糖精钠

、极谱法[6]和非水滴定法[7]、液膜电极法[8]等，但是这些方法操作复杂、灵敏度较低、耗时长。少量糖精钠的存在可以使食品吸收峰增强，且吸光度的增强随糖精钠浓度的增大而增大，因此建立紫外分光光度法是测定糖精钠的新方法。 关键词 糖精钠（邻苯甲酰磺酰亚胺钠） 吸光度 紫外分光光度法 测定 1 研究的目的和意义 食品的添加剂有多种，例如维生素C、柠檬酸、苯甲酸、山梨酸、糖精钠等，了解食品添加剂的益处以及对人体的危害是非常重要的，下面对糖精钠的研究目的和意义进行分析。 1.1 研究的目的 糖精钠是美国的法利德别尔格在一次偶然的机会中发现的。糖精钠化学名为邻苯甲酰磺酰亚胺钠盐，其分子式为C7H4O3NSNa·2H2O，又称为可溶性糖精，是广泛应用于食品中的甜味剂，失去结晶水后为无水糖精钠，结构式为。由于食用过量会对人体造成伤害，具有潜在的致癌性，基于安全性问题，应严格控制糖精钠的使用量，故需要寻求快速高效的测定糖精钠含量的新方法，对维护食品安全和人们的身体健康有重要的意义。因此，开发一种高选择性，简单，安全的方法测定糖精钠的含量是迫不及待的。 1.2 研究的意义 11010

糖精钠（邻苯甲酰磺酰亚胺钠）主要用于调味剂、饮料和诊断用药，广泛用于化妆用品和电镀工业。在食品行业中一般用于冷饮、饮料、凉果、果冻、蛋白糖等；饲料行业用作添加剂，例如香甜剂、猪饲料等；日化行业一般用于眼药水、牙膏等；电镀行业，电镀级的糖精钠主要用在电镀镍上，是作为光亮剂而使用的。加入少量的糖精钠，可以提高电镀镍的柔软性和光亮性。 本实验的重点就在于探讨一种方法简便，测定结果准确的方法来测定食品中糖精钠的含量。从而，为保护人类的健康，生命科学和环境的发展提供参考。 2 我国研究的概况 我国测定糖精钠的传统方法有很多种，测定方法有如气相色谱法[9]、比色法[10]、液相色谱法[2]、分光光度法[3]、荧光光度法[4]、薄层色谱法[5]、极谱法[6]和非水滴定法[7]、液膜电极法[8]、荧光光度法[10]、高效液相色谱法[11，12]、固相萃取-反相高效液相色谱法[13]、反相高效液相色谱法[14] 、非水滴定法[15]、多波长线性回归导数分光光度法[16]、四阶导数分光光度法[17]等，在这些方法中，人们一直没有找到一个操作简单的、快捷的、省时的、灵敏度高的实验方法来测定食品中糖精钠的含量。下面简单讲述一下几种在中国应用较广泛的测定方法。 2.1 荧光光度法 王守兰、谢杨[10]报道了荧光光度法，是基于糖精（钠）能与碳酸钠形成荧光配合物而设计的，此法不仅灵敏度高，选择性好，而且简便、快速，测定结果令人满意。汇源苹果汁中糖精钠含量为0.046μg/mL，方法的线性范围为0μg/mL～50μg/mL，平均回收率为87.5%，相对标准偏差≤3.68%。利用RF-540 型荧光分光光度计（日本岛津制作所），激发波长283nm，发射波长420nm，通带宽EX10nm，EM10nm，扫描速度中档。用2.5mg/mol糖精钠标准溶液，0.3mol/L碳酸钠溶液，与无水乙醚、盐酸、磷酸、氯化钠等试剂，按实验步骤进行试验，整理实验数据，得出实验结果，进行结果分析，得出饮料中糖精钠的含量是受腐蚀剂的影响。 2.2 高效液相色谱法 张平和谭慧[11]利用高效液相色谱法测定食品和复合甜味剂蛋白糖中人工合成甜味剂——糖精钠和天冬糖。采用国产C1B不锈钢柱（Superisorh CIB5pm，70mm×4.6mm i.d.），以甲醇——0.02mol/L磷酸缓冲液pH＝4.5（体积比为30+70）为流动相，于

