红枣是我国第一大干果资源,原产我国黄河流域,距今已有4 000多年栽种历史[1]。红枣营养丰富,是传统的滋补保健佳品。近年来,我国枣树面积和红枣产量呈持续增长趋势,陕西作为红枣生产大省,年产量在70万t以上,占全国红枣产量的20.27%[2]。红枣已成为陕西省基地县农村经济的核心和支柱,是农民增收致富的主要经济来源[3]。
苯甲酸,也称安息香酸,属芳香族酸,未离解的苯甲酸具有抗菌活性[4]。苯甲酸作为防腐剂被广泛用于食品保鲜。目前,苯甲酸及其钠盐的检测方法主要有高效液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法、紫外分光光度法、薄层层析法等[5]。高效液相色谱法和气相色谱法被列入GB 5009.28—2016[6],其中液相色谱法适用于各种不同食品中苯甲酸的测定,气相色谱法仅适用于酱油、水果汁、果酱中苯甲酸的测定。
GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[7]明确规定了各类食品中苯甲酸及其钠盐的最大添加量,红枣中不允许添加苯甲酸。但实际工作中,红枣检出低含量苯甲酸的案例常有发生。然而食品中苯甲酸的来源除了人为添加外,还天然产生于一些食物中[8]。为本文对陕西112批红枣样品进行检验检测,并对其天然苯甲酸含量进行研究。
材料:2018~2019年采集陕西神木、清涧、延川、佳县、绥德、大荔地区的112批次红枣样品,其中鲜枣84批次、干枣28批次,主要包括木枣、桥枣、狗头枣、团枣、条枣、冬枣、芽枣7个红枣品种,鲜枣每批次至少采集2 kg样品,干枣每批次至少采集0.5 kg样品。
试剂:甲醇(色谱纯),德国默克公司;乙酸铵(色谱纯)、乙酸锌(优级纯)天津市科密欧化学试剂有限公司;亚铁氰化钾(优级纯),上海麦克林生化科技有限公司;超纯水;标品:苯甲酸,中国计量科学研究院。
Agilent 1260高效液相色谱仪(配二极管检测器),美国安捷伦公司;超纯水机,西安优普仪器设备有限公司;涡旋混匀仪,美国Scientific Industries公司;超声仪,昆山市超声仪器有限公司;离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司。
苯甲酸按照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》第一法——液相色谱法检测;色谱柱:Agilent Eclipse XDB-C18(4.6 mm×250 mm,5 μm);流动相:V(甲醇)∶V(0.02 mol/L乙酸铵)=5∶95;流速1 mL/min;检测波长230 nm;进样量20 μL。
基于红枣样品中苯甲酸的测定配制了多点标准曲线,进行平行、空白和加标实验,线性范围为:1.0~50.0 mg/L,相关系数R为0.999 9,在0.005、0.010 和0.100 g/kg 三个水平下的回收率范围为85%~99%,检出限为0.005 g/kg。
图1为10 mg/L标准溶液和红枣样品的苯甲酸液相色谱图。红枣中检出苯甲酸的样品谱图和标准溶液谱图的保留时间一致,证明样品中含有苯甲酸。
统计得出,112批次红枣样品中,有25批次样品未检出苯甲酸,其中鲜枣20批、干枣5批,其余87批次样品均检出苯甲酸,包括鲜枣64批、干枣23批。红枣样品检出苯甲酸的数量占总采样批次量的75%以上,鲜枣样品和干枣样品的苯甲酸检出率也均不小于75%。
图2为112批次红枣样品的苯甲酸含量图,可以看出,红枣的苯甲酸含量通常在0.050 g/kg以下,极少超过0.100 g/kg。
而食品中的苯甲酸除了人为添加外,还天然产生于一些食物中。天然苯甲酸可分为植物来源和微生物来源两大类,植物中的苯甲酸主要存在于一些浆果、香料及核果中,是植物生长过程中次级代谢的产物[9]。目前认为生成天然苯甲酸有2种途径,一种途径是由苯丙氨酸经一系列酶催化生成,另一种途径是直接经莽草酸转化成苯甲酸及其衍生物[10]。
本实验结果显示大多数红枣中均含有苯甲酸,而实验中采集的红枣样品在生长过程和生产过程中均未人为添加苯甲酸,可以推断检出的苯甲酸是在红枣生长的过程中自行产生的,即红枣中含有天然苯甲酸。为进一步研究陕西红枣中天然苯甲酸的含量,本文从成熟度、产地、品种、贮存时间、加工方式5个方面对实验结果进行分析。
a-标准溶液;b-木枣;c-狗头枣;d-团枣;e-桥枣;f-芽枣;g-条枣;h-冬枣
图1 苯甲酸液相色谱图
Fig.1 Benzoic acid liquid chromatogram
