快速水蒸气蒸馏-流动注射分析仪联用测定食品中氰化物

马兴，张密密，肖亚兵，赵友全

（1.天津海关动植物与食品检测中心，天津300461；2.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072）

氰化物属剧毒物质，由氰化物引发的食物中毒、环境污染[1-4]对突发公共安全事件管控和处置提出了严峻的挑战。食品中氰化物主要来源于植物本身所含有的氰甙类物质，文献报道显示目前已知含有氰甙的植物有至少2 000种，包含木薯、豆类、亚麻籽、甘蓝、苦杏仁和食用菌等[5]。当氰甙进入人体内后，在酸和酶的作用下会释放出游离氰，氰离子具有很强的金属配位能力，能够抑制细胞内多种含金属离子的酶系统，致使如细胞色素氧化酶、乳酸脱氢酶和过氧化氢酶等酶失活，从而导致中毒现象[6-8]。轻度氰化物中毒有明显头痛、头晕、恶心、呕吐、乏力等症状，严重者表现为昏迷、肌肉痉挛、严重代谢性酸中毒甚至猝死。

目前，测定食品中氰化物含量的国家标准GB 5009.36-2016《食品安全国家标准食品中氰化物的测定》规定了氢氰酸与苦味酸钠的定性显色方法，分光光度法和气相色谱法两种定量检测方法[9]。其中分光光度法需要先通过水蒸气蒸馏将氰化物以氢氰酸的形式蒸出，而传统水蒸气蒸馏时间长、操作复杂、重现性较差，导致该方法检测效率较低，对检测人员的操作技能和检测经验要求较高。气相色谱法定量争议较大，目前标准所述操作同样可以用来检测硫氰根离子[10-12]，因而实际检测过程中难以消除硫氰酸盐的干扰。

流动注射分析法具有自动化高，进样量小，试剂消耗量小，环保性高，检测量大，稳定性强等优点，最初只用于水质氰化物[13]、挥发酚[14]等项目的检测。近年来，流动注射法在食品和饮料中硫酸盐[15]、牛奶中青霉素G[16]、木薯中氰化物[17]、海水中痕量锰[18]、蒸馏酒中氰化物[19]、葡萄酒中总糖[20]、生鲜乳中硫氰酸盐[21]等项目的检测均取得了较好的结果。本文使用课题组自主设计并制备的快速水蒸气蒸馏仪提取食品中氰化物，再用流动注射仪检测，将检测流程由原先的4 h～6 h缩短至30 min以内，节省了人力物力，提高了检测效率，方法检出限、准确度和精密度均满足实际检测要求。

1 试验部分

1.1 仪器试剂

1.1.1 仪器

Seal Auto Analyzer 3型连续流动注射仪、XY-2型自动进样器：德国Seal公司；Milli-Q型超纯水系统：美国密理博公司；ME203型分析天平（感量0.001 g）：瑞士梅特勒-托利多公司；快速水蒸气蒸馏仪：天津海关动植物与食品检测中心、天津大学精密仪器与光电子工程学院合作研发；UV-2450型分光光度计：日本岛津公司；450-GC型气相色谱仪：美国布鲁克公司。

1.1.2 试剂

氢氧化钠、盐酸、乙酸、异烟酸、柠檬酸、硫酸锌、酚酞、二甲基巴比妥酸、邻苯二甲酸氢钾、酒石酸、乙酸锌、吡唑酮、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸、氯胺T：均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

水中氰成分分析标准物质 GBW（E）080115：50.0 μg/mL，中国计量科学研究院。

氰化物标准中间液：1.0 μg/mL，吸取1 mL标准物质，用2 g/L氢氧化钠溶液定容至50 mL。

流动注射仪所需试剂按照Seal公司自带方法配制；分光光度法、气相色谱法所需试剂按照GB5009.36-2016要求配制。

1.2 流动注射仪工作条件

进样速率30个/h；进样清洗比（时间）3∶1；蒸馏温度135℃。

1.3 试验步骤

1.3.1 样品前处理

将样品粉碎或匀浆，迅速称取20g（精确到0.001g）待测样品置于500 mL反应瓶中，加入200 mL去离子水，迅速安装至快速水蒸气蒸馏仪，并将冷凝管下端插入盛有10 mL浓度为20 g/mL氢氧化钠溶液的三角瓶中，室温（25℃）放置10 min。向反应瓶中加入20 mL浓度为100 g/L的乙酸锌溶液和2 g酒石酸后，迅速将反应瓶安装于快速水蒸气蒸馏仪，设定接收液质量达到240 g为蒸馏终点，并启动加热程序。蒸馏结束后，将接收液转移至250 mL容量瓶，定容。

1.3.2 标准工作曲线配制

分别吸取 0、0.10、0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 mL 氰化物标准中间液于10 mL具塞比色管，用2 g/mL氢氧化钠溶液定容，所配置的氰化物标准工作溶液的质量浓度分别为0、0.010、0.025、0.050、0.100、0.250、0.500 μg/mL。分别取标准系列溶液5 mL，用流动注射仪进行测定，以标准系列溶液为横坐标，以峰高为纵坐标，绘制标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 试验条件的选择及优化

2.1.1 快速水蒸气蒸馏前样品浸泡时间的选择

食品样品中氰甙并不稳定，粉碎或匀浆后需要及时进行前处理。采用快速水蒸气蒸馏前，样品需室温（25℃）中浸泡一段时间使氰甙水解。试验过程中，选取鲜木薯、苦杏仁原油、亚麻籽粉和乌豆作为目标样品，考察了浸泡时间对检测结果的影响，如表1所示。