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210nm波长下进行检测。采用该方法测定糖精钠和天冬糖的回收率分别为96.2%～102.7%和99.2%～105.1%；最小检出限分别为0.6ng和1.4ng。本方法简便、快速、灵敏，即适用于食品中人工合成甜味剂糖精钠和天冬糖的测定，又适用于复合甜味剂的品质鉴定。 谢丽琪等[12]报道了采用高效液相色谱仪同时测定焙烤食品中糖精钠、富马酸二甲酯、苯甲酸、山梨酸的检测方法。样品经氨化甲醇溶液提取后，用盐酸中和，随后用水定容过滤后即可直接测定。检测波长：220nm，流动相：“0.02mol/L乙酸钠﹢0.02mol/L冰醋酸﹢0.0015mol/L四丁基溴化铵”的甲醇水溶液（体积比为35﹢65）。4种组分的回收率在85.2%～109.2%之间，室内变异系数小于2.55。该法简单、快速、准确，可用于饼干、月饼等焙烤食品中糖精钠、富马酸二甲酯、苯甲酸、山梨酸的日常检测。 陈发河等[13]报道了1次进样、同时测定食品中常见的8种食品添加剂，即：苯甲酸、山梨酸、糖精钠、安赛密、柠檬黄、日落黄、胭脂红、苋菜红的分析。采用Nove—PakC18柱（3.9mm×150mm，4μm，Waters）为分离柱，以20mmol/L乙酸铵（pH＝6.8）甲醇为流动相（梯度洗脱：甲醇：5%，5%～30%，12.5%/min；30% 继续4min；30%～5%，25%/min），用紫外检测器于234nm处检测。 结果显示，整个分析过程在10min 内完成，被测样品经固相萃取柱处理后进样，其平均加标回收率在78.1%～112.5%之间，相对标准偏差小于5%。该方法准确度和重复性好，适用于食品常规质量检测。 尹艳春和李智红[14]采用反相高效液相色谱法快速分离和测定食品中甜蜜素、糖精钠和苯甲酸钠，在ODS柱上，以30%甲醇和70%（试剂中含离子对）水溶液为流动相进行分离；分别考察了流动相中不同的甲醇配比和不同浓度的离子对试剂分离和保留行为的影响。检测波长为205nm，采用外标法定量。该方法精密度高、准确度好，样品处理简单，实用于常规质量监测。 2.3 非水滴定法 李侠、李晓艳[6]报道了在非水条件下快速测定食品中糖精钠的方法，经过反复试验，相对标准误差0.92%～2.93%，加标回收率97.13%～100.30%。由于糖精钠显弱碱性，为了提高滴定反应速率和滴定终点的灵敏性，选择高氯酸的冰乙酸标准溶液滴定，以冰乙醇为溶剂，进行实验。结果表明：该法定量分析准确，精确度高，可靠性好和重现性好，而且操作简单，易于推广。 2.4 多波长线性回归导数分光光度法

