食品中微量溴酸钾的离子色谱偏离标准检测方法

摘要：本文建立了食品中溴酸钾的离子色谱检测新方法，采用容量高、亲水性强的Dionex IonPac AS19阴离子分析柱为固定相， RFC30自动淋洗液发生器产生高纯度KOH为流动相。本方法的最低检测限为0.1mg/L。在0～1.0mg/L范围内具有良好的线性（r＝0.9997），加标回收率为95%左右，标准溶液相对标准偏差（RSD）为0.13％。

关键词：离子色谱，AS19，溴酸盐

1 引言

溴酸钾（KBrO3,Potassium bromate），分子量167.01。危规分类：GB5.1类51510；原铁规：二级无机氧化剂,23019；UN No.1484；IMDG CODE 5.1类。白色结晶或颗粒，相对密度3.27（17.5℃），熔 点：370℃，可溶于水，微溶于乙醇，不溶于丙酮。溴酸钾在焙烤业被认为是最好的面团调节剂之一。溴酸钾在发酵、醒发及焙烤工艺过程中起到一种缓慢氧化剂的作用，显著影响了面团的结构及流变性能。溴酸盐与小麦蛋白的面筋组织发生反应，赋予成功焙烤酵母发酵制品所必需的面筋强度及弹性。1983年，日本的谷物研究学者们发现，溴酸钾在试验条件下对老鼠有致癌作用。国际癌证研究机构将该化合物列为致癌物质。我国国家标准GB2760-1996中曾规定，面粉中溴酸钾使用量不得超过30mg/kg，最终食品中不得检出。因此，建立快速准确的面粉中溴酸钾检测方法十分重要。

溴酸钾这类卤素含氧酸盐检测方法主要有：化学分析方法（氧化还原滴定法），其操作过程冗长，步骤较繁琐，灵敏度较低；全谱直读等离子体光谱法，溴的分析波长为154.065 nm，在远紫外区，使得方法的灵敏度低，且一般的仪器设备难以达到154.065 nm；柱后衍生离子色谱法（IC-PCR），操作较为复杂，回收率低。

2. 实验部分

2.1 仪器与试剂

离子色谱仪：DX-600型（美国DIONEX公司），配有ED50型电导检测器，GP50梯度泵，RFC30在线淋洗液发生器，ATLAS阴离子抑制器，chromeleon工作站，100µL定量管。

色谱柱：IonPac AS19型阴离子分析柱4×250mm（带IonPac AG19型阴离子保护柱4×50mm）。

电子天平：感量0.1mg，AT250型（瑞士Mettler公司）。

超声波清洗器：KQ-100DB型（昆山市超声仪器有限公司）。

高速离心机：6000rpm，EBA2型（德国Hettich公司）。

C18固相萃取柱

粉碎机

Cl－标准溶液：1000mg/L（国家标物中心）。

KBrO3：98％（SIGMA公司）。

所用水均为超纯水。

2.2 色谱条件

淋洗液：KOH淋洗液由RFC30在线淋洗液发生器自动产生；

流速：1.00mL/min；

进样体积：100µL；

抑制器电流：80mA。

2.3 样品处理

面粉及不含油脂的面制品：面粉样品取样0.5kg，150℃±5℃烘干，混合均匀；面制品于150℃±5℃烘干，粉碎后取0.5kg，混合均匀。称取试样2g（精确至0.0001g），置于100mL具塞锥形瓶中，准确加入50mL超纯水，室温下超声提取20min，6000rpm离心6min，取上层清液，C18固相萃取柱净化，过0.22µm滤膜，待测。

含油脂的面制品：将试样粉碎后，取0.5kg 混合均匀。称取2g（精确至0.0001g）。加入10mL石油醚洗涤除去油脂，弃去石油醚层，重复上述操作一次。抽滤，150℃±5℃下烘干，加入50mL超纯水，室温超声提取30min，6000rpm下离心6min，取上层清液，C18固相萃取柱净化，过0.22µm滤膜，待测。

3 结果与讨论

3.1前处理条件的选择

3.1.1提取液的选择

溴酸钾溶于水，微溶于醇，不溶于丙酮，它在水中的溶解度为：3.1 (0℃); 4.8(10℃); 6.9(20℃); 9.5(30℃); 13.2(40℃); 22.7(60℃)。因此我们采用水作为提取剂。

