1 引 言
硫磺熏蒸中藥材是一種古老的藥材養(yǎng)護(hù)方法 [1] , 通過加熱使硫磺升華, 釋放出的硫磺分子均勻地分布在中藥材表面, 形成一層均勻的保護(hù)膜, 以起到防霉變、防蟲蛀等作用 [2] 。但用硫磺熏蒸后容易造成樣本指紋圖譜的變化 [3] ,且長(zhǎng)期食用硫磺熏蒸過的食品會(huì)造成腸道功能紊亂, 嚴(yán)重?fù)p害人體消化系統(tǒng)。然而, 由于中藥材所含成分復(fù)雜, 含有大量的有機(jī)質(zhì), 容易被污染, 不易儲(chǔ)藏保存, 而硫磺熏蒸作為比較實(shí)用方便的干燥方式, 尚不能完全被取代 [4,5] 。硫磺熏蒸后殘留于藥材中的二氧化硫含量容易超過《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 [6] 規(guī)定的 0.1 g/kg。因此, 對(duì)部分使用硫磺熏蒸的藥材進(jìn)行硫熏鑒別檢測(cè)是中藥材市場(chǎng)管理的重要內(nèi)容 [7] 。
干菊花是一味重要的中藥材, 兼具食藥兩用的特性,熏蒸是其主要的加工方式 [8] , 因此, 需要對(duì)干菊花中的二氧化硫含量進(jìn)行檢測(cè)。目前, 常用的二氧化硫檢測(cè)方法有滴定法 [9] 、比色法 [10] 、離子色譜法 [11,12] 、頂空氣相色譜法 [13] 等。其中, 比色法因樣品顏色干擾較大, 導(dǎo)致測(cè)定不準(zhǔn)確, 且污染環(huán)境; 色譜法提取、測(cè)定過程耗時(shí)長(zhǎng); 而滴定法因?yàn)椴僮骱?jiǎn)單、成本低廉, 作為經(jīng)典方法一直沿用至今,但其缺點(diǎn)是傳統(tǒng)蒸餾過程耗時(shí)長(zhǎng)、存在安全隱患。因此, 建立一種高效、安全、低成本、操作簡(jiǎn)便的二氧化硫檢測(cè)方法一直是科研檢測(cè)人員的研究重點(diǎn)。凱氏定氮儀作為快速高效的檢測(cè)工具, 目前已經(jīng)被應(yīng)用于葡萄酒、一次性筷子的二氧化硫檢測(cè)中 [14,15] 。
因此, 本研究根據(jù)蒸餾法檢測(cè)食品中二氧化硫的原理, 利用凱氏定氮儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸餾聯(lián)合滴定法, 建立干菊花中的二氧化硫的快速檢測(cè)方法, 希望能夠有效提升檢測(cè)效率, 同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
2 材料與方法
2.1 材料、試劑與儀器
干菊花: 購(gòu)買于北京某超市。鹽酸、可溶性淀粉、乙酸鉛、碘、碘化鉀(分析純, 北京化學(xué)試劑公司); 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.1 mol/L, 北京市環(huán)境保護(hù)研究所)。其他試劑(分析純, 北京化學(xué)試劑公司); 所用水為純水。
KDN-812型自動(dòng)凱氏定氮儀(上海纖檢儀器有限公司); 25 mL 酸式滴定管、碘量瓶(北京玻璃儀器公司)。
2.2 實(shí)驗(yàn)方法
2.2.1 樣品的前處理
取干菊花樣品約 500 g 粉碎, 過 60 目尼龍篩。
2.2.2 溶液的制備
淀粉指示劑溶液的配制: 稱取 1 g 可溶性淀粉, 用少量的水溶解成糊狀, 緩緩注入 100 mL的沸水中, 邊加熱邊攪拌, 煮沸 2 min, 冷卻備用, 現(xiàn)用現(xiàn)配。
碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制: 稱取13 g碘和35 g碘化鉀, 加水約 100 mL, 溶解后加入約 0.12~0.15 mL 鹽酸, 用水定容至1000 mL, 用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定, 使用時(shí)用純水稀釋 10 倍。
2.2.3 二氧化硫含量的測(cè)定
(1)分別進(jìn)行 8 次全玻璃蒸餾器和凱氏定氮儀的空白實(shí)驗(yàn), 記錄碘溶液的消耗量。
(2)傳統(tǒng)蒸餾法: 利用全玻璃蒸餾器, 具體參照 GB5009.34-2016《食品中二氧化硫的測(cè)定》 [16] 中的方法進(jìn)行測(cè)定。
(3)凱氏定氮儀蒸餾法: 準(zhǔn)確稱取粉粹的樣品 5.000 g,加 40 mL 純水, 置于自動(dòng)凱氏定氮儀樣品管中, 迅速連接到凱氏定氮儀上, 設(shè)置參數(shù)選擇多步蒸餾, 設(shè)定加酸體積為 10 mL、蒸餾時(shí)間為 8 min, 開始蒸餾。用盛有 25 mL 乙酸鉛溶液(0.02 g/mL)的碘量瓶接收蒸餾液, 收集液待滴定。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。