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周彤、戈早川[2]报道了多波长线性回归导数分光光度法。用于模拟样品和饮料样品中糖精钠和苯甲酸同时测定，回收率为98%～101%，相对标准偏差≤3.0%。研究了糖精钠和苯甲酸的导数光谱，把多波长线性回归与导数技术结合一起，提出多波长线性回归导数分光光度法，该法有效地消除了样品中其他杂质的干扰，提高了灵敏度，并能进行直接同时测定。 2.5 导数分光光度法 邹昱[15]报道了四阶导数分光光度法测定果冻中的糖精钠。样品经NaOH浸提，酸化乙醚萃取，NaHCO3反萃取，在紫外210nm～290nm扫描光谱，经四阶导数转换，并对结果进行分析。结果231nm～235nm处的峰谷与浓度在0μg/mL～40μg/mL范围内具有良好线性关系，相关系数R2＝0.999，并在该方法下对两大类果冻样品进行干扰测定，在5μg/mL糖精钠的浓度下，RSD = 4.76%（n=5），加标回收率范围在77.4%～86.4%。结论导数紫外分光光度法测定果冻样品，可排除其它基质的干扰、分析时间短、所用试剂少，结果可靠。 3 研究内容 紫外分光光度法是用于糖精钠的测定比较简单快速的检测方法，下面对紫外分光光度法测定原理以及实验内容进行介绍。 3.1 紫外分光光度法测定原理 紫外分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内的光吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。单色光辐射穿过被测物质溶液时，被该物质吸收的量与该物质的浓度和液层的厚度（光路长度）成正比，即朗伯—比尔定律，这是吸收光谱法定量的理论依据，其关系式如式（1）： A = kcl 式（1） 式中A为吸收度；k为摩尔吸收系数，即单位浓度、单位液层厚度的吸收度数值；c为溶液浓度；l为液层厚度[16]。 3.2 实验内容 糖精钠含量的测定步骤包括最大吸收峰的选择、单因素变量实验、正交实验设计、

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最佳实验条件的确定、最优条件下的标准曲线、应用到具体样品中的测定，下面分别简要介绍各步实验。 3.2.1 最大吸收峰的选择 将不同浓度的糖精钠的标准溶液在一定波长范围内多次连续进行光谱扫描，吸光度随浓度不断变化，从而确定测定糖精钠的最大吸收波长。 3.2.2 单因素变量 由于五个因素最终的R值次序有所不同可以反映出各因素对实验结果的影响程度，再用单一因素实验确定B-R缓冲液的酸度pH、B-R缓冲液的用量、结晶紫用量、反应温度、反应时间等因素的最佳试剂用量及反应所需的最佳条件。其中B-R缓冲液是在100mL浓度为0.04mol/L乙酸、磷酸、硼酸三酸的混合液中加入指定体积的0.2mol/LNaOH溶液的混合液。 （1）B-R缓冲溶液酸度pH的影响 糖精钠显弱碱性，耐热、耐碱性弱，酸性条件下加热甜味逐渐消失，溶液大于0.026 %则味苦。设置多次单一变量实验来研究酸度对糖精钠的影响，考察不同B-R缓冲溶液酸度对糖精钠的影响，并确定反应的最佳B-R缓冲溶液酸度pH。 （2）B-R缓冲溶液用量的影响 当往某些溶液中加入一定量的酸和碱时，有阻碍溶液pH变化的作用，称为缓冲作用，这样的溶液叫做缓冲溶液。弱酸及其盐的混合溶液（如HAc与NaAc），弱碱及其盐的混合溶液（如NH3·H2O与NH4Cl）等都是缓冲溶液。由弱酸HAc及其盐NaAc所组成的缓冲溶液对酸的缓冲作用，是由于溶液中存在足够量的碱Ac-的缘故。当向这种溶液中加入一定量的强酸时，H+离子基本上被Ac-离子消耗。所以溶液的pH值几乎不变；当加入一定量强碱时，溶液中存在的弱酸HAc消耗OH-离子而阻碍pH的变化。因此，在缓冲溶液pH一定的情况下，改变缓冲溶液的用量来看其对吸光度的影响，并确定最优的B-R缓冲溶液的用量。 （3）结晶紫用量的影响 由于少量糖精钠的存在可以使结晶紫吸收峰增强，且吸光度的增强随着糖精钠浓度的增大而增大。设置多次单一变量实验来研究结晶紫用量的影响，考察不同量的结晶紫的用量对反应的影响，并确定反应的最佳结晶紫用量。 （4）反应温度的影响

