顶空气相色谱法测定杏脯中二氧化硫

朱自平，郑向廷，雎小军，张晋宇（.阳高县综合检验检测中心，山西大同 03800； .阳高县市场和质量监督管理局，山西大同 03800）



顶空气相色谱法测定杏脯中二氧化硫

朱自平1，郑向廷2，雎小军1，张晋宇1
（1.阳高县综合检验检测中心，山西大同 038100； 2.阳高县市场和质量监督管理局，山西大同 038100）

建立顶空气相色谱测定杏脯中二氧化硫残留的方法，探讨了气液体积比、加酸量、平衡温度和平衡时间对检测结果的影响。向450 mL顶空瓶内加入5 g样品、10 g石蜡、200 mL水及25 mL盐酸溶液，于75℃平衡20 min后放至室温，抽取0.5 mL顶空气体进行定性定量分析检测。该方法标准工作曲线线性相关系数r2为0.992，检出限和定量限分别为0.1，1.0 mg/kg，测定结果的相对标准偏差为1.9%～3.2%（n=6），样品加标回收率为89.4%～94.3%。该法操作简便、快捷，灵敏度高，人为误差小，满足杏脯中二氧化硫残留的批量检测要求。

杏脯；二氧化硫；顶空气相色谱法；石蜡封层技术

杏脯是深受我国人民喜爱的传统小食品，制作工艺大部分沿用传统加硫工艺以保持和改善色泽、增加透明度和抑制褐变，但部分生产厂家过分地追求产品感官效果，使用过量的亚硫酸盐，导致杏脯中二氧化硫超标现象严重。过量摄入二氧化硫会导致慢性中毒，几乎可对所有人体系统造成损伤［1-2］，我国食品安全国家标准（GB 2760-2014）明确规定杏脯中二氧化硫最大残留量为350 mg/kg。

杏脯中二氧化硫残留检测国家标准方法［3］采用盐酸副玫瑰苯胺比色法和蒸馏碘量滴定法，目前杏脯中二氧化硫检测多采用这两种方法［4-5］。盐酸副玫瑰苯胺比色法需使用剧毒试剂，对人体和环境造成一定危害［2］，蒸馏碘量滴定法则存在回收率低、滴定终点不易判断、检测效率低［6-8］等缺陷，尽管国标方法的后续改进研究［9-10］提高了实验的可操作性及检测质量，但方法原理导致的缺陷没有得到根本改善。离子色谱法［11-13］也被用于杏脯中二氧化硫残留检测的研究，虽然提高了方法的专属性，但仍存在二氧化硫吸收不及时，检测效率不高以及供试品溶液制备过程复杂，易导致系统误差等缺点。

笔者利用顶空气相色谱-火焰光度检测器（硫模式）直接测定密闭顶空瓶中含硫杏脯酸化条件下释放出的二氧化硫气相浓度，以确定原始样品中的游离态及可逆结合态二氧化硫含量，该方法操作简便、快捷，准确，灵敏度好，人为误差小，对人与环境无污染，完全满足杏脯中二氧化硫残留的批量检测要求。

1　实验部分

1.1主要仪器与试剂

气相色谱仪：GC-2010 plus型，附FPD 检测器、硫滤光片，日本岛津公司；

电热鼓风干燥箱：GZX-9070 MBE型，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；

顶空瓶：用450 mL 医用盐水瓶代替；

气体进样器：1 000 μL，上海高鸽工贸有限公司；

盐酸溶液（1∶1）：以分析纯试剂配制；

高效切片石蜡：生物医用级，熔点为58～60℃；

无水亚硫酸钠：分析纯，天津市凯通化学试剂有限公司；

二氧化硫标准溶液：称取196.8 mg无水亚硫酸钠，用0.1%的EDTA溶液定容至1 000 mL，对应的SO2质量浓度为100 μg/mL，按碘量法进行标定，存放于4℃冰箱中备用；

杏脯样品：市售。

1.2色谱条件

色谱柱：DB-1柱（30 m×0.53 mm，1 μm）；载气：氮气；柱流量：8.0 mL/min；分流比：1；氢气流量：60 mL/min；空气流量：90 mL/min；柱箱温度：起始温度80℃，以20℃/min升至150℃；进样口温度：250℃；检测器温度：250℃；进样方式：手动进样；进样体积：0.5 mL。

