Xác định đồng thời các chất tạo ngọt acesulfam kali, aspartam và saccharin trong nước giải khát bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector uv-vis

 79 
XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC CHẤT TẠO NGỌT ACESULFAM KALI, 
ASPARTAM VÀ SACCHARIN TRONG NƢỚC GIẢI KHÁT BẰNG PHƢƠNG 
PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR UV-VIS 
Đến tòa soạn 21 - 07 - 2016 
Trần Phúc Nghĩa, Đinh Viết Chiến, Vũ Thị Trang, Lê Thị Hồng Hảo 
Viện Kiểm nghiệm An toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia - Bộ Y tế 
Vũ Quỳnh Chi 
Trường Đại học Y Dược Thái Bình - Bộ Y tế 
Lê Hoàng 
Cục An toàn Thực phẩm - Bộ Y tế 
SUMMARY 
SIMULTANEOUS DETERMINATION OF ACESULFAM KALI, ASPARTAM 
AND SACCHARIN IN SOFT DRINKS BY CAPILLARY ELECTROPHORESIS 
WITH UV-VIS DETECTION 
The common sweeteners acesulfame K (Ace-K), aspartame (Asp) and saccharin 
(Sac) were determined by capillary electrophoresis with UV-Vis detection. A 20 mM 
borater buffer solution pH 9.5 was used as background electrolyte (BGE). The limits of 
detection (LOD) of Ace-K, Asp, Sac are 1.0 ppm; 1.6 ppm and 0.5 ppm, respectively. 
This method was applied for the determination of sweeteners in five soft drink samples. 
These results meet Vietnamese standards for food according to Circular 27/2012/TT-
BYT. 
Keywords: sweeteners, capillary electrophoresis, UV-Vis detector, food control 
1. MỞ ĐẦU 
Acesulfam kali (Ace-K), Aspartam (Asp), Saccharin (Sac) là các chất tạo ngọt 
tổng hợp đƣợc sử dụng phổ biến trong nhiều ngành sản xuất, từ dƣợc phẩm, mỹ phẩm 
và đặc biệt là công nghiệp thực phẩm tại Việt Nam. Các chất này có độ ngọt cao hơn 
nhiều so với đƣờng saccarozơ, trong khi giá trị dinh dƣỡng lại rất thấp nên chúng đƣợc 
bổ sung vào thực phẩm dành cho ngƣời ăn kiêng, ngƣời bị bệnh tiểu đƣờng, dùng làm tá 
dƣợc trong thuốc để che vị đắng hay tạo vị ngọt cho bánh kẹo, nƣớc giải khát và nhiều 
Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 4/2016 
 80 
loại thực phẩm khác. Tuy nhiên, nếu hàm lƣợng của các chất này trong thực phẩm vƣợt 
quá giới hạn cho phép thì chúng lại có khả năng gây ra những ảnh hƣởng tiêu cực đến 
sức khỏe con ngƣời. Việc định lƣợng các chất tạo ngọt trong thực phẩm, mà cụ thể là 
các loại nƣớc giải khát, là rất cần thiết, góp phần vào công tác kiểm nghiệm an toàn vệ 
sinh thực phẩm và bảo vệ sức khỏe ngƣời tiêu dùng. 
Các chất tạo ngọt có thể đƣợc xác định bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau, tập 
trung chủ yếu vào 3 nhóm phƣơng pháp là phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-
Vis, phƣơng pháp sắc kí và phƣơng pháp điện di mao quản. Phƣơng pháp UV-Vis yêu 
cầu qui trình xử lí mẫu tƣơng đối phức tạp và trong trƣờng hợp muốn phân tích đồng 
thời cần phải kết hợp với thuật toán hồi qui đa biến do các chất tạo ngọt có phổ hấp thụ 
chồng lấn [1]. Phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) sử dụng detector ion hóa 
ngọn lửa, UV-Vis hay khối phổ đƣợc cho là các phƣơng pháp tiêu chuẩn để xác định 
chất tạo ngọt hiện nay do khả năng tách tốt, độ thu hồi cao và giới hạn phát hiện thấp, 
tuy nhiên các phƣơng pháp này yêu cầu trang thiết bị hiện đại, vận hành phức tạp và chi 
phí phân tích cao [2, 3, 4]. Các phƣơng pháp điện di mao quản có ƣu điểm là qui trình 
thao tác đơn giản, nhanh chóng và rẻ tiền nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc độ chính xác cao và 
giới hạn phát hiện thấp nên cũng đƣợc ứng dụng nhiều trong phân tích thực phẩm [5,6]. 