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糖精钠本身带有两个结晶水，加热后不稳定易失去结晶水形成无水糖精钠，但分解速度比较快，升高温度可以加速糖精钠的分解，因此不同温度下糖精钠的吸光度不同。分别设置多次单一变量实验来研究不同反应温度对体系的影响，考察不同温度对反应的影响，并确定控制反应的最佳反应温度。 （5）反应时间的影响 随着反应时间的增加，糖精钠不断地被分解，当糖精钠被完全破坏时吸光度值会稳定，但是如果继续加热，被分解的糖精钠会被转化成无水糖精，从而会使吸光度值增加。为测定不同反应时间对体系的影响，分别设置不同反应时间对体系的影响，确定控制反应的最佳反应时间。 3.2.3 正交试验设计 在这个试验中有五个影响因素，即B-R缓冲溶液酸度、B-R缓冲溶液用量、结晶紫用量、反应温度及时间的影响。从这个设计中选择每五个因素作为一个水平（见表1）。从而设计正交实验布局（见表2）。 表1 B-R缓冲溶液酸度、B-R缓冲溶液用量、结晶紫用量、反应温度及时间五个因素五个水平的因素水平表 因素 水平 B-R酸度pH 1.98 6.09 7.00 7.96 10.88 B-R缓冲液用量 （mL） 0.4 0.5 0.6 1.0 1.2 结晶紫用量 （mL） 0.3 0.4 0.5 0.6 0.9 T （℃） 16 18 25 30 32 Time （min） 20 40 80 100 120 1 2 3 4 5 表2 B-R缓冲溶液酸度、B-R缓冲溶液用量、结晶紫用量、反应温度及时间五个因素五个水平的实验方案及实验结果

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因素 水平 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 B-R酸度 pH 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 6.09 6.09 6.09 6.09 6.09 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.96 7.96 7.96 7.96 7.96 10.88 10.88 10.88 10.88 10.88 B-R缓冲液用量 （mL） 0.4 0.5 0.6 1.0 1.2 0.4 0.5 0.6 1.0 1.2 0.4 0.5 0.6 1.0 1.2 0.4 0.5 0.6 1.0 1.2 0.4 0.5 0.6 1.0 1.2 结晶紫用量 （mL） 0.3 0.4 0.5 0.6 0.9 0.4 0.5 0.6 0.9 0.3 0.5 0.6 0.9 0.3 0.4 0.6 0.9 0.3 0.4 0.5 0.9 0.3 0.4 0.5 0.6 T Time （℃） （min） 16 18 25 30 32 25 30 32 16 18 32 16 18 25 30 18 25 30 32 16 30 32 16 18 25 20 40 80 100 120 100 120 20 40 80 40 80 100 120 20 120 20 40 80 100 80 100 120 20 40 实验结果△A 3.2.4 最佳实验条件的确定 通过正交实验求得极差R值，即确定每个因素的影响程度。按影响因素的大小顺

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序对每个因素进行优化，从而确定该方法的最佳实验条件。 3.2.5 最优条件下的标准曲线 本实验在最优的条件下测定不同糖精钠含量以及空白溶液的吸光度，计算吸光度差值的变化。标准样品配制成不同浓度的标准系列，再与待测组分相同的色谱条件下，等体积准确进样，测量各峰的峰面积或峰高，用峰面积或峰高对样品浓度绘制标准曲线。糖精钠浓度在一定范围内与反应的吸光度差值呈良好的线性关系，从而绘制定不同糖精钠含量与反应吸光度差值的变化曲线，即标准工作曲线。 3.2.6 应用到具体样品中的测定 分别取苹果醋、果冻、冰绿茶、雪碧100mL于蒸发皿中，加热除去CO2。把浓缩样转移至250mL烧杯中，加入5g氯化钠固体、0.6mL磷酸和几粒沸石，加热煮沸15min，冷却后用水定容至200mL容量瓶中[17]。按照实验方法测定样品中糖精钠的含量。 4 紫外分光光度法的发展趋势 紫外分光光度法它在分折领域中的应用已有四十多年的历史，紫外分光光度法是一种灵敏度较高、准确度高、选择性好的分析方法，方法简便、所用仪器简单、对环境无污染，便于推广使用，已成为检测微量组分的有效手段。未来这一领域的研究将进一步寻找高灵敏的指示反应和可靠的样品分离方法，并逐步加强此方法与其他方法的结合。虽然在这段期间内各种分析方法有较大的发展，然而紫外分光光度法仍然是当今分析领域中应用最广泛的分析方法之一。随着科学技术和紫外分光光度法的发展，紫外分光光度计也处在迅速发展与改善之中[18]。 紫外分光光度法的灵敏度与普通分光光度法相比有很大的提高，特别适宜于微量分析。加之近年来具有增溶增敏等特性的新型表面活性剂在光度法中的应用，使糖精钠的光度分析又有新的突破，尤其在紫外分光光度法分析中的应用，灵敏度、选择性显著提高，开辟了糖精钠微量分析的新途径，在环境监测、食品分析、药品分析检测、冶金分析等领域具有重要的潜在应用价值[19]。

