三聚硫氰酸三钠盐快速检测试纸条的研究及应用

巩 凡，黄妙如，刘袆帆，马路凯，肖更生，陈壮鑫，何 凡

（1. 河南省产品质量监督检验研究院，河南郑州 450000；2. 仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东广州 510225；3. 广州市珠江饼业食品有限公司，广东 广州 511442）

三聚硫氰酸三钠盐（Trisodium thiocyanate，TMT-Na） 是一种高效、快速的橡胶硫化剂[1]，广泛应用于丙烯酸酯橡胶、聚氯醚弹性体、氯丁橡胶等硫化剂[2]。此外，TMT-Na 是一种环境友好型的重金属离子去除剂[3]，能与水溶液中的大多数低价态重金属离子螯合形成稳定的难溶化合物，具有良好的化学稳定性，广泛用于污水、废水中重金属离子去除处理[4]。近年来，不法商贩为追求利益将TMT-Na 用于制备复配小麦粉处理剂并将其添加在小麦粉中，以改善小麦粉的粉质。但TMT-Na 具有一定的腐蚀性，对眼睛有刺激作用，并具有一定的毒性（LD50，小鼠经口878 mg/kg）[5]，且GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》未将TMT-Na 列入的食品添加剂名单中，属于非食用物质。在复配小麦粉处理剂中加入非食用物质不仅威胁消费者的健康[6]，而且对我国小麦粉产业的安全造成了恶劣的影响[7]，非食用物质的使用也为我国食品安全监管带来了挑战[8-9]。

目前，国内外测定三聚硫氰酸三钠盐的方法主要是液相色谱等仪器分析法。国外早期对TMT-Na的测定主要针对水处理剂，小麦粉及小麦粉处理剂基质复杂，这些方法无法直接应用[10-11]。我国市场监督管理总局于2020 年7 月发布第34 号文件补充检验方法《小麦粉中三聚硫氰酸三钠盐的测定》 （BJS 202001），该方法适用于小麦粉中TMT-Na 测定，但并不适用于基质复杂的小麦粉处理剂[12]。张艳侠等人[13]利用超高效液相色谱-串联质谱法测定小麦粉及其添加剂中非食用物质三聚硫氰酸三钠盐，但是该法需要对样品进行净化条件较高的前处理工作。上述仪器分析方法准确、灵敏，但检测对象有限、操作繁琐、废液产生量大、对操作人员的技术要求较高、检测仪器昂贵、检测成本高且需要固定场所。因此，建立简便快速、灵敏度高的快速检测方法用于小麦粉及其处理剂中三聚硫氰酸三钠盐的测定，具有重大意义。

此外，可实现短时间检测的快速检测方法类型多样。免疫分析法具有高灵敏度、强特异性的特点，但该方法对所需抗原、抗体的专一性要求较高，难以被广泛应用[14]。酶抑制法是目前使用最为广泛且相对成熟的检测技术，但检测对象局限性较大主要是针对农药残留，并且容易出现假阴性的检测结果[15]。生物传感器技术响应迅速、灵敏度高且样品需求量小，但其缺乏稳定性与一致性，实际应用较少[16]。比色分析法因其快速显色与具有较低显色下限浓度等特点被广泛应用，通过与标准品吸光度或标准比色卡进行比较分析，但前者需要在一定的波长条件下方可完成，仍然需要使用专用的仪器设备[17]。

制备一种三聚硫氰酸三钠盐快速检测试纸条，对显色试纸和显色剂的制备条件进行研究，相关的基本原理是利用TMT-Na 与金属离子之间存在螯合反应，生成难溶于水，且具有良好的化学稳定性的有机产物[1]。该方法简单便携、快速、高效、成本低廉，适用于检测小麦粉或小麦粉处理剂中的三聚硫氰酸三钠盐。同时，相比于现有的三聚硫氰酸三钠盐的检测方法，该方法有利于解决现场抽检或民用自检难以检测的问题。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉：市售通用小麦粉，产自河南新乡；小麦粉处理剂：复配小麦粉处理剂，产自河南新乡；宣纸：市售宣纸，产自河南郑州；慢速层析定性分析滤纸，通用电气生物科技（杭州） 有限公司提供。

三聚硫氰酸三钠盐标准品（≥95%），美国Sigma-Aldrich 公司提供；硫酸铜（分析纯），天津市风船化学试剂科技有限公司提供；氯化亚铁（分析纯），天津市致远化学试剂有限公司提供；氯化锡、甲基纤维素钠羧（均为分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司提供；氯化镍（分析纯），天津市大茂化学试剂厂提供。

