1 引 言
硫磺熏蒸中藥材是一種古老的藥材養護方法 [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] ,且長期食用硫磺熏蒸過的食品會造成腸道功能紊亂, 嚴重損害人體消化系統。然而, 由于中藥材所含成分復雜, 含有大量的有機質, 容易被污染, 不易儲藏保存, 而硫磺熏蒸作為比較實用方便的干燥方式, 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《食品添加劑使用衛生標準》 [6] 規定的 0.1 g/kg。因此, 對部分使用硫磺熏蒸的藥材進行硫熏鑒別檢測是中藥材市場管理的重要內容 [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, 需要對干菊花中的二氧化硫含量進行檢測。目前, 常用的二氧化硫檢測方法有滴定法 [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, 導致測定不準確, 且污染環境; 色譜法提取、測定過程耗時長; 而滴定法因為操作簡單、成本低廉, 作為經典方法一直沿用至今,但其缺點是傳統蒸餾過程耗時長、存在安全隱患。因此, 建立一種高效、安全、低成本、操作簡便的二氧化硫檢測方法一直是科研檢測人員的研究重點。凱氏定氮儀作為快速高效的檢測工具, 目前已經被應用于葡萄酒、一次性筷子的二氧化硫檢測中 [14,15] 。
因此, 本研究根據蒸餾法檢測食品中二氧化硫的原理, 利用凱氏定氮儀代替傳統蒸餾聯合滴定法, 建立干菊花中的二氧化硫的快速檢測方法, 希望能夠有效提升檢測效率, 同時保證實驗結果準確可靠。
2 材料與方法
2.1 材料、試劑與儀器
干菊花: 購買于北京某超市。鹽酸、可溶性淀粉、乙酸鉛、碘、碘化鉀(分析純, 北京化學試劑公司); 硫代硫酸鈉標準溶液(0.1 mol/L, 北京市環境保護研究所)。其他試劑(分析純, 北京化學試劑公司); 所用水為純水。
KDN-812型自動凱氏定氮儀(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 實驗方法
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, 現用現配。
碘標準溶液的配制: 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, 用硫代硫酸鈉標準溶液標定, 使用時用純水稀釋 10 倍。
2.2.3 二氧化硫含量的測定
(1)分別進行 8 次全玻璃蒸餾器和凱氏定氮儀的空白實驗, 記錄碘溶液的消耗量。
(2)傳統蒸餾法: 利用全玻璃蒸餾器, 具體參照 GB5009.34-2016《食品中二氧化硫的測定》 [16] 中的方法進行測定。
(3)凱氏定氮儀蒸餾法: 準確稱取粉粹的樣品 5.000 g,加 40 mL 純水, 置于自動凱氏定氮儀樣品管中, 迅速連接到凱氏定氮儀上, 設置參數選擇多步蒸餾, 設定加酸體積為 10 mL、蒸餾時間為 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。同時做空白實驗。
(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, 用碘標準溶液滴定至溶液變藍且30 s不褪色為止, 記錄消耗碘標準溶液的體積,根據公式(1)計算二氧化硫含量。
試樣中的二氧化硫總含量按式(1)進行計算。
X: 試樣中的二氧化硫總含量, mg/kg;V: 滴定試樣所用碘標準滴定溶液的體積, mL;V 0 : 滴定試劑空白所用碘標準滴定溶液的體積, mL;c: 碘標準滴定溶液的濃度, mol/L;m: 試樣質量, g;
0.032: 1 mL 碘標準溶液(c=0.01 mol/L)相當的二氧化硫的質量, g。
3 結果與分析
3.1 蒸餾時間的確定
蒸餾時間對檢測效率有一定影響, 時間過短不易析出二氧化硫, 時間過長又降低了檢測效率, 因此需要優化蒸餾時間。分別對蒸餾時間為 2、4、6、8、10、12 min 時二氧化硫的含量進行對比分析, 結果如圖 1 所示。結果表明, 隨著蒸餾時間的延長, 二氧化硫的含量快速升高后逐步平穩, 在 8 min 時達到最高, 因此確定 8 min 為有效蒸餾時間。
3.2 酸的種類及含量的確定
在蒸餾時間為 8 min 的條件下, 選擇濃鹽酸進行蒸餾。分別將加酸量設定為 4、6、8、10、12、14 mL 進行檢測, 結果如圖 2 所示。結果表明, 當加酸量設定為 10 mL 時, 二氧化硫含量基本呈穩定狀態, 因此選擇 10 mL 的加酸量。
3.3 回收率實驗
按 2.2.3 中所述方法對杭白菊樣品進行檢測, 在 3 個加標濃度水平下進行回收率實驗, 結果如表 1 所示。樣本加標回收率為 84.9%~102.3%, 符合檢測要求。
3.4 實際樣品檢測
按本實驗確定的方法檢測了包括杭白菊在內的 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準溶液滴定, 實驗結果如表 2 所示。對比檢測結果發現, 傳統蒸餾法與凱氏定氮儀法的實際檢測結果差異極顯著(P=0.0045<0.01), 凱氏定氮儀法的檢測結果全部高于傳統蒸餾法的檢測結果, 可能與凱氏定氮儀的密閉性使二氧化硫不易泄露有關, 且檢測結果的平均值(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-堿滴定法的檢測結果(平均值為 20~60 mg/kg), 可能與樣本的選擇以及實驗的封閉性有關。
4 結 論
本研究利用凱氏定氮儀代替傳統蒸餾, 聯合滴定法測定干菊花中二氧化硫的含量, 對蒸餾時間、加酸種類及含量進行了必要的優化, 在此基礎上以杭白菊為代表, 對比了凱氏定氮法和傳統蒸餾法的檢測效果, 結果表明, 二者測得的二氧化硫含量差異極顯著(P<0.01)。此外, 利用該方法檢測了市場常見的 5 種干菊花中二氧化硫的含量, 結果顯示其含量均低于國家標準中的限量要求。因此, 利用凱氏定氮儀代替傳統蒸餾, 可以有效降低樣本前處理時間, 提高檢測效率, 同時, 密閉的檢測環境使檢測結果更加精準。
