现行国家标准检验方法通常只能检测1或2种甜味剂，无法实现多种甜味剂的同时分离测定。液相色谱串联质谱法灵敏度高，可同时检测多种甜味剂，但存在仪器设备较为昂贵、操作复杂等问题。

电雾式检测器（CAD），是近年来倍受欢迎的一种新型通用检测器。其通过对待测物质雾化颗粒的带电量进行检测，响应值与分析物的化学性质无关，具有灵敏度高、重复性好、线性范围广和响应一致性等特点，尤其对无紫外吸收物质的检测具有很大的优势。今天赛默飞实验室利用CAD检测器，给大家带来优异的甜味剂检测解决方案。

图：CAD检测器

01

多种人工甜味剂的高效检测  

本实验选取包括阿斯巴甜在内的8种常用人工甜味剂，建立简单、高效的HPLC-CAD检测方法[1]。方法选用赛默飞Acclaim 120 C18色谱柱（100mm×3mm，3μm），11min内可完成8种甜味剂的快速检测，且峰型对称，各组分之间均达到基线分离。8种甜味剂依次为：安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、三氯蔗糖、阿斯巴甜、阿力甜、爱德万甜和纽甜。实验还对不同实际样本进行了考察，样品中的基质不影响甜味剂成分的检测。

图：标准品溶液

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图：蜂蜜蛋糕样品溶液和加标溶液

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8种甜味剂采用外标法定量，根据各组分的信号响应选择不同浓度范围进行线性回归计算，并分别考察检出限和定量限。8种甜味剂组分均有良好线性关系，相关系数R2>0.999。检出限为5～30μg/L，定量限为20～150μg/L，结果优于相关标准常规高效液相色谱方法的检测灵敏度。

表：8种甜味剂线性范围、检出限及定量限

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以蜂蜜蛋糕为样本，对8种甜味剂进行低中高浓度水平的加标回收实验。8种甜味剂在3种添加水平下的回收率范围为88.5%～102.8%，RSD为0.85%～2.16%，说明该检测方法有较好的准确度。与液相色谱串联质谱检测方案相比，本方法无质谱基质效应影响，在加标回收率和准确度方面具有更好的检测优势。

表：8种甜味剂的回收率

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实验通过本方法对市售不同厂家的糕点、面包、饮料和白酒等样品进行了检测，并对检测结果进行统计分析。结果发现，面包和糕点中以添加甜蜜素为主，果汁中大多采用阿斯巴甜和纽甜组合添加的形式。部分白酒样品有微量三氯蔗糖检出，存在非法添加现象。说明本方法可以满足市售不同样品中多种人工甜味剂的准确、高效检测分析。

02

天然甜味剂的精准分析  

除了常见的人工甜味剂，CAD检测器也可用于天然甜味剂的检测，以甜菊糖苷为例。甜菊糖苷具有高甜度、低热能的特点，是可替代蔗糖最理想的天然甜味剂。2022年发布的国家标准GB1886.355-2022[2]中规定了共计13种甜菊糖苷类甜味剂的测定方法。由于标准品种类多、价格昂贵，因此标准是以瑞鲍迪苷A和瑞鲍迪苷D为基准建立标准曲线，利用不同组分的峰面积和相对校正因子分别计算含量。但是不同种类甜菊糖苷的相对校正因子差异大，每种甜味剂含量需单独计算，方法复杂。此外，甜菊糖苷的紫外吸收差，标准方法的灵敏度较低。

本方法通过CAD检测器，选取4种甜菊糖苷类甜味剂，进行同时含量测定，并与UV结果对比。利用CAD检测器响应一致性的特点，建立标准曲线考查4种甜味剂的相对校正因子，实现仅需一种标准品完成多种甜菊糖苷甜味剂的同时检测。

方法选用乙腈-0.1%甲酸水溶液（32: 68）作为流动相，采用等度洗脱，相比于国标方法，实验更简单、方便。通过赛默飞Acclaim 120 C18色谱柱（250mm×4.6mm，5μm），标准溶液中4种甜味剂均可有效检出，且分离度佳，峰型好，理论塔板数高。样品溶液中基质组分对甜味剂检测无干扰。从左到右分别为：瑞鲍迪苷D、瑞鲍迪苷A、瑞鲍迪苷C和甜菊双糖苷。

