面粉中微量溴酸钾的离子色谱检测方法

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面粉中微量溴酸钾的离子色谱检测方法
　　摘要：本文建立了面粉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，溴酸盐，AS19
　　Abstract:A HPIC method was developed for the detection of bromate in flour.The BrO3- was separated on an IonPac AS19 column and detected by conductivity detector.The method is sensitive,selective and effective,and can be rapidly and easily performed.
　　Keywords:HPIC,Bromate,AS19
　　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，显着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。自1990年4月1日开始，欧盟、加拿大、澳大利亚等很多国家禁止或限制了溴酸钾的使用。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。 2005年6月21日，国家质检总局通知自2005年7月1日起停用溴酸钾作为面粉处理剂。因此，建立迅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）[1]，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[2]，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）[3]，操作较为复杂，回收率低；本文参照采用离子色谱检测水中痕量溴酸根离子的方法[4]，建立了面粉中溴酸钾的检验方法。
　　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，100?L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）。
　　数控超声波清洗器：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：100?L；
　　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0.22?m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0.22?m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（190?eq/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（45?eq/column）；AS14柱是较常规的阴离子交换柱，氟与水负峰分离较好，（65?eq/column）；IonPac AS19阴离子交换柱是柱容量较高的分析柱（350?eq/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。
　　分别取0.05，0.50，1.00，10.00mg/L的溴酸盐标准溶液，连续6次进样,计算所得的RSD。数据如表1所示。
　　表1 溴酸盐标准溶液的RSD
　　溴酸盐标准溶液浓度（mg/L） RSD(以保留时间计) RSD(以峰面积计)
　　0.05 0.439％ 3.812％
　　0.5 0.125％ 1.114％
　　1.0 0.042％ 1.025％
　　10.0 0.157％ 0.831％
　　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，数据如表2。
　　表2 面粉中溴酸钾的加标回收率
　　样品添加浓度（mg/kg） 平均回收率
　　0.1 97％
　　0.3 94%
　　0.5 94.9%
　　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。
　　图1面粉中溴酸钾的检测谱图
　　表3 一些面粉和面制品样品中溴酸钾的含量
　　样品名称 产地 BrO3-含量（mg/kg） kBrO3含量（mg/kg）
　　面粉 永城市正汉面粉有限公司 1.2 1.5
　　面粉 浙江天台县白云面粉厂 4.2 5.4
　　面粉 江苏南顺面粉有限公司 0.6 0.9
　　高筋小麦粉 浙江杭州 <0.1 <0.1
　　面粉 吉林 <0.1 <0.1
　　散装天地面粉 浙江杭州天地农副产品有限公司 <0.1 <0.1
　　刀切馒头 湖州天旺食品有限公司 <0.1 <0.1
　　阳春面 上海京元食品有限公司 0.5 0.7
　　爽滑鸡蛋面 北京巨能新技术产业有限公司 <0.1 <0.1
　　康师傅红烧牛肉面 杭州顶益食品有限公司 <0.1 <0.1
　　小咸切片 杭州国大食品有限公司 0.7 0.9
　　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，可应用于实际面粉样品中的BrO3-的分析测定。
　　参考文献
　　[1] 彭崇惠等. 定量化学分析简明教程[M]. 北京大学出版社.1997:256
　　[2] 王超，顾青，李淑娟．离子色谱法测定糙米中微量总溴的研究[J]．分析化学，1995，23(7)：839-841
　　[3] 牟世芬等．饮用水消毒副产物中的无机卤素含氧酸、阴离子和Br-的离子色谱法测定,溴酸盐的柱后衍生离子色谱法测定[J]．环境化学，2005，24(1)：116-118
　　[4] 齐竹华, 屈锋, 刘克纳等．离子色谱法测定饮用水和面包中的溴酸根[J]．环境化学，1998，17 (6)：601-603