1.3样品分析

准确称取5.000 g切碎样品于顶空瓶（预先用氮气吹扫）中，加入10 g石蜡，加水至200 mL，再加入25 mL盐酸溶液（1∶1），迅速盖紧胶塞，置于75℃电热鼓风干燥箱中，加热平衡20 min，取出顶空瓶放至室温，用气体进样器抽取0.5 mL顶空气体，按照1.2色谱条件进行分析，以保留时间定性，测量色谱峰峰高并将数据代入线性回归方程，计算样品中二氧化硫含量。

2　结果与讨论

2.1顶空实验条件选择

2.1.1样品前处理

杏脯加工过程的亚硫酸盐添加主要通过浸渍或熏蒸方式进行，对人体有危害的游离态和可逆结合态硫分布在产品表层［2］，因此在做杏脯二氧化硫残留检测时，不需要干燥、粉碎等特别的前处理方式，只需将样品切碎至3～5 mm的碎块即可［3］。

2.1.2气液体积比

根据亨利定律，密闭状态下的气液平衡系统，气液体积比越小，气相中组分浓度越大，响应的色谱峰高也越大，反之峰高越小［14］。考虑到样品状态为固态、样品溶液用量较大（0.5 mL）以及手动进样的实际情况，450 mL顶空瓶气液体积比采用1∶1，即加液体积及顶空体积均为225 mL。实验结果表明，色谱峰高和灵敏度都符合要求，且操作较为方便。

2.1.3加酸量选择

按照国家标准［3］第二法，5 g样品浸于250 mL水中需要加入盐酸溶液（1∶1）10 mL进行蒸馏，考虑到顶空瓶内气液平衡释放二氧化硫的速度要比蒸馏法慢，因此要在国标方法基础上进一步降低平衡体系液相的pH值，加酸量适当增大；但过高的顶空HCl含量会对色谱柱造成损害，因此确定加入25 mL的盐酸溶液（1∶1）。实验结果表明按此加酸量杏脯样品检测的加标回收率在食品检测接受范围内。

2.1.4平衡温度和平衡时间

实验考察了顶空平衡温度分别在65，70，75，80，85，90℃时对二氧化硫释放效果的影响。结果表明：随加热温度的升高，色谱峰高有增大的趋势；当温度超过75℃后，色谱峰高变化不大，且随温度的增加，峰形变差，并出现干扰峰，故选择平衡温度为75℃。同时实验发现，随着平衡时间延长，峰高有增大的趋势，灵敏度也逐渐增大。参照中药材二氧化硫顶空检测方法［15］，分别考察平衡时间为10，20，30，40 min时的情况，结果表明：平衡时间越长，峰高越大，但平衡时间超过20 min时，峰高增加不明显，故样品分析方法选择平衡时间为20 min。

2.2石蜡封层固化顶空SO2浓度

在前期的实验研究中，采取顶空平衡后迅速取样分析的方法，分析结果重复性和线性拟合相关性很差。经分析，原因在于每一次取样时的顶空瓶内实际温度下降程度不同，导致气相二氧化硫的平衡浓度降低不一致；同时在高于常温常压状态下取样不能保证等时间间隔进样，由此导致进样器内气体经针头溢出且溢出量不一致。

根据现有仪器条件，对实验方法进行优化，用石蜡封层解决上述问题。样品酸化平衡前顶空瓶内加入适量固体石蜡，达到平衡温度后熔化石蜡层浮在液面上；气液平衡后顶空瓶降至室温，液面上的石蜡薄层重新固化，顶空部分的二氧化硫浓度就被固定在平衡温度下的水平，不受室温放置时间限制。顶空瓶内压力接近常压，在此状态下取样进样就不会因为温差和压差导致进样器内气体溢出。经过实验摸索，选用熔点为60℃的高效切片石蜡，加入量以不影响气液平衡转移与达到固化顶空SO2浓度为宜，确定450 mL顶空瓶加10 g石蜡。

