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一種用于食品中二氧化硫快速測定的樣品前處理方法[
閱讀：4588 發(fā)布時間：2009-6-4
摘要 本文提出了一種采用半微量蒸餾——半導體制冷技術的食品中二氧化硫快速提取新方法，研制出了可在15分鐘內完成二氧化硫提取的食品檢測快速蒸餾提取裝置。采用本裝置，無需冷凝水和含汞吸收劑即可實現(xiàn)對樣品中二氧化硫的蒸餾提取。本文考查了蒸餾液酸度、蒸餾液體積、餾分收集體積和蒸餾提取時間對二氧化硫提取效率的影響。研究結果表明，采用本方法在30分鐘內即可完成對食品中二氧化硫的快速定量測定。
關鍵詞 二氧化硫；快速提??；食品檢測
中圖分類號 O657
我國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》對亞硫酸鹽類添加劑的使用范圍和使用量有著嚴格的規(guī)定[1,2]，每人每日允許攝入量（ADI）為0～0.7mg/kg（攝入量/公斤體重）。食品中超量的二氧化硫可對人體腸胃造成強烈刺激，還可與血液中的硫胺素結合，導致腦、肝、脾等器官發(fā)生病變[3]。二氧化硫具有漂白、防腐和抗氧化等作用，向干鮮食品中加入過量的亞硫酸鹽類添加劑，可以提高食品成色，延長存放時間。食品中過量的二氧化硫嚴重地威脅著廣大消費者的身體健康。有多種方法可以用于檢測食品中的二氧化硫 [4-7]，我國的國家標準方法是以四氯汞鈉為提取劑的鹽酸副玫瑰苯胺比色法[8]，但該法不適用于有顏色的樣品，分析時間為4小時以上，并且吸收液含汞量高，難于回收處理，容易造成環(huán)境污染并影響操作者的身體健康。
本文提出了一種采用半微量蒸餾——半導體制冷技術的食品中二氧化硫快速提取新方法，研制出可在15分鐘內提取出食品二氧化硫的快速蒸餾提取裝置。該裝置采用半導體制冷器件，無需冷凝水即可實現(xiàn)對樣品中二氧化硫的蒸餾提取，同時避免了樣品顏色干擾和汞污染，可適用于各種樣品，配合使用食品二氧化硫快速測定儀，可在30分鐘內（從取樣到報出分析結果）實現(xiàn)對食品中二氧化硫含量的快速定量測定，測定結果與國標方法[8]結果基本一致。目前該裝置已裝備在工商管理部門的流動式食品檢測車上。
1 實驗部分
1.1 試劑與儀器
快速蒸餾提取裝置（自制），GDYQ－801S食品二氧化硫快速測定儀（長春吉大?小天鵝儀器有限公司深圳分公司），GDYQ－706S食品檢測?快速恒溫加熱儀（長春吉大?小天鵝儀器有限公司深圳分公司），GDYQ－704S食品檢測?快速粉碎機（長春吉大?小天鵝儀器有限公司深圳分公司），便攜式電子天平（深圳清華傳感器公司）；2%的磷酸溶液，0.2%的甲醛溶液，1.2%的氨基磺酸銨溶液，0.02%鹽酸副玫瑰苯胺溶液，所用試劑均為分析純，按常規(guī)方法配置，水為二次去離子水。
1.2 實驗過程
用便攜式電子天平準確稱取粉碎后的樣品1.000g于提取瓶中，加入2%的磷酸溶液20.0毫升后開始蒸餾，用帶刻度的比色瓶承接餾分。當餾分液體積達到9.0毫升時，停止蒸餾并取下比色瓶，向比色瓶中加入顯色劑（0.2%的甲醛溶液0.3毫升，1.2%的氨基磺酸銨溶液0.2毫升，0.02%鹽酸副玫瑰苯胺溶液0.5毫升），搖勻后放入已恒溫35℃的快速恒溫加熱儀上顯色7分鐘，將比色瓶插入二氧化硫快速測定儀比色池中，按“讀數(shù)”鍵儀器即可報出食品中二氧化硫的含量。
1.3 半微量蒸餾——半導體制冷技術用于食品中二氧化硫的提取
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| Fig. 1 Outline map of fast distillation equipment 1. Adjustable shelf; 2. Electric heater; 3. Matrass; 4. Steam pipe; 5. Antifreeze inlet; 6. Condensation pipe; 7. Semiconducting refrigerator; 8. Sample gatherer; 9. Condensation controller ; 10. Control button; 11. LCD screen |
| Fig. 2 Effect of acidity on distillation yield of sulfur dioxide |
2 結果與討論
2.1 磷酸濃度對二氧化硫提取的影響
酸度對二氧化硫提取影響很大，中性和堿性介質中亞硫酸鹽分解速度較慢，不能快速形成二氧化硫氣體隨水蒸氣蒸出，酸性介質有利于二氧化硫的提取。本文采用磷酸溶液作為酸性介質，磷酸濃度對蒸餾提取的影響見圖2，由圖2可知，磷酸濃度在1.0%以上時對二氧化硫的提取率基本無影響。本實驗選用濃度為2.0%的磷酸溶液作為酸性介質。
2.2 樣品蒸餾液體積、餾分收集體積和蒸餾提取時間的選擇