(4)滴定法: 向裝有蒸餾液的碘量瓶中依次加入10 mL鹽酸溶液和1 mL淀粉指示液, 搖勻, 用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液變藍(lán)且30 s不褪色為止, 記錄消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,根據(jù)公式(1)計(jì)算二氧化硫含量。
試樣中的二氧化硫總含量按式(1)進(jìn)行計(jì)算。
X: 試樣中的二氧化硫總含量, mg/kg;V: 滴定試樣所用碘標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積, mL;V 0 : 滴定試劑空白所用碘標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積, mL;c: 碘標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度, mol/L;m: 試樣質(zhì)量, g;
0.032: 1 mL 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液(c=0.01 mol/L)相當(dāng)?shù)亩趸虻馁|(zhì)量, g。
3 結(jié)果與分析
3.1 蒸餾時(shí)間的確定
蒸餾時(shí)間對(duì)檢測(cè)效率有一定影響, 時(shí)間過短不易析出二氧化硫, 時(shí)間過長(zhǎng)又降低了檢測(cè)效率, 因此需要優(yōu)化蒸餾時(shí)間。分別對(duì)蒸餾時(shí)間為 2、4、6、8、10、12 min 時(shí)二氧化硫的含量進(jìn)行對(duì)比分析, 結(jié)果如圖 1 所示。結(jié)果表明, 隨著蒸餾時(shí)間的延長(zhǎng), 二氧化硫的含量快速升高后逐步平穩(wěn), 在 8 min 時(shí)達(dá)到最高, 因此確定 8 min 為有效蒸餾時(shí)間。
3.2 酸的種類及含量的確定
在蒸餾時(shí)間為 8 min 的條件下, 選擇濃鹽酸進(jìn)行蒸餾。分別將加酸量設(shè)定為 4、6、8、10、12、14 mL 進(jìn)行檢測(cè), 結(jié)果如圖 2 所示。結(jié)果表明, 當(dāng)加酸量設(shè)定為 10 mL 時(shí), 二氧化硫含量基本呈穩(wěn)定狀態(tài), 因此選擇 10 mL 的加酸量。
3.3 回收率實(shí)驗(yàn)
按 2.2.3 中所述方法對(duì)杭白菊樣品進(jìn)行檢測(cè), 在 3 個(gè)加標(biāo)濃度水平下進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如表 1 所示。樣本加標(biāo)回收率為 84.9%~102.3%, 符合檢測(cè)要求。
3.4 實(shí)際樣品檢測(cè)
按本實(shí)驗(yàn)確定的方法檢測(cè)了包括杭白菊在內(nèi)的 5 種干菊花樣品中的二氧化硫含量, 在定氮儀蒸餾后利用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。對(duì)比檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn), 傳統(tǒng)蒸餾法與凱氏定氮儀法的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果差異極顯著(P=0.0045<0.01), 凱氏定氮儀法的檢測(cè)結(jié)果全部高于傳統(tǒng)蒸餾法的檢測(cè)結(jié)果, 可能與凱氏定氮儀的密閉性使二氧化硫不易泄露有關(guān), 且檢測(cè)結(jié)果的平均值(39.22~54.91 mg/kg)整體高于顧炎等 [17] 利用酸蒸餾-碘量法(平均值為 12~30 mg/kg)和酸蒸餾-堿滴定法的檢測(cè)結(jié)果(平均值為 20~60 mg/kg), 可能與樣本的選擇以及實(shí)驗(yàn)的封閉性有關(guān)。
4 結(jié) 論
本研究利用凱氏定氮儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸餾, 聯(lián)合滴定法測(cè)定干菊花中二氧化硫的含量, 對(duì)蒸餾時(shí)間、加酸種類及含量進(jìn)行了必要的優(yōu)化, 在此基礎(chǔ)上以杭白菊為代表, 對(duì)比了凱氏定氮法和傳統(tǒng)蒸餾法的檢測(cè)效果, 結(jié)果表明, 二者測(cè)得的二氧化硫含量差異極顯著(P<0.01)。此外, 利用該方法檢測(cè)了市場(chǎng)常見的 5 種干菊花中二氧化硫的含量, 結(jié)果顯示其含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的限量要求。因此, 利用凱氏定氮儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸餾, 可以有效降低樣本前處理時(shí)間, 提高檢測(cè)效率, 同時(shí), 密閉的檢測(cè)環(huán)境使檢測(cè)結(jié)果更加精準(zhǔn)。