食品甜味剂的检测及其标准物质研究现状

彭子娟; 薄梦; 吴雪; 梁文林

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0223

食品甜味剂的检测及其标准物质研究现状

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0223

1.
中国计量科学研究院，北京 100029
2.
天津农学院，天津 300384

基金项目: 中国计量科学研究院基本科研业务费项目（AKYZZ2228）。

详细信息

作者简介:
彭子娟（1996-），中国计量科学研究院研究实习员，研究方向：新型有机污染物分析检测技术和标准物质研究，邮箱：pengzj@nim.ac.cn

中图分类号: TB99
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出版历程
- 收稿日期: 2023-09-28
- 录用日期: 2023-10-30
- 修回日期: 2023-10-27
- 网络出版日期: 2023-12-06
- 刊出日期: 2023-09-18

Current Status of Detection Methods and Reference Materials for Food Sweeteners

1.
National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
2.
Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China

摘要

摘要: 目前，低糖饮食已成为当代消费者的一种主流生活，而食品级甜味剂仍存在不合格生产和不规范使用等安全问题。已有研究表明，过量使用甜味剂会引起一定的代谢风险、生物毒性，甚至对水体环境造成污染。因此，食品及环境中甜味剂的监测工作和相关标准物质的研究对保障食品安全和生态环境健康有着重要意义。我国《食品添加剂使用标准》中允许使用的甜味剂包括天然甜味剂、磺胺类甜味剂、二肽类甜味剂、三氯蔗糖等；不同甜味剂的溶解性、稳定性以及毒性大小均有一定差异性。液相色谱是一种甜味剂通用检测方法，检测结果的好坏关键在于检测器的选择，不同结构的甜味剂适用的检测器不同。通过对不同甜味剂的理化性质及分析方法进行整理，可为相关标准物质的研制提供一定参考信息。通过调研可知，美国、加拿大、英国、欧洲等国外甜味剂标准物质/标准品已有多于13种（6种天然甜味剂、4种磺胺类甜味剂、3种二肽类甜味剂等），我国已申请的甜味剂有证标准物质共6种（D-甘露糖醇、甜蜜素、糖精钠、安赛蜜、三氯蔗糖和阿力甜），很多天然甜味剂以及二肽类甜味剂未查询到相关有证标准物质信息，无法满足我国食品检测等行业的需求。随着新型甜味剂种类的增多，有必要持续关注相关研究，完善相关甜味剂的检测技术以及标准物质品种，更为有效地监督食品质量，保障食品安全。
- 计量学 /
- 甜味剂 /
- 食品安全 /
- 标准 /
- 检测方法 /
- 标准物质
Abstract: Amidst the rising popularity of low-sugar diets, the safety concerns surrounding the production and usage of food-grade sweeteners persist. Studies have linked excessive use of sweeteners to various metabolic risks, biotoxicity, and even environmental pollution. Monitoring sweeteners in foods and the environment, as well as advancing the research of relevant reference materials, is thus crucial for ensuring food safety and ecological well-being. In accordance with China's 'Standards for the Use of Food Additives,' permitted sweeteners include natural sweeteners, sulfonamide sweeteners, dipeptide sweeteners, and sucralose. These sweeteners differ in solubility, stability, and toxicity levels. Liquid chromatography emerges as a universal method for detecting sweeteners, where the selection of an appropriate detector, specific to the sweetener's structure, is vital for accurate results. By systematizing the physicochemical properties and analytical methods of various sweeteners, valuable insights can be provided for the development of corresponding reference materials. Research reveals that more than 13 types of sweetener reference materials/standards are available internationally, including 6 types of natural sweeteners, 4 types of sulfonamide sweeteners, and 3 types of dipeptide sweeteners. In contrast, China has certified reference materials for only six types of sweeteners (D-mannitol, sodium cyclamate, saccharin sodium, acesulfame, sucralose, and alitame). The absence of certified materials for many natural and dipeptide sweeteners fails to meet the national demand in food testing sectors. With the increasing variety of new sweeteners, continuous research and improvements in detection technologies and reference material varieties are necessary. Such efforts are imperative for effectively monitoring food quality and ensuring food safety. The challenges lie in keeping up with the evolving variety of sweeteners and ensuring that the detection methods and reference materials are up to date and comprehensive.
- metrology /
- sweeteners /
- food safety /
- standards /
- detection methods /
- reference materials

