食品中甜味剂的检测方法研究

摘 要：甜味剂作为赋予食品甜味的重要添加剂，广泛应用于各类食品中。然而，部分人工合成甜味剂与健康问题存在关联，因此对其进行准确、快速检测至关重要。本文综述了食品中甜味剂的检测方法，包括光谱检测法、电化学检测法、气相色谱法、离子色谱法和高效液相色谱法，以期为食品中甜味剂的安全监管提供技术参考。

关键词：食品；甜味剂；检测方法；安全

Research on the Detection Method of Sweeteners in Food

XIAO Xiangpu

（Spectrum （Jiangxi） Biotechnology Co.， Ltd.， Ganzhou 341108， China）

Abstract： As an important additive to sweetening food， sweetener is widely used in all kinds of food. However， some artificial sweeteners have been linked to health problems， so accurate and rapid testing for them is critical. This paper reviews the detection methods of sweeteners in food， including spectral detection， electrochemical detection， gas chromatography， ion chromatography and high performance liquid chromatography， in order to provide technical reference for the safety monitoring of sweeteners in food.

Keywords： food; sweetener; testing methods; security

随着食品工业的快速发展，甜味剂作为一种重要的食品添加剂，在各类食品中被广泛应用。甜味剂不仅能够赋予食品甜美的口感，还能帮助食品生产商降低成本，延长产品保质期。然而，甜味剂的使用也引发了一系列食品安全和健康问题。近年来，人工合成甜味剂与某些疾病发病率的关联研究逐渐增多，如心血管疾病、癌症等，食品中甜味剂的检测和监管日益受到重视。因此，本文将重点介绍食品中甜味剂的主要检测方法，以期为食品安全监管提供科学依据。

1 食品甜味剂概述

食品甜味剂是一类能够赋予食品甜味的化学物质，广泛应用于食品、饮料、药品以及个人护理产品等多个领域[1]。根据来源和性质的不同，甜味剂可以分为天然甜味剂和人工合成甜味剂两大类。天然甜味剂主要来源于植物，如甘蔗、甜菜等，常见的天然甜味剂包括蔗糖、果糖、葡萄糖等，具有天然、健康的特点，但通常具有较高的热量，不适合需要控制热量摄入的人群。人工合成甜味剂则是通过化学合成方法制得，具有低热量、高甜度等优势，常见的人工合成甜味剂包括安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、阿斯巴甜、三氯蔗糖、阿力甜及纽甜等。

人工合成甜味剂的甜度一般是蔗糖的几十倍至上千倍，且热量极低或不含热量，因此被广泛用于低热量食品、无糖食品以及糖尿病患者食品中。然而，人工合成甜味剂的安全性一直备受关注，近年来有研究指出部分人工合成甜味剂可能与某些健康问题相关联，如内分泌干扰、肠道微生物群失衡等。因此，在使用人工合成甜味剂时，需要严格控制使用量和适用范围，确保其安全性。

2 食品中甜味剂的检测方法

2.1 光谱检测法

光谱检测法是一种基于物质与辐射能相互作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射光谱进行分析的方法。在食品甜味剂的检测中，光谱检测法凭借其操作简单、检测速度快的优势而得到广泛应用。

常用的光谱检测法包括紫外-可见分光光度法、拉曼光谱法等。紫外-可见分光光度法主要利用甜味剂与特定染料发生络合反应生成有颜色的化合物，从而通过测量该化合物的吸光度来定量分析甜味剂的含量[2]。例如，糖精钠在过氧化氢物质存在的情况下可以与对氯醌反应生成紫红色化合物，该化合物在535 nm处有最大吸收，测量此波长下的吸光度，可以实现糖精钠的定量分析。然而，这种方法易受其他食品添加剂的干扰，且并非适用于所有人工合成甜味剂。拉曼光谱法则是一种基于分子振动能级变化产生的非弹性散射光谱进行分析的方法。近年来，表面增强拉曼光谱技术（Surface Enhancement of Raman Scattering，SERS）在食品甜味剂检测中展现出巨大潜力，该技术主要借助金属纳米结构的表面等离子体共振效应，增强分析物的拉曼信号，从而提高检测的灵敏度。