2.3样品色谱图

在1.2色谱条件下按照1.3方法分别对二氧化硫标准溶液和杏脯加标样品进行测定，色谱图分别见图1、图2。由图2可知杏脯中二氧化硫的色谱峰形对称，没有杂质干扰，满足检测要求。

图2　杏脯二氧化硫加标样品色谱图

2.4线性方程和检出限

用移液管分别移取二氧化硫标准溶液0.50，1.00，2.50，5.00，10.00，25.00 mL（相当于二氧化硫含量为10，20，50，100，200，500 mg/kg），置于450 mL顶空瓶中，分别进行测定。结果表明，样品中二氧化硫的含量（X）在500 mg/kg以内与其色谱峰高值的平方根（Y）呈线性关系，线性回归方程为Y=8.081X+326.0，相关系数r2为0.992，符合食品理化检测质量控制要求［16］。

移取0.50 mL二氧化硫标准溶液加入顶空瓶，按样品分析方法平行测定6次，按照国际理论和化学联合会（IUPAC）的规定，分别取测定结果标准偏差的3倍及10倍计算检出限及定量限，得检出限为1 μg/mL，定量限为10 μg/mL。本实验取样量5.000 g，则方法检出限及定量限分别为0.1，1.0 mg/kg。分析结果表明本方法灵敏度高，检出限低于GB/T 5009.34-2003规定的1 mg/kg检出限，满足杏脯中二氧化硫的食品安全检测要求。

2.5精密度与加标回收试验

称取已知二氧化硫含量的杏脯样品5.000 g 3份，分别进行高、中、低水平加标回收试验，每个浓度水平平行测定6次，测定结果见表1。由表1可知，本法测量精密度满足食品理化检测精密度小于6%和回收率80%～115%的要求［16］。

表1　精密度与加标回收试验结果

2.6比对试验

利用本方法对市售8种杏脯进行二氧化硫残留检测，并与国家标准［3］第二法比较，结果见表2。由表2数据可知，两种方法检测结果基本一致。

表2　比对试验结果

3　结语

采用国家标准第二法［3］的实验原理，在密闭顶空瓶内通过热平衡使得盐酸介质下杏脯样品中的二氧化硫逸出达到气液平衡，利用顶空气相色谱法直接测定顶空气体二氧化硫含量，从而计算出杏脯样品中二氧化硫残留量。试验确定了顶空气相色谱法测定杏脯中二氧化硫含量的实验条件，建立了相应的样品分析方法，测定结果与国家标准方法基本一致。该方法简单、快速，准确度、回收率均能满足食品分析的要求，适合大批量杏脯样品的二氧化硫残留量检测，具有较高的实用价值。

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Determination of Sulfur Dioxide Residue in Preserved Apricots by Headspace Gas Chromatography

Zhu Ziping1， Zheng Xiangting2， Ju Xiaojun1， Zhang Jinyu1
（1. Yanggao County Comprehensive Inspection & Testing Center， Datong 038100， China；2. Yanggao County Bureau of Market and Quality Supervision， Datong 038100， China）

A new method for determination of sulfur dioxide residues in preserved apricots by headspace gas chromatography was developed. The effects of gas-liquid volume ratio，the amount of acid， the equilibrium temperature and time on the test results were studied. 5 g sample， 10 g paraffin， 200 mL water and 25 mL hydrochloric acid solution were added into 450 mL headspace bottle， and after equilibrium at 75℃for 20 min， the bottle was cooled to room temperature，0.5 mL headspace gas was used to do qualitative and quantitative analysis. Results showed that r2of standard curve was 0.992，RSD was 1.9%-3.2%（n=6）， the recovery was 89.4%-94.3%， and the limits of detection and quantifica tion of sulfur dioxide were 0.1， 1.0 mg/kg， respectively. This method is simple and fast， with good sensitiv ity and small human error. It can be used for batch determination of sulfur dioxide residues in pre served apricots.

pre served apricot； sulfur dioxide； headspace gas chromatography； paraffin sealing layer technology

O657.7

A

1008-6145（2016）04-0061-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.04.016

联系人：朱自平；E-mail: s20060959@sina.com

2016-04-21