图2 红枣样品的苯甲酸含量
Fig.2 Benzoic acid content of jujube
将采集的红枣样品按照成熟度分为青枣(果面全青和果面1/4红)、半熟枣(1/2青1/2红)、成熟红枣(果面全红和果面3/4红)和干枣4个生长时期,每个品种红枣苯甲酸的含量为不同生长时期的平均值,其含量变化随生长发育呈现较好的规律性,如图3所示。
由图3可知,青枣时期7个品种均未检出苯甲酸。半熟枣时期多数品种未检出苯甲酸,只有木枣、狗头枣和团枣检出微量苯甲酸,含量均在0.01 g/kg以下。成熟红枣除冬枣外都检出苯甲酸,含量在0.009~0.038 g/kg。随着红枣逐渐成熟和失水,干枣时期苯甲酸含量迅速上升,条枣含量最高为0.058 g/kg,进一步证明红枣中含有天然苯甲酸,且苯甲酸是在枣逐渐变红成熟的过程中产生,随着红枣成熟其天然苯甲酸含量逐渐增加。
图3 红枣在不同成熟度时期苯甲酸含量的变化
Fig.3 Changes of benzoic acid content in Jujube at different maturity
不同生长时期红枣水分具有明显差异,为去掉样品受水分的影响,苯甲酸的含量以干基计。水分按照GB 5009.3—2016 《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[11]第一法测定。
将红枣样品按照6个不同产地进行分类,计算每个品种的苯甲酸平均含量(以干基计),结果如图4所示。以市场占有率最多的木枣为例,神木、清涧、佳县、绥德产出木枣的苯甲酸含量分别为0.038、0.036、0.037、0.028 g/kg,数据分布相对集中。以延川一地为例,产出的条枣、团枣、桥枣、狗头枣的苯甲酸含量分别为0.077、0.056、0.050、0.032 g/kg,数据波动范围较大。可以得出,红枣中天然苯甲酸的含量受产地影响不大,受品种影响较大。
图4 不同产地红枣的苯甲酸含量(以干基计)
Fig.4 Benzoic acid content of jujube from different place of origin (dry basis)
按照7个红枣品种对样品进行分类,结果如图5所示,除冬枣未检出苯甲酸外,其余几个品种苯甲酸含量均分布在0.020~0.080 g/kg。其中,条枣苯甲酸含量最高为0.077 g/kg,芽枣略低为0.054 g/kg,团枣、木枣、狗头枣分别为0.044、0.037、0.032 g/kg,桥枣含量最低为0.024 g/kg。说明红枣中天然苯甲酸的含量受品种影响显著。
图5 不同红枣品种的苯甲酸含量(以干基计)
Fig.5 Benzoic acid content of different jujube varieties (dry basis)
成熟红枣经采收、低温冷藏运输后,放置于阴凉通风干燥处常温保存。为研究成熟红枣中天然苯甲酸含量随时间的变化情况,7个品种各取1批次样品,每隔1个月测定1次苯甲酸含量,共测定4 次,结果如图6所示。
图6 不同贮存期红枣的苯甲酸含量变化(以干基计)
Fig.6 Changes of benzoic acid content in Jujube during different storage periods (dry basis)
可以看出,成熟红枣的天然苯甲酸含量比较稳定,随贮存时间变化不明显。从理论上来说,贮存过程相当于常温干燥过程,当红枣水分减少到一定程度,果实的呼吸作用减慢,苯甲酸含量不会有太大变化。
成熟红枣分级筛选后需要干燥,目前主要的干燥方式有自然风干、晒干、热风烘干和水煮再烘干4种。不同的加工方式,红枣的天然苯甲酸含量也不同。如图7所示,以木枣为例,自然风干红枣的苯甲酸含量较低,通常在0.020 g/kg以下。晒干红枣的苯甲酸含量比风干的多出1~2倍,热风烘干红枣的苯甲酸含量比自然风干红枣普遍增加2倍以上。水煮再烘干制成的紫晶枣苯甲酸含量最低,大多数未检出,其检出值均在0.010 g/kg以下。
图7 不同加工方式下木枣的苯甲酸含量(以干基计)
Fig.7 Benzoic acid content of Mu jujube in different processing methods (dry basis)
本文对采集的112批次陕西红枣中苯甲酸的含量进行了分析研究,证明红枣中确实存在天然苯甲酸,其含量普遍在0.050 g/kg以下,极少超过0.100 g/kg。红枣中天然苯甲酸的含量随成熟度增加而逐渐增大,其受产地影响不大,受品种影响显著。当红枣成熟后,天然苯甲酸含量随贮存时间变化不明显,受加工方式影响显著。