Chúng tôi đã lựa chọn phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detector UV-Vis để 
nghiên cứu xác định đồng thời Ace-K, Asp và Sac ở mức hàm lƣợng ppm trong một số 
mẫu nƣớc giải khát. 
2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 
2.1. Thiết bị 
- Thiết bị điện di mao quản G1600AX Agilent (Mỹ) có trang bị detector UV-VIS 
(Hình 1). 
- Mao quản silica nung chảy: chiều dài L = 64 cm, đƣờng kính trong 50 μm 
(Agilent, Mỹ). 
- Các thiết bị khác: bộ lọc nƣớc siêu tinh khiết ELGASTAT MAXIMA SC (Elga 
Ltd, Anh); máy rung siêu âm ULTRASONIC LC30 (Elma, Đức); máy đo pH Metrohm 
(Thuỵ Sĩ);cân phân tích OHAUS (Mỹ); 
Hình 1. Hệ thống phân tích CE: Máy điện di Agilent 
 81 
2.2. Hóa chất 
- Chất chuẩn: Aspartam (98,54%; Sigma), Saccharin (99,50%; Sigma), Acesulfam 
kali (99,67%; Sigma). 
- Hóa chất: các hóa chất có độ tinh khiết PA của Hãng Merck (CHLB Đức), bao 
gồm natri tetraborat, kali dihydrophosphat, dikali hydrophosphat, natri hydroxit, axit 
clohydric, axit photphoric, axit axetic, etanol, metanol. 
- Nƣớc siêu tinh khiết: nƣớc cất 2 lần đƣợc lọc qua bộ lọc có cột trao đổi ion và 
màng 0,2 μm. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Khảo sát các điều kiện phân tích 
3.1.1. Một số điều kiện chung 
- Điều kiện bơm mẫu: áp suất 50 mbar trong thời gian 5s, cƣờng độ dòng điện 50 mA. 
- Nhiệt độ: 250C. 
- Thế tách: 25 kV. 
- Bƣớc sóng định lƣợng: 215nm 
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của hệ đệm 
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát 3 hệ đệm là đệm photphat, đệm axetat 
và đệm borat với 3 vùng pH tƣơng ứng là 3, 6, 9. Kết quả khảo sát cho thấy khả năng 
tách của các chất phân tích trong đệm borat pH = 9 là tốt nhất, các píc rõ ràng, cân đối 
và diện tích píc của các chất là lớn nhất; ở pH = 3 thời gian điện di của các chất dài, 
đƣờng nền nhiễu và dòng không ổn định, tín hiệu phát hiện kém; ở pH = 6 tuy tín hiệu 
các píc rõ ràng hơn nhƣng không cân đối. Do đó, đệm borat đƣợc lựa chọn là nền điện li 
để tách các chất tạo ngọt và tiếp tục đƣợc khảo sát các yếu tố pH và nồng độ đệm. Ảnh 
hƣởng của pH và nồng độ đệm borat đến diện tích pic và thời gian điện di của các chất 
phân tích đƣợc thể hiện trên Hình 2. 
Hình 2. Ảnh hưởng của pH đến diện tích pic (a) và nồng độ đệm borat (b) 
đến thời gian điện di của Asp, Sac và Ace-K (nồng độ 40 ppm mỗi chất) 
Theo kết quả ở Hình 2 có thể thấy, khi pH đệm tăng từ 8,5 đến 9,5 thì diện tích 
píc của các chất đều tăng; tại pH = 10 diện tích píc của Ace-K giảm, trong khi diện tích 
 82 
pic của Asp tăng và của Sac thì tăng mạnh. Ở pH = 9,5 các chất đƣợc tách tốt nhất, hình 
dáng pic cân đối, gọn nhất, đồng thời tín hiệu đƣờng nền ổn định. Do đó, đệm borat pH 
= 9,5 đƣợc lựa chọn cho các thí nghiệm tiếp theo. 
