近年来食品安全事故频发，食品安全问题愈发突出，其中食品添加剂的使用备受关注。防腐剂作为食品添加剂的重要组成部分，在食品生产加工过程中添加适量防腐剂可有效防止由微生物引起的食品腐败变质，延长食品保质期或保证食品安全等。苯甲酸钠在空气中比较稳定且成本较低，应用极为广泛。苯甲酸钠作为食品添加剂，必须严格按照 GB 2760–2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》的规定限量添加，严禁超标使用。苯甲酸钠在酸性条件下溶解度较低，生产过程中搅拌不均匀会导致食品局部苯甲酸钠超标，食用后直接影响人体健康甚至危及生命。因此苯甲酸钠应在严格受控的情况下使用，添加含量也应准确测量。

目前测定苯甲酸钠的方法为液相色谱 – 紫外可见分光光谱法。GB 2760–2014 标准中允许使用苯甲酸作为标准物质对苯甲酸钠进行定量分析，同一物质的量浓度的苯甲酸和苯甲酸钠在液相色谱 – 紫外可见分光光谱法下的谱图基本重合，苯甲酸及苯甲酸钠具有一致的表征结果，可相互替代使用。但基于其它原理的检测方法，此两种物质不能通用。随着待测食品种类扩大和食品基质成分复杂化，食品中非待测成分干扰日益增多，对样品纯化和检测方法要求越来越高。发展低成本，高灵敏度，操作简单，分析时间短，环境友好型测定方法将是今后研究的方向。目前国内外只有苯甲酸纯度标准物质，尚无苯甲酸钠有证纯度标准物质或溶液标准物质。笔者研制的水中苯甲酸钠标准物质的标准值为 (23.6±0.3) mg／L，有效期为 6 个月，达到国家二级标准物质要求。该标准物质具备良好的均匀性和稳定性，可用于食品检验、卫生检疫等部门对食品防腐剂苯甲酸分析方法的确认与评价、仪器校准与检测质量控制。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

  高效液相色谱仪：（1）HPLC–1260 型，配有紫外检测器，安捷伦科技（中国）有限公司，（2）LC–20A型，配有二极管阵列检测器，日本岛津国际贸易有限公司；

  质谱仪：LTQ FT Ultra 型，增强线性离子阱回旋组合，配备 Finnigan Xcalibur 数据处理系统，美国赛默飞世尔科技公司；

  原子吸收光谱仪：Pin AAcle 900T 型，美国珀金埃尔默公司；

  紫外可见分光光度计：TU–1810 PC 型，北京普析通用仪器有限责任公司；

  电子天平：BT125D 型，感量为 0.000 01 g，德国赛多利斯集团有限公司；

  纯水制备器：UPR–II–10T 型，四川优普超纯科技有限公司；

  醋酸铵：分析纯，北京化学工业集团有限责任公司；

 甲醇：色谱纯，美国飞世尔科学世界公司；

 苯甲酸钠：纯度标示值为 (99.4±1.0)%，德 国Dr.Ehrenstorfer 公司；

  实验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 液相色谱

  色谱柱：C18 柱 (250 mm×4.6 mm，5 μm，美国安捷伦科技有限公司 ) ；柱温：室温；流动相：甲醇+0.02 mol／L 乙酸铵水溶液 ( 体积比为 6∶94)，流量：1.0 mL／min ；进样体积：20 μL ；检测器：二极管阵列检测器；波长：230 nm。

1.2.2 质谱

  ESI 源：负离子检测；扫描范围：100～600 amu ；鞘气流量：1.5 mL／min ；辅助气流量：0.6 mL／min，源电压：3.50 kV ；毛细管温度：275℃；毛细管电压：35 V ；透镜电压：115 V。