1.2 仪器与设备

ME204 型电子天平（0.1 mg），梅特勒-托利多仪器（上海） 有限公司产品；10 mL 一次性使用无菌注射器（0.2 mL），河南曙光汇知康生物科技有限公司产品；Agilent 1260 型高效液相色谱仪，配备二极管阵列检测器，美国安捷伦公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 快速检测试纸的制备

（1） 显色剂的制备。向200 mL 蒸馏水中分多次加入硫酸铜，充分搅拌硫酸铜不再继续溶解，经快速层析定性滤纸过滤即得饱和硫酸铜溶液。取100 mL硫酸铜溶液，添加2 g 质量分数为2%的羧甲基纤维素钠（sodium carboxymethyl cellulose, CMC-Na） 作为增稠剂，利用电炉加热并不断搅拌，直至CMC-Na完全溶解，制备所得的混合溶液可作为快速检测试纸条的显色剂。

（2） 显色试纸的制备。选用慢速层析定性分析滤纸，将滤纸剪成长6 cm，宽1 cm 的试纸条，在显色剂中于室温条件下浸泡10 s，取出后悬挂晾干，备用。

（3） 标准比色卡的制作。配制0，0.01%，0.05%，0.10%，1.00%，10.00%的TMT-Na 标准水溶液，在最佳显色条件下显色反应，制作三聚硫氰酸三钠标准浓度比色卡。

1.3.2 快速检测试纸的检测方法

取10 mL 的医用注射器，该医用注射器乳头的端部套设有孔径0.45 μm 的有机系滤头，将医用注射器的活塞端拔出，并将1 mL 的小麦粉或小麦粉处理剂加入到医用注射器的空筒中，推动医用注射器的活塞使活塞的前端位于1 mL 位置处，然后吸入3 mL的蒸馏水后继续吸入1~2 mL 的空气，剧烈摇晃医用注射器使其中的溶液混合均匀，推动注射器的活塞以弃去注射器端部的2~3 滴滤液。在显色试纸的中部加入1 滴医用注射器中的溶液，30 s 后观察显示试纸的颜色，并将其与标准比色卡对照以确定待测溶液中TMT-Na 的浓度范围。

1.3.3 试纸性能检测

按1.3.1 所述方法制备快速检测试纸，通过1.3.2的检测方法分别滴加质量分数分别为0，0.001%，0.005%，0.010%，0.050%，0.100%，1.000%，10.00%的三聚硫氰酸三钠盐溶液，测定试纸的最低检测质量浓度、稳定性指标，观察试纸的显色与变化情况以检测试纸的相关性能[18]。同时，用快速检测试纸法和液相色谱法（参照BJS 202001），对市售的8 种小麦粉或小麦粉处理剂进行检测，比较2 种方法结果的一致性[19]。

2 结果与分析

2.1 显色剂的选择

分别向200 mL 蒸馏水中分多次加入硫酸铜、氯化亚铁、氯化锡、氯化镍4 种无机金属盐试剂，充分搅拌直至无机金属盐试剂不再继续溶解，经快速层析定性滤纸过滤即得饱和无机金属盐溶液。取100 mL饱和无机金属盐溶液。参照1.3.1（2） 处理，将裁切所得的慢速层析定性分析滤纸，分别置于饱和CuSO4，FeCl2，SnCl2，NiSO4溶液中，并在室温条件浸泡10 s，取出后在恒温条件下晾干。在试纸中心分别加入50 μL的质量分数为0.50%，0.25%，0.10% TMT-Na 溶液，静置30 s 观察显色。

TMT-Na 与不同无机金属盐溶液在试纸上的显色反应见图1。

图1 TMT-Na 与不同无机金属盐溶液在试纸上的显色反应

由图1 可知，上述4 种无机金属溶液中，CuSO4溶液为最佳显色试剂。经FeCl2溶液或SnCl2溶液处理所得试纸，与空气接触，容易发生氧化反应[20]，失效较快，作为显色剂效果欠佳。经NiSO4溶液处理所得试纸，为绿色，严重干扰显色反应判断。CuSO4与TMT-Na 配位反应呈现淡黄色至棕色，与本身蓝色形成强烈对比。此外，硫酸铜化学性质稳定[21]，毒性较低[22]，因此确定CuSO4溶液可作为显色反应试剂并用于制成检测试纸。

2.2 显色剂的优化

按1.3.1（1） 所述方法制得的CuSO4饱和溶液作为显色剂。将不同浓度的TMT-Na 溶液分别加在2 组检测试纸中，组1 是由仅含饱和金属溶液的显色剂处理所得的显色试纸，组2 是由含饱和金属溶液与2%的CMC-Na 的显色剂处理所得的显色试纸。

