时间:2022-05-30 07:00:31
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。