3.1.2提取方式的选择

振荡法，浸渍法，超声提取法等多种方法均可应用于食品基质中的样品提取。超声提取有以下几点优势：①提取时间短，仅为常规提取法的几分之一；②一般都在室温下提取，单位物料提取能耗较常规提取法降低50％；③由于提取温度低，可以最大限度的保持物料中原有的各种有效成分，尤其是热敏性成分。因此，选用来提取成分复杂的面粉基体中的溴酸钾，超声法十分适用，提取效率高。

3.1.3提取时间的选择

依据面粉中溴酸钾的加标回收率来判断溴酸钾的提取时间是否充分。提取时间分别为5min，10min，15min，20min，25min，30min。由检测结果可以得到，提取20min后即可得到理想的回收率。

3.2色谱柱的选择

首先列举一些阴离子检测用色谱柱，分别叙述其主要用途和优缺点。

面粉中常含有较高浓度的Cl－，因此在分析面粉中的溴酸盐时，既需要选用柱容量较高的分析柱，同时需要方法对溴酸盐有较高的灵敏度、较低检测限。通常用来检测阴离子的色谱柱有AS9-HC，AS11，AS14，AS19等柱。AS9-HC柱是主要用于饮用水消毒副产品的阴离子交换柱，它的优势在于能够非常好的分离氯与硫酸根，是一种高容量柱（190µeq/column）；AS11柱可快速进行有机酸和无机阴离子分析和样品剖析，具有疏水性，易分析高价阴离子（45µeq/column）；AS14柱是较常规的阴离子交换柱，氟与水负峰分离较好，（65µeq/column）；IonPac AS19阴离子交换柱是柱容量较高的分析柱（350µeq/column），该柱的填料是由新型超多接枝阴离子交换缩聚物组成，同时用高容量树脂优化了分析柱对溴酸盐的选择性，本底电导低，噪音小，灵敏度高，梯度淋洗时基线稳定，无水负峰，可大体积进样，是专门检测溴酸根离子用的色谱柱。选用AS19柱做分析，可得到分离度好，检测限低的结果。选用IonPac AS11阴离子交换柱做分析，分离度为0.66，而用IonPac AS19阴离子交换柱做分析，分离度可达1.64。

3.3 干扰的消除

3.3.1 氯离子

由于AS19柱的高容量树脂优化了分析柱对溴酸盐的选择性，同时采用6.5mmol低浓度的KOH溶液淋洗，可提高Cl－和BrO3-的分离度，因此即使在Cl-含量高达2000ppm的情况下，仍可使BrO3-与Cl-得到很好的分离。

3.3.2蛋白质、氨基酸、淀粉

面粉中含有很多蛋白质、氨基酸、脂肪、淀粉、添加剂及微量元素等物质，前处理采用C18固相萃取柱净化，可去除面粉中所含的大量有机物质，提高仪器灵敏度。

3.3.3油脂

含有油脂的面制品假如直接进样，带入大量有机物，会污染色谱柱，降低柱效，因此有必要事先用石油醚提取除去油脂，提高仪器灵敏度，避免产生干扰。

3.3.4强保留物质

每个样品检测完毕后，由在线淋洗液发生器产生高浓度KOH溶液梯度洗脱色谱柱中残留的强保留物质，避免色谱柱柱效降低影响检测结果。

3.3.5碳酸根离子

采用RFC30在线淋洗液发生器提供高纯KOH溶液，没有碳酸盐的污染，减小梯度漂移，可得到更好的保留时间重现性、较低的背景电导和检测限。

3.3.6面粉基质中的干扰物质

采用100μL定量管，可以收集到足够浓度的BrO3-。尽管最低检测限比采用500μL定量管高，但是造成的污染小，可以减少临近的峰的干扰，更有利于峰的分离。

3.4 检测限、线性范围和精密度

在选定的色谱条件下考察了方法的最低检测限、精密度和线性范围。

标样(以BrO3-计) 最低检测限可达0.0009mg/L，在样品中的最低检测限为0.1mg/kg。在0～1.0mg/L具有良好的线性关系，线性相关系数r＝0.9997，线性曲线为：y=3.3934x+0.0032。

3.3 面粉样品分析及加标回收实验

分别做0.1 mg/kg、0.3 mg/kg、0.5 mg/kg三个浓度的加标回收率

3.4 样品的测定

分别做面粉和面制品的检测，得到的溴酸钾含量数据如表3。溴酸钾谱图如图1。

4 结论

本文建立了以容量高、亲水性强的IonPac AS19作为分析柱，KOH为淋洗液，检测面粉中溴酸盐的离子色谱新方法。该方法具有操作简单，灵敏度高等优点，可应用于实际各类面制品食品样品中的BrO3-的分析测定。