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表 1 天然类甜味剂种类及性质

Table 1. Types and properties of natural sweeteners

甜味剂名称及化学式	稳定性	分子结构式	正辛醇-水分配系数(K_ow)	溶解性
甘草酸盐 C₄₂H₆₃O₁₅⁻	—		—	水
D-甘露糖醇 C₆H₁₄O₆	常温稳定		−3.10	水、乙醇DMSO
麦芽糖醇 C₁₂H₂₄O₁₁	常温稳定		−5.61	水
乳糖醇 C₁₂H₂₄O₁₁	常温稳定		−5.61	水
山梨糖醇 C₆H₁₄O₆	常温稳定		−3.01	水、DMSO
索马甜^*	不稳定，加热易变性（属于蛋白质）	—	—	水
甜菊糖苷 C₃₈H₆₀O₁₈	常温稳定		—	水、乙醇和甲醇
异麦芽酮糖 C₁₂H₂₂O₁₁H₂O	常温稳定		−4.34	水
注：^*索马甜蛋白结构图可参考文献^[17]；分子结构式、K_ow、溶解性等数据查询自ChemSpider数据库。

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表 2 磺胺类甜味剂种类及性质

Table 2. Types and properties of sulfonamide sweeteners

甜味剂名称及化学式	稳定性	分子结构式	正辛醇-水分配系数(K_ow)	溶解性
环己基氨基磺酸盐 C₆H₁₂NO₃S	常温稳定		−1.61	水、丙二醇
糖精钠 C₇H₄NNaO₃S	常温稳定		—	水
天门冬酰苯丙氨酸甲酯乙酰磺胺酸 C₁₈H₂₃N₃O₉S	—		—	水
乙酰磺胺酸钾（安赛蜜） C₄H₄KNO₄S	常温稳定		—	水
注：分子结构式、K_ow、溶解性等数据查询自ChemSpider数据库。

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表 3 蔗糖衍生物和二肽类甜味剂种类及性质

Table 3. Types and properties of sucrose derivatives and dipeptide sweeteners

甜味剂名称及化学式	稳定性	分子结构式	正辛醇-水分配系数(K_ow)	溶解性
三氯蔗糖 C₁₂H₁₉Cl₃O₈	稳定		−1.00	水、乙醇和甲醇
纽甜 C₂₀H₃₀N₂O₅	常温干燥环境下稳定		2.88	水
阿力甜 C₁₄H₂₅N₃O₄S	常温干燥环境下稳定		−0.37	水、乙醇
阿斯巴甜 C₁₄H₁₈N₂O₅	常温干燥环境下稳定		0.07	甲醇、DMSO、水
注：分子结构式、K_ow、溶解性等数据查询自ChemSpider数据库。

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表 4 食品中甜味剂检测方法国家标准、行业标准信息

Table 4. National and industry standards for detection methods of sweeteners in food

序号	甜味剂	国家/行业标准	标准名称	检测方法
1	甘草酸盐（以甘草酸计）	GB/T 22248-2008	保健食品中甘草酸的测定	高效液相色谱法（紫外检测器）
2	麦芽糖醇	GB 5009.279-2016	食品安全国家标准食品中木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇的测定	高效液相色谱-示差折光检测法高效液相色谱-蒸发光散射检测法
3	山梨糖醇	GB 5009.279-2016	食品安全国家标准食品中木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇的测定	高效液相色谱-示差折光检测法高效液相色谱-蒸发光散射检测法
4	环己基氨基磺酸钠/钙（甜蜜素）	GB 5009.97-2016	食品安全国家标准食品中环己基氨基磺酸钠的测定	气相色谱法/液相色谱法（衍生化）液相色谱-质谱/质谱法
5	糖精钠	GB 5009.28-2016	食品安全国家标准食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠的测定	高效液相色谱仪（紫外检测器）
6	安赛蜜	GB/T 5009.140-2003	饮料中乙酰磺胺酸钾的测定	高效液相色谱仪（紫外检测器）
7	三氯蔗糖	GB/T 22255-2014	食品安全国家标准食品中三氯蔗糖（蔗糖素）的测定	高效液相色谱仪（蒸发光散射检测器/示差检测器）
8	纽甜	GB 5009.247-2016	食品安全国家标准食品中纽甜的测定	液相色谱仪（紫外检测器/ 二极管阵列检测器）
9	阿力甜	GB 5009.263-2016	食品安全国家标准食品中阿斯巴甜和阿力甜的测定	液相色谱仪（紫外检测器/ 二极管阵列检测器）
10	阿斯巴甜	GB 5009.263-2016	食品安全国家标准食品中阿斯巴甜和阿力甜的测定	液相色谱仪（紫外检测器/ 二极管阵列检测器）
11	纽甜、阿力甜、阿斯巴甜、甜蜜素、安赛蜜、糖精钠	NY/T 3473-2019	饲料中纽甜、阿力甜、阿斯巴甜、甜蜜素、安塞蜜、糖精钠的测定液相色谱-串联质谱法	液相色谱-串联质谱法
12	D-甘露糖醇、麦芽糖、木糖醇、D-山梨糖醇	SN/T 3142-2012	出口食品中D-甘露糖醇、麦芽糖、木糖醇、 D-山梨糖醇的检测方法液相色谱-质谱/质谱法	液相色谱-质谱/质谱法
13	甜菊糖苷、甜菊双糖苷、甘草酸、甘草次酸	SN/T 3854-2014	出口食品中天然甜味剂甜菊糖苷、甜菊双糖苷、甘草酸、甘草次酸的测定高效液相色谱法	高效液相色谱法（紫外检测器/二极管阵列检测器）
14	甜菊糖苷	DBS22/ 007-2012	食品安全地方标准食品中甜菊糖苷的测定高效液相色谱法	高效液相色谱法（紫外检测器）
15	甜菊糖苷	QB/T 5600-2021	口腔清洁护理用品牙膏中甜菊糖苷的测定高效液相色谱法	高效液相色谱法（紫外检测器）