1.3 苯甲酸钠纯度验证

1.3.1 定性分析

  采用高分辨质谱法、核磁共振法 ( 氢谱、碳谱 )、紫外吸收光谱法、红外吸收光谱法进行定性分析。

1.3.2 定量分析

  采用原子吸收光谱法排除钾盐污染，测定试样中钠盐的纯度。

1.4 水中苯甲酸钠标准物质的制备

  以苯甲酸钠、纯水为原料，于 (20±5)℃室温条件下采用重量 – 容量法配制。取原料物质于 105℃高温烘箱中恒温干燥，分别称取 0.023 61，0.023 62，0.023 63 g 经验证的苯甲酸钠纯品于烧杯中，用少量水溶解，分别转移至 1 L 容量瓶中，烧杯用适量水洗涤后一并转入容量瓶，定容至标线，再转移至储液瓶中，混匀，在洁净的环境中，采用 RFJ 安瓿瓶熔封机将制备好的溶液分装至 500 只 5 mL 的洁净安瓿瓶中，编号，避光保存。

1.5 均匀性检验

  在随机数表中任意指定第 31 行和第 10 列交叉数为起点，往右连续取 3 个数，得到所需抽样编号，大于 500 的数舍去，直至获得 15 个随机数依次为 225#，196#，214#，364#，042#，390#，430#，380#，415#，145#，300#，221#，356#，346#，070#，取出相应编号的安瓿瓶，每瓶样品分装至 2 个进样小瓶中，分别采用紫外检测器进行平行测定。

1.6 稳定性检验

1.6.1 长期稳定性

  在室温恒温、干燥及避光的保存条件下对标准物质进行 6 个月的连续测定。随机抽取 3 瓶样品，每瓶样品测定 2 次，样品配制当天开始，每间隔 1 个月考察 1 次。

1.6.2 短期稳定性

  模拟标准物质运输和传递过程，随机抽取 3 瓶样品于 35～40℃环境中，时间跨度为 7 天，每瓶样品平行测定 2 次。

2 结果与讨论

2.1 苯甲酸钠定性分析

2.1.1 质谱分析

苯甲酸钠的高分辨质谱图见图 1。

 由图 1 可知，苯甲酸钠精确质量数为 121.029 4，与理论精确质量数 121.029 5 基本一致，初步确定所测样品为苯甲酸钠物质。

2.1.2 核磁共振分析

  苯甲酸钠的核磁碳谱图见图 2。由图 2 可知，苯甲酸钠质量浓度为 128.33 mg／kg 时的峰为与苯环相连的取代基的 C，而苯甲酸钠质量浓度分别为128.83，131.26，136.32，175.78 mg／kg 时的峰则分别为苯环间位、邻位、取代位和对位 C，相关谱均有合理对应点。

 苯甲酸钠的核磁氢谱见图 3。由图 3 可知，苯甲酸钠质量浓度为 7.80 ~7.78 mg／kg 的双重峰为邻位 H，苯甲酸钠质量浓度为 7.46～7.43 mg／kg 的三重峰为对位 H，苯甲酸钠质量浓度为 7.39～7.37 mg／kg 的三重峰为间位 H，初步判定所测样品为苯甲酸钠物质。

2.1.3 紫外吸收光谱分析

  配制质量浓度为 0.5 mg／L 的苯甲酸钠溶液，以超纯水作溶剂空白。光谱带宽为 2.00 nm，于波长为 200.00～280.00 nm 范围内，采用石英比色皿，以 0.05 nm 间隔慢速扫描，苯甲酸钠的紫外吸收光谱 图 见 图 4。 由 图 4 可 知，样 品 分 别 在 225～230，270～280 nm 波长范围内有吸收峰，其中在 225～230 nm 波长范围内有最大吸收峰，符合芳香族化合物n → σ* 和 π → π* 跃迁引起的 E 吸收带和 B 吸收带的特征，表明所测样品为苯甲酸钠物质。

2.1.4 红外光谱分析

  波数范围为 4 000~400 cm^–1，分辨率为 4 cm^–1，扫 描 32 次，苯 甲 酸 钠 红 外 光 谱 图 见 图 5。 由 图 5可知，在基团频率区，芳烃的 C–H 的伸缩振动峰在 3 100～3 000 cm^–1 之 间，C=C 骨 架 伸 缩 振 动 峰在 1 600～1 500 cm^–1 之间；在指纹区，707.8 cm^–1 和680.2 cm^–1 应为单取代苯 C–H 变形振动的特征吸收峰，可判定所测样品为苯甲酸钠物质。