有研究利用银纳米颗粒对阿斯巴甜溶液进行SERS检测，通过优化纳米银与阿斯巴甜溶液的混合条件，如pH值、混合体积比、温度等，实现了阿斯巴甜浓度在0.5～100 mg·L-1的线性定量检测，检出限可达0.41 mg·L-1[3]。另一项研究针对果冻中的甜蜜素含量进行了近红外光谱分析[4]。该研究选取了66个果冻样本，通过采集样本的近红外光谱数据，并结合Savitzky-Golay平滑、导数等多种光谱预处理方法以及遗传算法（Genetic Algorithm，GA）进行波长选择，最终建立了基于人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）的定量分析模型。实验结果显示，该模型对果冻中甜蜜素的预测均方根误差为0.000 93，相关系数达到0.905 6，具有较好的预测性能。

2.2 电化学检测法

电化学检测法主要基于物质在溶液中发生电化学反应而产生电流或电位变化进行分析。在食品甜味剂的检测中，电化学法具有高效、灵敏、成本低廉及环境友好的特点。该方法主要借助电极来测定样品中的甜味剂含量，具体包括循环伏安法、线性扫描伏安法、电化学阻抗谱、计时电流法以及差分脉冲伏安法等。在电化学检测过程中，需要先对待测食品样品进行提取、净化等适当预处理，获得可用于电化学分析的溶液。随后，将处理后的溶液置于电化学池中，通过工作电极（如玻碳电极、金电极等）与参比电极（如饱和甘汞电极）的电位差驱动电化学反应，从而检测样品中甜味剂的含量。

以检测饮料中的新橙皮苷二氢查尔酮（Neohesperidin Dihydrochalcone，NHDC）为例，可采用滴涂法制备一种单壁碳纳米管修饰电极，并将其作为伏安传感器用于NHDC的痕量测定[5]。在实验中，先将饮料样品进行超声处理以除去二氧化碳，然后取适量样品加入已经准备好的支持电解质溶液里，运用线性扫描伏安法测定NHDC的含量。结果显示，NHDC在修饰电极上具有良好的电化学响应，线性范围为5×10-8～8×10-6 mol·L-1，检测限可达2×10-8 mol·L-1。通过加标回收实验，发现其平均回收率在93.15%～109.23%，验证了该方法的准确性和可靠性。

2.3 气相色谱法

气相色谱法（Gas Chromatography，GC）作为在食品检测领域广泛应用的分离和分析技术，特别适用于挥发性和半挥发性化合物的分析。尽管大多数甜味剂由于其非挥发性并不直接适用于气相色谱法，但经过适当的衍生化处理，某些甜味剂如甜蜜素，可以被转化为挥发性化合物，从而能利用气相色谱法进行定量检测。气相色谱法基于不同物质在固定相和流动相的分配系数差异，利用样品在色谱柱中的反复分配和吸附，实现各组分的分离。待测样品首先被汽化，随后被载气带入色谱柱中。在色谱柱内，各组分与固定相发生作用，由于作用力的不同，各组分在柱中的保留时间不同，从而实现分离。分离后的组分依次进入检测器，转化为电信号，通过数据处理系统记录并定量分析。气相色谱法具有分离效率高、分析速度快、灵敏度高等优点，特别适用于复杂基质中挥发性或衍生化后挥发性化合物的分析。然而，对于非挥发性化合物（如大多数甜味剂），气相色谱法需要烦琐的衍生化处理步骤，无疑增加了检测的难度和成本。

甜蜜素（Cyclamate）作为一种常用的人工合成甜味剂，因其甜度高、价格低廉而被广泛应用于食品加工中。然而，过量摄入甜蜜素可能对人体健康产生不良影响，因此对其进行准确检测具有重要意义。由于甜蜜素本身不挥发，需要通过衍生化处理将其转化为挥发性化合物，才能利用气相色谱法进行检测。甜蜜素的衍生化处理涉及其与硫酸和亚硝酸钠的反应，可以生成N，N-二氯化物环己胺这一挥发性化合物，适合进行气相色谱分析。衍生化反应通常在冰浴条件下进行，确保反应完全且避免副产物的生成。反应结束后，通过正己烷等有机溶剂进行萃取，分离衍生化产物。衍生化产物经萃取后，即可注入气相色谱仪进行分析。气相色谱仪通常会配备电子捕获检测器（Electron Capture Detector，ECD）或氢火焰离子化检测器（Flame Ionization Detector，FID），用于检测衍生化产物的信号，通过比较样品信号与标准品信号的峰面积或峰高，可以计算出样品中甜蜜素的含量。