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表 5 我国甜味剂有证标准物质现状

Table 5. Status of certified reference materials for sweeteners in China

甜味剂	编号GBW(E)	量值	不确定度
D-甘露醇	100681	99.9%	1.1%
甜蜜素	082260	1000 mg/L	2%
甜蜜素	100066	99.3%	0.7
糖精钠	082261	1000 mg/L	2%
安赛蜜	082620	1000 µg/mL	1%
三氯蔗糖	100132	99.6%	0.5%
阿力甜	100413	99.1%	0.4

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表 6 国外甜味剂标准物质/标准品现状

Table 6. Status of reference materials/standards for sweeteners in foreign markets

甜味剂	国外标准物质/标准品品牌
甘草酸盐	EDQM^、TRC^
D-甘露糖醇	NIST、TRC^*
麦芽糖醇	Dr. Ehrenstorfer、LGC、 EDQM^、TRC^
山梨糖醇	LGC、EDQM^*
甜菊糖苷	Dr. Ehrenstorfer、TRC^*
异麦芽酮糖	Dr. Ehrenstorfer
环己基氨基磺酸盐	Dr. Ehrenstorfer、LGC、EDQM^*
糖精钠	Dr. Ehrenstorfer、LGC、EDQM^*
天门冬酰苯丙氨酸甲酯乙酰磺胺酸	TRC^*
乙酰磺胺酸钾	LGC、Dr. Ehrenstorfer、 EDQM^、TRC^
纽甜	Dr. Ehrenstorfer、TRC^*
阿力甜	Dr. Ehrenstorfer
阿斯巴甜	LGC、Dr. Ehrenstorfer、 EDQM^、TRC^
注：^*为标准品，未查到具体量值及不确定度信息。

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表 7 我国国家标准中甜味剂标准储备液相关信息

Table 7. Details of sweetener standard stock solutions in Chinese national standards

	甜味剂名称	国家/行业标准	标准储备液浓度	溶剂体系	储存/℃	有效期/月
1	甘草酸盐（以甘草酸计）	GB/T 22248-2008	1.0 mg/mL（甘草酸铵）	甲醇+醋酸铵/ 乙酸水溶液	2～10	3
2	麦芽糖醇	GB 5009.279-2016	40 mg/mL 2.5 mg/mL	水	4	1
3	环己基氨基磺酸钠	GB 5009.97-2016	5.00 mg/mL	水	1～4	12
4	糖精钠	GB 5009.28-2016	1.0 mg/mL	水	4	6
5	安赛蜜	GB/T 5009.140-2003	1.00 mg/mL	甲醇+乙腈+硫酸铵+硫酸	—	—
6	三氯蔗糖	GB/T 22255-2014	10.0 mg/mL	水	4	6
7	纽甜	GB 5009.247-2016	1.00 mg/mL	甲酸+三乙胺水溶液	—	—
8	阿力甜	GB 5009.263-2016	0.5 mg/mL	水	4	3
9	阿斯巴甜	GB 5009.263-2016	0.5 mg/mL	水	4	3
10	纽甜、阿力甜、阿斯巴甜、甜蜜素、安塞蜜、糖精钠	NY/T 3473-2019	1.00 mg/mL	0.2%甲酸溶液	2～8	6
11	甜菊糖苷、甜菊双糖苷、甘草酸、甘草次酸	SN/T 3854-2014	1.00 mg/mL	甲醇	<0	6
12	D-甘露糖醇、麦芽糖、木糖醇、D-山梨糖醇	SN/T 3142-2012	1.0 mg/mL	乙腈	0～4	—
13	甜菊糖苷	QB/T 5600-2021 DBS22/ 007-2012	1.0 mg/mL	乙腈+水	—	—

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