Ảnh hƣởng của nồng độ đệm borat đƣợc khảo sát trong khoảng 15 mM đến 30 
mM, với kết quả các chất đều đƣợc phát hiện và tách tốt. Trong đó, thời gian điện di của 
3 chất khi sử dụng đệm borat 15 mM là ngắn nhất nhƣng đƣờng nền không ổn định do 
độ điện ly thấp; khi sử dụng đệm borat 30 mM với điện thế tách là 25 kV thì cƣờng độ 
dòng điện lên tới 100μA, làm cho đƣờng nền bị nhiễu; khi sử dụng đệm borat 20 mM 
cho píc của các chất phân tích cân xứng, diện tích píc lớn nhất, đƣờng nền thấp và ổn 
định, thời gian điện di hợp lý (Hình 3). Từ đó, đệm borat nồng độ 20 mM, pH = 9,5 
đƣợc lựa chọn cho các khảo sát tiếp theo. 
Hình 3. Điện di đồ phân tích hỗn hợp Ace-K, Asp, Sac trong điều kiện tối ưu 
 (L=65cm, I=50 mA, V=25 kV, áp suất 50 mbar, t =25oC, đệm borat 20 mM, pH= 9,5 ) 
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của các chất cản trở 
Trong các mẫu thực tế, ngoài các chất tạo ngọt còn có nhiều thành phần khác nhau 
nhƣ các chất bảo quản, phẩm màu, cacbohydrat có thể anh hƣởng đến quá trình phân 
tích các chất tạo ngọt bằng phƣơng pháp CE-UV/Vis. Các chất đƣợc lựa chọn để khảo 
sát ứng với các nhóm có khả năng ảnh hƣởng gồm: chất bảo quản (Axit Sorbic, Axit 
Benzoic), cacbohydrat (Saccarozơ, Cyclamate, Fructozơ, Glucozơ) và phẩm màu 
(Sunset Yellow, Brilliant Blue,Tartarin, Quilenol). Các chất ảnh hƣởng này đƣợc thêm 
với nồng độ từ thấp đến cao (trong khoảng thƣờng sử dụng đối với nƣớc ngọt) vào hỗn 
hợp Ace-K, Sac và Asp. Trên cơ sở sự thay đổi diện tích píc và thời gian điện di của 
Ace-K, Sac và Asp sẽ đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng. Điện di đồ khảo sát ảnh hƣởng 
đƣợc thể hiện trên Hình 4. 
 83 
min1 2 3 4 5 6 7
mAU
0
10
20
30
40
50
60
 DAD1 B, Sig=215,5 Ref=off (MIXDUONG HH\STD000167.D)
Sac
Ace
Cyc
Asp
Ben
Asor
Tata
Qui
Sun
 A
rea
: 8
.72
50
9
 2
.9
39
 A
rea
: 6
.40
02
3
 3
.4
66
 A
rea
: 1
18
.87
2
 3
.8
74 
 A
rea
: 1
18
.61
5
 4
.2
31
 A
rea
: 6
2.1
61
6
 4
.3
88
 A
rea
: 3
0.0
95
4
 4
.7
83
 A
rea
: 7
.33
30
5
 4
.9
00
 A
rea
: 1
47
.87
2
 5
.5
51
 A
rea
: 1
37
.58
9
 6
.1
81
Hình 4. Điện di đồ của Asp, Sac và Ace-K khi có mặt các chất ảnh hưởng 
Kết quả ở Hình 4 cho thấy, píc của các chất phân tích đều xuất hiện rõ ràng, cân 
đối, không có sự chen lấn pic, thời gian điện di của các chất tách biệt nhau hoàn toàn. 