表1 不同浸泡时间下提取氰化物检测结果差别Table 1 Difference of cyanide extraction test results under different soaking time mg/kg

对于3种不同类型食品，浸泡时间分别为10 min、30 min、1 h、2 h，所得检测结果均在10%误差范围内，并无显著性差别，为提高试验效率，故选择浸泡时间为10 min。

2.1.2 水蒸气蒸馏速度的选择

快速水蒸气蒸馏仪可根据实际需求选择蒸气量，蒸气量的大小直接决定蒸馏时间的长短。试验过程中，选取鲜木薯、苦杏仁原油、亚麻籽粉和乌豆作为目标样品，在浸泡时间均为10 min的条件下，分别选择高、中、低3种不同大小蒸气量对待测样品进行氰化物提取，所得结果无显著性差异，故选择较高蒸气量开展后续试验，样品提取时间约8 min～10 min，具体结果见表2。

表2 不同蒸气量下提取氰化物检测结果差别Table 2 Differences of cyanide extraction test results under different vapor volumes mg/kg

2.2 线性方程及方法检出限

用连续流动注射仪对1.3.2中所述氰化物标准工作溶液进行测定，以标准工作液浓度为横坐标（X，μg/mL），以峰高为纵坐标（Y），进行线性拟合，得线性方程Y=498 321X+6 852.5，线性相关系数为0.999 6。对空白溶液进行6次重复测定，以测定值3倍标准偏差计算方法检出限，得方法检出限为0.001 1 mg/L。当称样量为20 g，定容体积为250 mL时，待测样品中氰化物的检测限为0.014 mg/kg（以氰离子计）。

2.3 精密度测试

以鲜木薯、苦杏仁原油、亚麻籽粉和乌豆作为目标样品，每个样品按照前述方法全流程重复测定6次，计算结果的精密度，结果见表3。

表3 精密度试验结果Table 3 Precision test results

由表3可见，4个样品检测结果相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为 1.9%～5.3%，表明本方法精密度较好。

2.4 加标回收测试

以鲜木薯、亚麻籽粉和乌豆作为目标样品，分别加入高、中、低3种不同浓度的氰化物标准中间液，每个样品按照前述方法全流程重复测定6次，计算每个样品的平均加标回收率，结果见表4。

表4 加标回收试验结果Table 4 Recovery test results

由表4数据可以看出，3个不同浓度的样品平均加标回收率为96.5%～104%，表明本方法具有较高的准确度。

2.5 本方法与国标方法结果比对

用国家标准GB 5009.36-2016检测方法分别对鲜木薯、苦杏仁原油、亚麻籽粉和乌豆进行检测，所得结果与本文方法进行比对，结果见表5。

表5 方法比较Table 5 Method comparison

在进行苦杏仁原油检测时，发现国标第一法显色步骤产生白色浑浊，无法进行正常显色反应。查阅文献得知[22-23]，苦杏仁原油中氰化物来源于苦杏仁苷，而苦杏仁苷分解后不仅会产生氢氰酸，同时也会产生苯甲醛，苯甲醛同样会通过水蒸气蒸馏的过程进入待测液，在显色反应时与吡唑啉酮产生白色浑浊，从而影响正常显色反应的发生。本文所述流动注射分析采用异烟酸-巴比妥酸作为显色剂，巴比妥酸不会与苯甲醛发生类似反应，试验中可正常发生显色反应，因而检测结果不受苯甲醛影响，与气相色谱法检测结果相一致。从表5可以看出，本方法检测结果与分光光度法、气相色谱法结果具有较好的一致性。

2.6 硫氰酸盐干扰测试

试验中以亚麻籽粉和乌豆为目标样品，比较了本方法和气相色谱法抗硫氰酸盐干扰的情况，结果见表6。

表6 硫氰酸盐干扰试验Table 6 Thiocyanate interference test

通过试验结果可以看出，硫氰酸盐存在下本方法检测结果无明显变化，说明方法有较好的抗硫氰酸盐干扰的能力；而当硫氰酸盐存在时，气相色谱法检测结果明显偏高，检测结果影响较大。分析原因如下：本方法采用水蒸气蒸馏作为前处理，可将挥发性较强的氢氰酸蒸出，而硫氰酸挥发性较弱，留在蒸馏液中，从而将氰离子和硫氰酸根离子分开，去除干扰。气相色谱法是在顶空瓶中将氰离子在酸性条件下用氯胺T衍生为氯化氰，在相同的条件下，硫氰酸根可发生相同的衍生化反应，从而使检测结果普遍偏高。

3 结论

本文建立了快速水蒸气蒸馏-流动注射分析仪联用测定食品中氰化物含量的检测方法。快速水蒸气蒸馏仪的使用，能够有效提高工作效率；流动注射分析仪的使用，简化了试验操作，节约了人力，提高了试验的稳定性。数据结果表明：本方法检出限、定量限、精密度和准确度均能够满足日常食品检测需求；采用本方法和国标分光光度法、气相色谱法同时测定4种不同食品样品中氰化物的含量，所得结果数据无显著性差异。与国标方法相比，本方法可有效避免样品基质中苯甲醛、硫氰酸盐等对试验结果的干扰，方法适用性较广。本方法全流程检测时间仅需约30 min，检测结果准确度、稳定性良好，在分析大批量食品样品时具有较大优势。