วิธีวิเคราะห์ปริมาณกรดเบนโซอิกและการประยุกต์ใช้ Analytical Methods for Determination of Benzoic Acid and Their Applications

Abstract

บทคัดย่อ วัตถุประสงค์: เพื่อพัฒนาและตรวจสอบวิธีวิเคราะห์ปริมาณกรดเบนโซอิกในผลิตภัณฑ์อาหาร วิธีการศึกษา: พัฒนาวิธีวิเคราะห์ด้วยการปรับค่าต่าง ๆ และสภาวะของระบบในแต่ละวิธีให้เหมาะสม ตรวจสอบทุกวิธีวิเคราะห์ และทดสอบวิเคราะห์ปริมาณกรดเบนโซอิกในอาหาร ผลการศึกษา: การวิเคราะห์ด้วยวิธีโครมาโทกราฟีเหลวสมรรถนะสูงใช้คอลัมน์ C18 เป็นวัฏภาคนิ่ง วัฏภาคเคลื่อนที่ประกอบด้วยแอมโมเนียม อะซิเตตบัฟเฟอร์ และเมทานอล ตรวจวัดที่ความยาวคลื่น 235 นาโนเมตร ช่วงความเป็นเส้นตรงของกราฟมาตรฐานที่ใช้ในการศึกษานี้ คือ 7.8 – 500 µg/ml (r2 > 0.999) ค่าขีดจำกัดการตรวจหา (limit of detection; LOD) และค่าขีดจำกัดการวิเคราะห์เชิงปริมาณ (limit of quantitation; LOQ) เท่ากับ 2.5 และ 3.8 ng/ml ตามลำดับ การวิเคราะห์ด้วยอัตราไวโอเลตและวิสิเบิลสเปกโทรสโกปี วัดค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 240 นาโนเมตร ช่วงความเป็นเส้นตรงของกราฟมาตรฐานคือ 3 – 150 µg/ml (r2 > 0.999) ค่า LOD และ LOQ เท่ากับ 14.2 และ 43.1 ng/ml ตามลำดับ การวิเคราะห์ด้วยวิธีการไตเตรทใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนและใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ ช่วงความเป็นเส้นตรงของกราฟมาตรฐาน คือ 25 – 500 µg/ml (r2 > 0.999) ค่า LOD และ LOQ เท่ากับ 6.0 และ 25.0 µg/ml ตามลำดับ ตรวจสอบกรดเบนโซอิกโดยใช้สารละลายเฟอริกคลอไรด์ 2% และคอปเปอร์ซัลเฟต 5% ได้สารประกอบในรูปตะกอนสีส้มและสีฟ้าตามลำดับ น้ำยาทั้งสองชนิดสามารถตรวจสอบกรดเบนโซอิกได้ที่ความเข้มข้นตั้งแต่ 500 µg/ml ขึ้นไป วิธี 4 วิธีนี้สามารถตรวจพบปริมาณกรดเบนโซอิกในตัวอย่างอาหาร เครื่องดื่มผสมถังเช่าและเส้นขนมจีนสดอยู่ในระดับที่ยอมรับได้เมื่ออ้างอิงจากประกาศของสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของประเทศไทย สรุปผลการศึกษา: โครมาโตกราฟีเหลวสมรรถนะสูง อัตราไวโอเลตและวิสิเบิลสเปกโทรสโกปี การไตเตรท การตรวจสอบด้วยปฏิกิริยาการตกตะกอนโดยใช้สารละลายเฟอริกคลอไรด์และคอปเปอร์ซัลเฟต ที่ได้รับการพัฒนาและทดสอบ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการวิเคราะห์กรดเบนโซอิกในตัวอย่างอาหารและเครื่องดื่มได้ คำสำคัญ: กรดเบนโซอิก, โครมาโทกราฟีเหลวสมรรถนะสูง, อัตราไวโอเลตและวิสิเบิลสเปกโทรสโกปี, ไตเตรท,  เฟอริกคลอไรด์, คอปเปอร์ซัลเฟตAbstract Objectiv:O To develop and validate the analytical methods for the determination of benzoic acid in foodstuffs. Methods: The system configurations and conditions of the methods were optimized. Method validations were performed for all analytical methods. The methods were then applied for the quantitative analyses of benzoic acid in foodstuffs. Results: HPLC system was developed using C18 column as a stationary phase with ammonium acetate buffer and methanol as a mobile phase. Detection wavelength of 235 nm was used. The linear range was 7.8 - 500 µg/mL (r2 > 0.999). Limit of detection (LOD) and limit of quantitation (LOQ) were 2.5 and 3.8 ng/mL, respectively. For UV-visible spectrophotometric method, the optimum wavelength was observed at 240 nm, the linear range was 3 - 150 µg/mL (r2 > 0.999). LOD and LOQ were 14.2 and 43.1 ng/mL, respectively. Acid-base titration technique was performed using an exact concentration of standard sodium hydroxide solution as a titrant and phenolphthalein T.S. as an indicator. The linear range of the method was 25 - 500 µg/mL (r2 > 0.999). LOD and LOQ were 6.0 and 25.0 µg/mL, respectively. Precipitation methods using 2% ferric chloride and 5% copper (II) sulfate solution were developed and yielded beige-tan and blue precipitate of metal-aromatic acid complex, respectively. Both methods could detect benzoic acid at the concentration of higher than 500 µg/mL. These methods were applied to determine benzoic acid in foodstuffs (cordyceps herbal drink and fresh rice noodle). Acceptable ranges of benzoic acid according to Thai FDA regulation were found. Conclusion: HPLC, UV-visible spectrophotometry, titration, ferric chloride test and copper sulfate test were developed and validated. All methods were successfully applied to determine benzoic acid in food and beverage. Keywords benzoic acid, HPLC, UV-vis spectrophotometry, titration, ferric chloride, copper sulfate