Đối với các loại đƣờng Glucozơ, Fructozơ, Saccarozơ không cho tín hiệu tại bƣớc sóng 
định lƣợng. Sự có mặt của các chất ảnh hƣởng còn lại đều có ảnh hƣởng đến diện tích 
píc và thời gian điện di của Sac, Ace-K, Asp có thay đổi, tuy nhiên sai số về diện tích 
píc và thời gian điện di đều nhỏ hơn 10%, nằm trong giới hạn cho phép của phƣơng 
pháp. Vì vậy, có thể kết luận, các chất bảo quản, các loại đƣờng và phẩm màu đều 
không ảnh hƣởng đáng kể đến sự phân tách đồngthời Sac, Ace-K và Asp bằng phƣơng 
pháp điện di mao quản sử dụng detector UV-Vis. 
3.2. Đánh giá phƣơng pháp phân tích 
Với các điều kiện tối ƣu đã khảo sát đƣợc, đƣờng chuẩn cho ba chất tạo ngọt Ace-
K, Asp và Sac đƣợc xây dựng bằng cách phân tích các dung dịch chuẩn có nồng độ mỗi 
chất từ 2,5 đến 200 ppm. Các thông tin về phƣơng trình hồi qui của đƣờng chuẩn, giới 
hạn phát hiện (LOD) và khoảng tuyến tính của thiết bị đối với các chất phân tích đƣợc 
trình bày trong Bảng 1. 
Bảng 1. Phương trình hồi qui, LOD và khoảng tuyến tính của đường chuẩn xác định 
Ace-K, Asp và Sac bằng phương pháp CE-UV/Vis 
Tên chất 
Phƣơng trình đƣờng 
chuẩn 
LOD 
(ppm) 
Khoảng tuyến tính 
(ppm) 
Ace-K y = 1,352.x 1,0 3,0 – 150 
Asp y = 0,430.x 1,6 4,8 – 150 
Sac y = 2,942.x 0,5 1,5 – 200 
Độ thu hồi của phƣơng pháp đối với các chất phân tích tại 3 mức nồng độ 10 
ppm, 25ppm, và 50 ppm nằm trong khoảng 83,7 đến 101,8%. Độ lặp lại đƣợc đánh giá 
qua hệ số biến thiên của 05 lần phân tích lặp lại ở nồng độ 10 ppm của Ace-K, Asp và 
Sac lần lƣợt là 2,41%; 2,30% và 1,63%; đều nằm trong giới hạn cho phép của phƣơng 
pháp điện di mao quản (CV ≤3%) ở mức nồng độ ppm. Nhƣ vậy phƣơng pháp có độ thu 
 84 
hồi trên 80% và độ lặp lại cao, có thể áp dụng để phân tích các chất Asp, Sac, Ace-K 
trong mẫu thực tế (đồ uống). 
3.3. Phân tích một số mẫu đồ uống trên thị trƣờng 
3.3.1. Quy trình xử lí mẫu 
Các mẫu phân tích đƣợc lựa chọn là mẫu đồ uống, do đó quá trình xử lí mẫu 
tƣơng đối đơn giản và tốn ít thời gian. Các mẫu đƣợc rung siêu âm trong khoảng 30 
phút để loại bỏ hết bọt khí, sau đó lọc bằng màng lọc 0,2μm. Hút chính xác 0,50ml mỗi 
mẫu cho vào bình định mức 5 ml và pha loãng bằng nƣớc đề ion. Sau khi định mức, các 
dung dịch đƣợc tiến hành phân tích trên hệ thống điện di. Hàm lƣợng các chất phân tích 
đƣợc xác định bằng phƣơng pháp thêm chuẩn. 
3.3.2. Kết quả phân tích một số mẫu đồ uống bằng phương pháp điện di mao quản sử 
dụng detector UV-Vis 
Kết quả phân tích hàm lƣợng của ba chất tạo ngọt Ace-K, Sac và Asp trong 05 
mẫu đồ uống đang đƣợc tiêu thụ phổ biến trên thị trƣờng (Tên thƣơng mại của các mẫu: 
Samurai, Sprite, Coca-Cola, Lemon C2 và Trà xanh O
o
) đƣợc trình bày trong Bảng 2. 