實驗中考查了樣品蒸餾液體積、餾分收集液體積和蒸餾提取時間對二氧化硫提取回收率的影響，結果如表1所示。
Table 1 Effect of solution volume on distillation yield of sulfur dioxide*
| Volume of sample solution（mL） | Volume of distillate（mL） | Time of distillation（min） | Recovery of sulfur dioxide（%） |
| 30.0 | 20.0 | 33 | 98.6 |
| 20.0 | 12.0 | 22 | 98.8 |
| 15.0 | 9.0 | 15 | 98.5 |
| 15.0 | 6.0 | 10 | 96.7 |
| 10.0 | 5.0 | 7 | 93.6 |
* The concentration of sulfur dioxide in all samples is 50.0mg/kg
由表1可見，當樣品蒸餾液體積和餾分收集體積分別為30.0、20.0、15.0和20.0、12.0、9.0毫升時，回收率達98％以上，考慮到提取效率和快速提取的要求，實驗中選擇蒸餾液體積和餾分收集體積分別為15.0和9.0毫升。
2.3 顯色溫度和顯色時間的選擇
顯色溫度與顯色時間對顯色的穩(wěn)定性有較大的影響（見表2）。由表2 可見，在顯色溫度較低時，生成的絡合物較穩(wěn)定，顯色穩(wěn)定時間長，但顯色速度慢，不利于對二氧化硫進行快速測定；提高顯色溫度后，顯色速度加快，但顯色穩(wěn)定性下降，特別是當顯色溫度超過40℃時，3分鐘內溶液的吸光度值隨時間增加逐漸降低，其原因是高溫導致顯色反應生成的絡合物分解?？紤]現(xiàn)場快速測定的要求，本文選擇顯色溫度為35℃，顯色時間為7分鐘。
Table 2 Effect of temperature and time on chromogenic reaction*
| Reaction temperature（℃） | Reaction time（min） | Stable time of color（min） |
| 15 | 37 | 45 |
| 20 | 23 | 30 |
| 25 | 18 | 19 |
| 30 | 13 | 15 |
| 35 | 7 | 6 |
| 40 | 3 | Absorbance decreased continuously |
* The concentration of sulfur dioxide in all solutions is 1.0mg/L
2.4 工作曲線
本文所采用的GDYQ－801S食品二氧化硫快速測定儀已內置設定好的二氧化硫工作曲線，可直接顯示出樣品中二氧化硫的含量。由于該儀器光源采用超高亮發(fā)光二極管，同時具有單色器功能，檢測器采用耐高溫的集成光電傳感器，所以該儀器可以在70℃左右的高溫條件下測定樣品溶液的吸光度值。儀器所配的圓柱形帶塞比色瓶不但可在高溫下工作，而且光程較長（2.0cm）。儀器的測定下限為1.0mg/kg，線性范圍為1.0～100.0 mg/kg，線性相關系數(shù)大于0.998。
3 實際樣品分析
由于采用了半微量蒸餾——半導體制冷技術，本方法中的二氧化硫蒸餾提取裝置結構緊湊，并且不需要含汞試劑和冷凝水，配合的二氧化硫測定儀，可適用于質檢部門流動式食品安全質量檢測車、超市、批發(fā)市場、商場和生產(chǎn)企業(yè)對食品中二氧化硫含量的現(xiàn)場快速測定。我們對二十余種食品中二氧化硫含量進行了定量測定，并與國家標準方法進行了對比實驗，結果見表3。由表3可見，本方法的測定結果與國家標準方法相比基本一致，當樣品中二氧化硫含量大于10mg/kg時，測量的相對誤差不超過±5％，已滿足國家標準食品衛(wèi)生檢驗方法對測量精度的要求[8]。
Table 3 Analytical results of sulfur dioxide in foodstuffs
| Samples | Concentration（mg/kg） | Samples | Concentration（mg/kg） | ||
| Fast method | Standard method [8] | Fast method | Standard method [8] | ||
| YUANZHI beancurd sheet | 20.5 | 19.8 | Bulk citron daylily | 4345.0 | 4395.0 |
| Chengli beancurd sheet | 210.0 | 205.5 | Bulk trembling fungi | 3150.0 | 3200.0 |