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毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 1.本课题需研究的问题 糖精钠是一种重要的人工合成甜味剂，常被用作食品添加剂，它是无色结晶或稍带白色的结晶性粉末，一般含有两个结晶水，易失去结晶水而成无水糖精，呈白色粉末，无臭或微有香气，味浓甜带苦。可应用于食品、饲料添加剂、日化行业、电镀行业等行业的添加剂。紫外分光光度法的灵敏度、操作简单、省时等与普通分光光度法相比有很大的提高，特别适宜于痕量分析。加之近年来添加剂在光度法中的应用，使糖精钠的光度分析又有了新的突破，尤其在紫外分光光度法分析中的应用，灵敏度、选择性显著提高，开辟了糖精钠痕量分析的新途径，在有机化学、生物化学、食品检验、医疗卫生、环境保护、生命科学等各个领域和科研生产都得到了广泛的研究。 2.本课题的研究手段 本课题要研究用紫外分光光度法来测定食品中糖精钠的含量测定，应用正交实验和单一因素法实验找出B-R缓冲溶液酸度pH、pH＝7.00的B-R缓冲溶液用量、结晶紫的用量、反应温度及反应时间这五种因素的最佳实验条件。本课题采用正交试验进行测定可以减少试验次数，缩短试验周期，迅速找到优化方案从而可以优化实验结果，控制单因素变量可使测定达到最佳效果。最佳的实验条件下画出糖精钠的标准工作曲线，最后应用糖精钠的标准工作曲线测量食品中糖精钠的含量。

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毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

指导教师意见： 1．对“文献综述”的评语： 汪玉荣同学通过查阅资料，在大量阅读文献的基础上作了一个富有逻辑性的综述，对紫外分光光度法来测定食品中糖精钠含量的方法与步骤有了较为系统，详尽的论述，对课题的内涵有了一个全局性的理解和把握，并对其它测定方法有了一定的了解。通过查阅国内文献资料，在对文献进行了比较条理的归纳总结的基础上，对本课题的目的、意义以及国内研究现状、紫外分光光度法的原理、测定方法有了较为直观、系统的了解。该课程研究的方向正确，论文的选题有一定的意义。在食品添加剂这一方面，文章还可以进行更加深入和详细的探讨。能达到预期的目标，同意开题。 2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 糖精钠是一种重要的工业原料——人工合成甜味剂，常被用做许多化学过程的添加剂。紫外分光光度法的灵敏度与普通分光光度法相比有很大的提高，特别适宜于痕量分析，开辟了糖精钠痕量分析的新途径。本课题工作量适中，立意明确，技术路线可靠，研究内容充实，研究方法切实有效。学生本人对相关领域的国内现状有较为全面地了解，相信能够完成课题并撰写出达到学士学位论文要求的毕业论文。 指导教师： 汤小芳 2012年 3 月 15日 所在专业审查意见： 负责人： 2012年 3 月 18日