以市售饮料中甜蜜素含量的检测研究为例，研究人员对几种饮料样品进行衍生化处理，然后采用气相色谱法结合电子捕获检测器进行分析[6]。结果显示，所有检测结果均未超过《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）中规定的甜蜜素最大使用量0.65 g·kg-1。该研究通过两次平行实验验证了检测结果的稳定性和准确性，进一步证明了气相色谱法在甜蜜素检测中的应用价值。

2.4 离子色谱法

离子色谱法（Ion Chromatography，IC）是一种根据物质与离子交换色谱柱间亲和能力的不同，对待测物质进行分离和检测的技术。该方法具有灵敏度高、选择性好、成本低廉等优点，特别适用于水溶性离子及某些有机物的分析，在食品中甜味剂的检测中得到了广泛应用。离子色谱法一般使用电导率检测器，其通过色谱柱的洗脱液中离子的电导率变化来定量分析待测物质。在检测食品中的甜味剂时，离子色谱法可以准确、快速地分离并检测多种甜味剂成分。

在检测过程中，食品样品需要先进行溶解、稀释、过滤等前处理，去除杂质并制备成适合离子色谱分析的溶液，最后进行上机测定。①将样品溶解于超纯水中，经过涡旋、超声提取后，通过过滤去除不溶性杂质。②根据待测甜味剂的性质，选择合适的离子交换色谱柱和淋洗液。③设置合适的流速、柱温、进样量等色谱条件。④通过电导检测器记录色谱图，根据保留时间和峰面积计算甜味剂的含量，同时与标准品的保留时间和峰面积进行对比，从而实现甜味剂的定量分析。

以检测糕点中的甜蜜素、安赛蜜和糖精钠为例，将糕点样品粉碎并混匀后，称取适量样品加入超纯水中，经涡旋、超声提取后，过滤得到待测溶液[7]。使用Metrosep A Supp 10色谱柱，淋洗液为NaOH+NaOAc+甲醇混合溶液，流速为1.0 mL·min-1，柱温保持在35 ℃，进样量为20 µL。通过电导检测器记录色谱图，发现甜蜜素、安赛蜜和糖精钠的保留时间分别为12.5、15.3、20.8 min。通过峰面积计算，得出糕点中甜蜜素、安赛蜜和糖精钠的含量分别为50.2、32.7、18.6 mg·kg-1。该实验结果表明，离子色谱法能够准确、快速地检测糕点中的多种甜味剂成分，且具有良好的重现性和灵敏度。通过优化色谱条件和样品前处理方法，可以进一步提高检测效率和准确性。

2.5 高效液相色谱法

高效液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）是目前检测食品中甜味剂常用的技术之一，主要基于不同化合物在固定相和流动相的分配平衡差异进行分离。样品溶液被注入色谱柱后，各甜味剂成分在固定相和流动相之间发生分配、吸附、解吸等相互作用。由于各成分在两相间的分配系数不同，导致它们在色谱柱上的移动速度不同，从而实现分离。分离后的各成分依次进入检测器，转化为电信号输出，通过数据处理系统得到各成分的色谱图和定量结果。

HPLC法检测食品中甜味剂的过程主要包括样品前处理、色谱条件设定、进样与分析以及数据处理与结果分析。①根据食品类型和甜味剂性质，选择合适的样品前处理方法，去除干扰物质并富集目标甜味剂。对于液体样品如饮料，可以直接取样并稀释；对于固体样品如饼干，则需要经过粉碎、提取等步骤。②设定色谱条件，选择合适的色谱柱（如C18柱）、流动相（如甲醇-水、乙腈-水等）、流速、柱温、检测波长等参数。③将处理好的样品注入液相色谱仪，进行色谱分析。检测器记录各甜味剂成分的色谱峰，并计算其峰面积或峰高，以进行定量分析。④将色谱数据导入数据处理系统，进行积分、校正、定量计算等处理，得到各甜味剂的浓度或含量。