苯甲酸不会在体内蓄积,人体通过食物摄入之后,大约只需要半天时间就能排出体外[12]。联合国粮农组织和世界卫生组织规定苯甲酸每日允许摄入量(acceptable daily intake,ADI)为5 mg/kg bw,即体质量60 kg的成年人每天摄入苯甲酸在300 mg以内,是不会对健康产生任何危害。由于绝大部分红枣的苯甲酸含量不足0.100 g/kg,按照这个含量来计算,即使成年人每天都吃1 kg红枣,苯甲酸的摄入量也才100 mg,远低于300 mg。因此,红枣虽然可能含有一定量的天然苯甲酸,但其含量水平在安全范围以内,不会危及消费者的健康。
本文研究结果为红枣中苯甲酸本底值的限定提供了参考依据,消除了因红枣检出苯甲酸引起的恐慌,而红枣中天然苯甲酸的成分和生成机制,有待进一步研究。
[1] 游凤,黄立新,张彩虹,等.红枣红色素的研究进展[J].中国食品添加剂,2012(4):223-230.
[2] 国家林业局.中国林业产业与林产品年鉴[M].北京:中国林业出版社,2011.
[3] 鹿宏伟.陕西红枣产业出口贸易分析与展望[J].商情,2014(3):120-121.
[4] 李菊,刘淑君,莫雪琳.苯甲酸和苯甲酸钠安全性与检测方法研究进展[J].粮油与食品,2012(9):49-51.
[5] 王俊红.食品添加剂苯甲酸检测方法研究进展[J].粮油与油脂,2010(12):37-38.
[6] 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[S].北京:中国质检出版社,2017.
[7] GB 2760—2014.食品安全国家标准食品添加剂使用标准[S].北京:中国标准出版社,2015.
[8] 唐文强,刘长海.天然苯甲酸生物合成机制的研究进展[J].中国调味品,2011,36(8):12-15.
[9] WH Organization.Benzoic acid and sodium benzoate[J].World Health Organization,2000(87):249-256.
[10] WILDERMUTH MARY C.Variations on a theme: synthesis and modification of plant benzoic acids[J].Current Opinion in Plant Biology,2006(9):288-296.
[11] GB 5009.3—2016.食品安全国家标准 食品中水分的测定[S].北京:中国质检出版社,2017.
[12] 吕娜.食品防腐剂苯甲酸钠的毒理学研究[D].长春:吉林农业大学,2006.
[13] 巩志国,苏敏,宋姣,等.红枣中天然苯甲酸的溯源分析及本底调查[J].食品科技,2017,42(9):290-293.
[14] 梁鸿.中国红枣及红枣产业的发展现状、存在问题和对策的研究[D].西安:陕西师范大学,2006.
[15] 张晓峰,刘畅,陈庆森,等.枣在我国加工利用现状及发展对策[J].郑州牧业工程高等专科学校学报,2007,27(2):25-26.
[16] 孙屏,吕岳文,刘超,等.新疆红枣中天然苯甲酸含量的调查研究[J].新疆农业科学,2014,51(2):235-240.
[17] 唐文强,刘长海.豆豉中天然苯甲酸的生成途径研究[J].广东农业科学,2011(17):79-80.
[18] 陈婉玉,陈崇羔.蜂王浆中天然苯甲酸含量的测定[J].中国养蜂,1995(6):3-5.
[19] 吴丽莉.发酵乳制品中苯甲酸的来源及水平[J].中国乳品工业,2007,35(3):43-46.
[20] 杜业刚,李碧芳,邓武剑,等.食品中天然产生的化学污染物本底值分析[J].中国食品添加剂,2013(2):165-168.
[21] 周晓明,苏敏,汤永东,等.不同产区红枣天然苯甲酸含量调查与分析[J].新疆农业科学,2017,54(9):1 707-1 712.
[22] 苏敏,巩志国,宋姣,等.干制红枣中天然苯甲酸的测定及本底分析[J].中国食品添加剂,2017(3):152-156.
LI Xiao, LI Yuan, AN Yu, et al. Determination of natural benzoic acid in Shaanxi jujube[J].Food and Fermentation Industries,2020,46(19):217-221.