不同质量分数的TMT-Na 溶液在2 组试纸中的显色效果见图2。

图2 不同质量分数的TMT-Na 溶液在2 组试纸中的显色效果

由图2 可知，组2 显色面积较集中，颜色扩散范围小，说明CMC-Na 的加入有效缓解待测液的扩散现象。检测过程中，滴入TMT-Na 溶液，其通过毛细作用在试纸上迅速分散，导致显色变浅。增稠剂的加入在一定程度上可能改善试纸显色浅的问题，因此选择CMC-Na 作为增稠剂[23]，CuSO4饱和溶液与质量分数为2%的CMC-Na 的复合溶液可作为快速检测试纸的最佳显色剂。

2.3 显色试纸的选择

试验按1.3.1（2） 所述方法选用宣纸和慢速层析定性分析滤纸进行试验，吸取质量分数为10%的TMT-Na 标准溶液滴加至不同类型试纸条上，观察显色反应，选择颜色变化明显、扩散度小的试纸作为显色试纸。

载体试纸对试纸显色效果的影响见表1。

表1 载体试纸对试纸显色效果的影响

结果表明，相比宣纸，慢速层析定性分析滤纸晾干后显色明显、均匀。因此，选定慢速层析定性分析滤纸作为显色试纸。

2.4 三聚硫氰酸三钠盐标准比色卡的设计

在最佳显色条件下，以0，0.01%，0.05%，0.10%，1.00%，10.00%的TMT-Na 标准水溶液进行显色反应。其中，0.01%，0.05%，0.10%，1.00%，10.00%的TMT-Na 标准水溶液显色结果分别为淡黄、浅黄、中黄、棕黄、铁黄。由此可得，三聚硫氰酸三钠盐标准比色卡。

三聚硫氰酸三钠盐标准比色卡见图3。

图3 三聚硫氰酸三钠盐标准比色卡

按照上述质量分数设置所得的三聚硫氰酸三钠盐标准比色卡颜色区分效果良好，可用于样品检测结果的判定。

2.5 试纸的性能检测

2.5.1 最低检测质量浓度

根据图2 可以看出，当TMT-Na 的质量分数为0，0.001%，0.005%时显色试纸并未显色，显色试纸依然为浅蓝色，而TMT-Na 的质量分数≥0.01%时，显色试纸正常显色且颜色逐渐加深。因此，确定试纸的最低检测质量分数为0.01%。

2.5.2 稳定性

按1.3.1 所述方法制备所得的TMT-Na 快速检测试纸，试纸在密封干燥条件下保存12 个月，在三聚硫氰酸三钠盐的质量分数分别为0，0.001%，0.005%，0.010%，0.050%，0.100%，1.000%，10.00%条件下进行测试，试纸仍可准确读取结果，说明该试验制备的TMT-Na 快速检测试纸保存期≥12 个月。

2.5.3 一致性

使用该研究所得的TMT-Na 快速检测试纸和液相色谱法（BJS 202001） 对市售小麦粉及小麦粉处理剂阳性样品进行检测，对比二者检测结果。

样品检测结果见表2。

表2 样品检测结果

由表2 可知，两者结果一致性良好，说明该研究建立的方法检测结果准确。

3 结论

建立了一种用于快速检测三聚硫氰酸三钠盐的方法，经过工艺优化，检测试纸的制备条件为：慢速层析定性分析滤纸为载体制备显色层，显色剂为饱和金属盐溶液和增稠剂的混合溶液，其用量比例为将2 g 质量分数为2%的羧甲基纤维素钠加入至100 mL 饱和CuSO4溶液，显色试纸经显色剂浸润10 s处理制得。标准比色卡含有5 个色块，对应的三聚硫氰酸三钠盐的质量分数为0.01%，0.05%，0.10%，1.00%，10.00%，色阶梯度明显。当小麦粉中三聚硫氰酸三钠盐的质量分数≥0.01%时，显色试纸正常显色且颜色也逐渐加深，即试纸的最低检测质量分数为0.01%。对市场的小麦粉和小麦粉处理剂等8 组样品进行检测，TMT-Na 快速检测试纸和液相色谱法2 种方法检测结果相近。但与现有检测方法相比，TMT- Na 快速检测试纸检测具有携带方便、操作简单、价格低廉、快速（2 min） 等特点。适用于政府部门对小麦粉及小麦粉处理剂中非法添加的三聚硫氰酸三钠盐作现场快速检测。同时，经过货架期试验，试剂盒有效期限为12 个月及以上，可长期保存。