| Huanzhong beancurd sheet | 480.2 | 486.3 | Bulk sole fish | 18.9 | 19.3 |
| Amylum | 18.9 | 18.1 | Changsheng sleeve-fish fillet | 1.8 | 1.9 |
| Bulk peeled prawns | 55.1 | 53.6 | Haideyi beancurd sheet | 118.0 | 120.6 |
| Frozen whitebait | 270.0 | 280.5 | Feifa melon seeds | 3314.0 | 3337.0 |
| Fillet | 229.6 | 221.8 | Bulk melon seeds | 3866.0 | 3813.0 |
| Jinfa tiger lily buds | 1060.0 | 1089 | Green tea sunflower seeds | 1.6 | 1.6 |
| Zhanwang tiger lily buds | NF | NF | Buttered melon seeds | 750.3 | 740.6 |
| Shengjin fungus | 365.0 | 357.2 | Aming melon seeds | 566.2 | 557.3 |
| Courgettes | 657.0 | 662.0 | Xiangsu sunflower seeds | 4.9 | 4.7 |
| Ouya citron daylily | 1517.0 | 1512.0 | Kaikou pine nuts | 206.1 | 198.8 |
參考文獻
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A Novel Method of Fast Sample Preparation for Determination of Sulfur Dioxide in Foodstuffs
MA Jun1, WANG Xing-Hua1, LI Bao-Hua2, HUANG Feng1, XIE Fei1, YU Ai-Min1,3
（1. College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China
2. Institute of Electronics Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
3. Changchun Jilin University - Little Swan Instruments Co. Ltd., Changchun, 130012, China）
Abstract In this paper, the semimicro fractional distillation and the semiconducting refrigeration techniques were applied to the fast determination of sulfur dioxide in foodstuffs. A novel distilling method which did not require mercuric absorbent and cooling water was proposed. A fast distillation equipment which can complete the distillation of sulfur dioxide in foodstuffs in 15 minutes was developed. The effects of acidity, volume of sample solution, volume of distillate and time of distillation on distillation yield of sulfur dioxide were researched. The calibration curve is linear under the concentration of 1.0～100.0 mg/kg, the correlation coefficient is over 0.998, the lower limit of detection is 1.0mg/kg. The analysis of each sample can be completed in 30 minutes and the results are in good agreement with the results obtained by the standard method.
Keywords sulfur dioxide; fast distillation; food analysis