Bảng 2. Kết quả phân tích các chất tạo ngọt Ace-K, Sac và 
Asp trong một số loại đồ uống 
Mẫu Nồng độ của các chất (ppm) 
Asp Sac Ace-K 
Samurai 109,5 ± 10,5 12,1 ± 0,6 96,1 ± 10,2 
Sprite 77,9 ± 7,8 18,9 ± 1,0 51,1 ± 5,6 
Lemon C2 84,9 ± 12,6 37,8 ± 3,6 27,7 ± 6,0 
Coca-Cola 49,2 ± 5,7 17,8 ±1,7 22,5 ± 2,9 
Trà xanh O
o 
21,0 ± 3,5 12,6 ± 2,8 4,5 ± 1,1 
Nồng độ cho phép của Sac, Asp và Ace-K trong đồ uống có ga và đồ uống có 
hƣơng vị theo qui định tại Thông tƣ 27/2012/TT-BYTcủa Bộ Y tế lần lƣợt là 300, 600, 
600 mg/kg (hay ppm). Hàm lƣợng của chất tạo ngọt Asp, Sac, Ace-K trong tất các mẫu 
đồ uống đƣợc phân tích đều thấp hơn nhiều so với ngƣỡng cho phép. 
4. KẾT LUẬN 
Với quy trình phân tích đơn giản, nhanh chóng và chính xác nhằm xác định đồng 
thời ba chất tạo ngọt Ace-K, Sac và Asp trong đồ uống, phƣơng pháp điện di mao quản 
sử dụng detector UV-Vis cho thấy tiềm năng áp dụng phân tích đối với nhóm chất này. 
Giới hạn phát hiện của Sac, Ace-K và Asp đạt đƣợc là 0,5; 1,0 và 1,6 ppm; phù hợp để 
phát hiện và định lƣợng các chất tạo ngọt này trong mẫu đồ uống ở mức hàm lƣợng 
 85 
ppm. Cả 3 chất tạo ngọt đều đƣợc phát hiện và định lƣợng trong tất cả năm mẫu phân 
tích, tuy nhiên mức hàm lƣợng đều nằm trong giới hạn cho phép của Bộ Y tế. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
6. Miguel A. Cantarelli, Roberto G. Pellerano, Eduardo J. Marchevsky, José M. Camiña 
(2009), Simultaneous determination of aspartame and acesulfame-K by molecular 
absorption spectrophotometry using multivariate calibration and validation by high 
performance liquid chromatography, Food Chemistry, Vol. 115 (3), pp. 1128-1132. 
7. Yan Zhu, Yingying Guo, Mingli Ye, Frits S. James (2005), Separarion and simultaneous 
determination of four artificial sweeteners in food and beverages by ion chromatography, 
Journal of Chromatography A, Vol. 1085 (1), pp. 143-146. 
8. Andrzej Wasik, Jonh Mc.Court, Manuela Buchgraber (2007), Simultaneous 
determination of nine intense sweeteners in foodstuffs by high performance liquid 
chromatography and evaporative light scattering detection - Development and single-
laboratory validation, Journal of Chromatography A, Vol. 1157 (1-2), pp. 187-196. 
9. Da-jin Yang and Bo Chen (2009), Simultaneous Determination of Nonnutritive 
Sweeteners in Foods by HPLC/ESI-MS, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 
57 (8), 3022-3027. 
10. Lin Yu H., Chou Shin S., Sheu Fuu, Shyu Yuan (2000), Simultaneous Determination of 
Sweeteners and Preservatives in Preserved Fruits by Micellar Electrokinetic Capillary 
Chromatography, Journal of Chromatographic Science, Vol. 38 (8), 345-352. 
11. Ana Beatriz Bergamo, Jose Alberto Fracassi da Silva, Dosil Pereira de Jesus (2011), 
Simultaneous determination of aspartame, cyclamate, saccharin and acesulfame-K in soft 
drinks and tabletop sweetener formulations by capillary electrophoresis with capacitively 
coupled contactless conductivity detection, Food Chemistry, Vol. 55 (4), pp. 1714-1717.