图：标准品溶液

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图：样品溶液和加标溶液

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稀释标准溶液考查4种甜菊糖苷类甜味剂的检测灵敏度：瑞鲍迪苷D在浓度为0.26ppm时达到定量限（S/N=10.9，进样体积=10μL），瑞鲍迪苷A和瑞鲍迪苷C的定量限均为0.5ppm，S/N分别为16.8和13.6；甜菊双糖苷定量限浓度为0.9ppm，S/N=11.2。说明CAD检测器对甜味剂的检测灵敏度高。这是由于甜菊糖苷属于紫外末端吸收，按照国标规定波长检测，灵敏度较差。而CAD检测器对于无紫外吸收的物质可以达到较高的灵敏度。

通过标准溶液考察线性情况：瑞鲍迪苷A、瑞鲍迪苷C、瑞鲍迪苷D和甜菊双糖苷分别在浓度范围0.26-20.9ppm、0.5-19.0ppm、0.5-21.8ppm和0.9-18.5ppm内呈良好线性关系，R2均大于0.999。数据表明，CAD检测器可以实现甜菊糖苷甜味剂高灵敏、宽动态范围的检测。

图:线性溶液图谱

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图:标准曲线图谱

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图:线性结果

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国标中各甜味剂组分的相对校正因子是通过建立标准曲线，利用瑞鲍迪苷A或瑞鲍迪苷D的线性方程斜率除以各组分的线性方程斜率得到。但选用2种标准品作为基准，增加了一测多评难度，而且不同组分的相对校正因子均不同。本实验对比UV和CAD检测器，通过4种甜菊糖苷甜味剂组分的线性方程斜率，以瑞鲍迪苷A为基准，计算其他3种甜味剂的相对校正因子。结果得到：UV检测器下，瑞鲍迪苷C和甜菊双糖苷的相对校正因子为0.98和0.68，与国标结果一致；瑞鲍迪苷D相对于瑞鲍迪苷A的校正因子为1.16。说明UV检测器不具有响应一致性的特点。通过CAD检测器得到的线性斜率计算，瑞鲍迪苷C、瑞鲍迪苷D和甜菊双糖苷的相对校正因子分别为0.96、0.96和0.98。这是由于CAD检测器具有良好的响应一致性特点，对于结构相似的化合物，可以达到真正的一测多评效果。

以面包为样品，进行低中高浓度的加标实验，结果得到：回收率范围为92.4%～100.5%，RSD为0.67%～1.53%，说明方法准确度良好。同时，分别通过标准曲线法和以瑞鲍迪苷A为基准的一测多评法对加标浓度为5ppm的样本进行含量检测并对比，验证一测多评法在在实际检测中的可行性。结果表明两种方法下各组分的检测结果均一致，说明一测多评法准确度高，可以替代常规的标准曲线法，实现甜味剂的精准检测分析。

表：标准曲线法和一测多评法结果对比

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 小  结  

通过CAD检测器分别建立不同种类人工甜味剂和天然甜味剂的检测方法。结果表明，CAD检测器可以实现多种人工甜味剂的高效检测，并可用于天然甜味剂的精准分析。作为一种通用的质量型分析检测器，CAD检测器拥有高灵敏度、宽线性范围、良好响应一致性的检测特点，在食品添加剂检测领域中具有较高的普适性。目前CAD检测器已经收录进2020中国药典中，在医药行业发挥了巨大优势。相信在食品、化工等领域，CAD检测器也能解决许多品种的检测问题，提高检测效率。

参考文献：

[1] 冷泽山，郭洪梅，蔡函青，等.高效液相色谱-电雾式检测器法同时检测食品中8种人工甜味剂的应用［J］.应用化学，2023，40（3）：436-440.

[2] GB 1886.355-2022，食品安全国家标准 食品添加剂 甜菊糖苷[S].

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