 经质谱法、核磁共振法、紫外光谱法及红外光谱法分析，证明了所测样品为苯甲酸钠。

2.2 苯甲酸钠定量分析

  以苯甲酸钠为溶质，超纯水为溶剂，配制钠质量浓度分别为 0.4，0.6 mg／L 的苯甲酸钠溶液；选取氯化钠国家一级标准物质，配制相同浓度氯化钠溶液为方法参照，以 GB 5009.91–2017《食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定》中火焰原子吸收光谱法测定钾、钠的含量。结果表明，两个浓度溶液中钾含量均小于检出限，故认为纯度标准物质中不存在其它钾盐形式的干扰；钠元素的测定结果见表 1。由表 1 可知，该方法对相同浓度的氯化钠溶液和苯甲酸钠溶液的测定结果基本一致，苯甲酸钠中钠盐的纯度为 99.880%，符合证书所示的 (99.4±1.0)%。

2.3 均匀性检验

  按照 1.5 方法对研制的标准物质进行均匀性检验，水中苯甲酸钠标准物质均匀性检验及统计结果见表 2、表 3。

由表 3 可知， F = 0.53，表查得 F_{(0.05，14，15)} = 2.42。F ＜ F_{(0.05，14，15)}，表明样品组内与组间无显著差异，样品均匀性良好。

 2.4 稳定性检验

2.4.1 长期稳定性

  检验不同时间测定均值在认定值的不确定度区间内，且无明显上升或下降趋势，即可判定标准物质在监测期间内是稳定的，反之则为不稳定。按照1.6 方法进行长期稳定性试验，试验结果见表 5。

 直线的斜率 b₁ = 0.001 43，截距 b₀ = 19.94，直线标准偏差 s = 0.000 183，s(b₁) = 0.002 56，t_0.95，5 = 2.015，| b₁ | ＜ t_0.95，5，故斜率不显著，未观测到不稳定性。

  由表 5 数据的统计结果可知，样品浓度测定值均在标准值不确定度范围内，无显著性变化，可判定该标准物质在 6 个月内的特征量值是稳定的。

2.4.2 短期稳定性

  采用 t 检验法中“平均一致性检验”方法，若短期稳定性的测试结果与长期稳定性均值之间无显著性差异，则判断标准物质在传递和储存过程是稳定的。按 1.6 方法进行短期稳定性试验，试验结果见表 4。由表 4 可知，t ＜ t_0.05 = 2.23，该标准物质短期稳定性良好。

2.5 定值结果分析

水中苯甲酸钠标准物质的质量浓度按照式 (1)

计算

式中：C——研制的水中苯甲酸钠标准物质的质量浓度，mg／L ；

 m——称量的质量，mg ；

 P——化合物纯度，% ；

 v——容量瓶的体积，L。

研制的水中苯甲酸钠标准物质的质量浓度为23.6 mg／L。

2.6 不确定度分析

  水中苯甲酸钠标准物质定值结果的不确定度主要来源包括

（1）溶液制备过程引入的不确定度u₁ = 0.132 mg／L ；

（2）溶液均匀性引入的不确定度u₂ = 0.008 1 mg／L ；

（3）溶液稳定性引入的不确定度u₃ = 0.016 mg／L。

  占比不足 1／3 的分量合成时不计入，得溶液制备合成不确定度：

在 95% 置信条件下，包含因子 k=2，采取进位制方式保留两位小数，则相对扩展不确定度：

U=ku_c = 0.3 mg／L研制的水中苯甲酸钠标准物质的定值结果为(23.6±0.3) mg／L。

2.7 试用情况

  向全国 5 家高水平实验室分别为山东非金属材料研究所理化检测中心、江西出入境检验检疫局综合技术中心、中国标准化研究院、湖州出入境检验检疫局综合技术服务中心和江苏佳信检测技术有限公司分发此次研制的水中苯甲酸钠标准物质，并给出检测方法和注意事项。最终 5 家实验室的试用结果均反应本次研制的标准物质量值准确，浓度符合日常实验室需求，给出的不确定度合理可靠，可作为日常质控样品或配制系列标准工作溶液。

3 结语

  采用重量 – 容量法配制了水中苯甲酸钠标准物质。该标准物质均匀性良好，有效期为 6 个月，填补了国内该领域的空白，保证实验室测量结果的准确可靠与互认，为食品添加剂检验监管工作的开展和相关技术措施的制定提供了技术支撑。