紫外-可见分光光度法在食品工业检测中的具体应用

紫外-可见分光光度法在食品检测中的应用

关键词：紫外-可见分光光度法；紫外分光光度计；食品检测

引言：紫外可见分光光度计对于分析人员来说是最有用的分析工具之一，几乎每一个分析实验室都离不开紫外可见分光光度计，在食品检测中同样也是如此，它可以用来进行食品的多种成分分析和检测，应用十分广泛。

1．1 紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法是利用物质分子对紫外可见光谱区的辐射的吸收来进行分析的一种仪器分析方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，它广泛用于无机和有机物质的定性和定量分析。

朗伯一比耳定律是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度c和液层厚度b的乘机成正比：

A=a×b×c(式中，a为吸光系数)

1．2 紫外可见分光光度计

紫外可见分光光度计是基于紫外可见分光光度法的原理工作的常规分析仪器。根据光路设计的不同，紫外可见分光光度计可以分为单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。

各种型号的紫外可见分光光度计，就其基本结构来说，都是由5个基本部分组成，即光源、单色器、吸收池、检测器及信号指示系统。

1.2.1. 光源：提供入射光的装置；

（1）钨灯或碘钨灯：发射光λ范围宽，但紫外区很弱，通常取此λ> 350nm 光为可见区光源

（2）氢灯或氘灯：气体放电发光光源，发射150~400nm的连续光谱，

用作紫外区，同时配有：稳压电源（稳定I0 ）；光强补偿装置；聚

光镜等。

1.2.2. 单色器：将来自光源的光按波长的长短顺序分散为单色光并能随意调节所需波长光的一种装置。

（1）色散元件——把混合光分散为单色光的元件是单色器的关键部分！）常用的元件有：棱镜——由玻璃或石英制成，它对不同λ的光有不同的折射率，将复合光分开。但：光谱疏密不均长λ区密，短λ区疏

光栅——由抛光表面密刻许多平行条痕（槽）而制成，利用光的衍射作用和干扰作用使不同λ的光有不同的方向，起到色散作用。（光栅色散后的光谱是均匀分布的）（2）狭缝——入口狭缝：限制杂散光进入出口狭缝：使色散后所需λ的光通过（3）准直镜——以狭缝为焦点的聚光镜其作用为：将来自于入口狭缝的发散光变成单色光把来自于色散元件的平行光聚集于出口狭缝

1.2.3. 吸收池：装被测溶液用的无色、透明、耐腐蚀的池皿光学玻璃吸收池——只能

用于可见区石英吸收池——可用于紫外及可见区。定量分析时：吸收池应配套（同种溶液测定∆A < 0.5%）

1.2.4. 检测器：将接受到的光信号转变成电信号的元件。

1．3 紫外可见分光光度计的特点

1．3．1 应用广泛：在国际上发表的有关分析的论文中，光度法约占28％。由于各种各样的无机物和有机物在紫外一可见区域都有吸收，凶此均可借此方法加以测定。在食品行业，紫外可见分光光度计被广泛应用于食品检测之中，得到越来越多的重视。1．3．2 仪器价格相对低廉且分析成本低

紫外可见分光光度计价格相埘低廉，分析成本低，在使用过程中仪器儿乎没有什么耗损。食品企业大多属于中小企业，规模不大且利润薄，降低食品检测费用尤为重要，用紫外可见分光光度计作为主要检测仪器可以大大减轻企业检测成本。

1．3．3 操作简便、快速

对一些保质期较短的食品检测要求操作简便、快速，比如鲜牛奶的保质期短(仅1天时间)，对它的检测必须要求简便、快速，用紫外可见分光光度计就可以很好满足此要求。1．3．4 准确度高

对于一般的分光光度法来说，浓度测量的相对误差在1％～3％范围内，如采用示差分光光度法测量，则误差往往可减少到千分之几。

2 紫外可见分光光度计在食品检测中的应用

当分子中含有1个或更多的生色基团(即具有不饱和键的原子基团)，辐射就会引起分子中电子能量的改变。常见的生色基团有：>C=0，一N=N一，一N=O，一C；N， >C=S 如果2个生色基团之间只隔1个碳原子，则形成共轭基团，会使吸收带移向较长的波长处(即红移)，且吸收带的强度显著增加；当分子中含有助色基团(0时)，也会产生红移效应。常见的助色基团有：一OH ，一NH2，一SH，一C1，一Br，一I。这些基团在食品和食品添加剂中大量存在，所以紫外分光光度计在食品检测中的应用有着无可比拟的优越性，其主要用途有以下几点。

2．1 光度测量

在食品生产中为了保证有颜色的饮料(如可乐、果汁及茶饮料)产品的颜色一致，可以在可见光区用紫外可见分光光度计来测定其吸光度值，使色差符合产品要求。在发酵业中也可通过测定吸光度值来确定产品的发酵完成程度。对于一些成分比较单一的产品也可通过测定吸光度值来确定产品合格与否。比如，判定营养增强剂维生素Bl的质量就可以在400 nm下测定其吸光度值，当其值不超过0．020时，即可确定为合格品。

2.2 成分的定性分析

物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特性波长处的

最大吸收峰(峰值)和波形图来判断某种物质是否存在。在食品生产中会使用一些食品添加剂，为了确定食品添加剂的质量，可以用紫外可见分光光度计对其进行光谱扫描。例如，对食品中涉及的一些

复合甜味剂、复合防腐剂和复合鲜味剂等就可以用紫外可见分光光度计进行一个全面扫描以排除违禁添加剂的使用。另外，此方法还可以在物质结构分析方面作为红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(Ms)等方法的辅助手段。

2．3 成分的定量分析

对于于食品卫生安全检测中一些含量需要严格控制的成分项目可以用紫外可见分光光度计来准确检测。食品中常用紫外可见分光光度计测定的项目

测定组分方法吸收波长(nm)

Pb 双硫腙 510

As 二乙氨基二硫代甲酸银 510

Fe 邻菲罗啉 510

Cu 二乙氨基二硫代甲酸钠 440

Cd 双硫腙 518

Hg 双硫腙 485

游离氯／总氯 N，N-二乙基-1，4 -苯二胺 510

亚硝酸盐 N-(1-萘基)-乙二胺 540

氟化物氟试剂 620

氰化物异烟酸-吡唑啉酮 638

甲醛乙酰丙酮 414

二氧化硫甲醛-盐酸副玫瑰苯胺 548

果胶咔唑缩合反应 530

己糖酚缩合反应 490

戊糖酚缩合反应 480

甲基戊糖酚缩台反应 48O

果糖蒽酮法 620

葡萄糖邻联甲苯胺 625

脂肪铜试剂螯合 700

2．4 DNA／蛋白分析

DNA/蛋白质为生物大分子，所产生的紫外光吸收往往是其分子内的小基团所引起的，例如嘌呤碱、嘧啶碱、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽键等。嘌呤碱、嘧啶碱以及由它们参与组成的核苷、核苷酸及核酸对紫外光有强烈的吸收，在吸收波长260 nm处有最大吸收值。在蛋白质分子中，酪氨酸(T 、苯丙氨酸(Phe)、色氨酸(Trp)残基的苯环含有共轭双键，该共轭双键对紫外光有吸收(其中最大吸收Tyr在吸收波长274 nm；Phe 在吸收波长257 nm；Trp在吸收波长280 nm）,从而导致蛋白质对紫外光有吸收。肽键对