离子色谱法测定食品中氯酸盐.doc

离子色谱法测定食品中氯酸根许迪明作者简介：许迪明（1981），男，浙江宁波人，工程师，硕士，主要从事食品检验工作。、孙骥、计红（宁波出入境检验检疫局，浙江宁波，315012）摘 要：提出了离子色谱法测定食品中氯酸根的方法。试样经过超声提取，沉淀蛋白，过滤，调节pH值，再次过滤后，进离子色谱测定。以氢氧化钾溶液为流动相作梯度淋洗，经AG19保护柱和AS19分析柱分离，抑制电导检测器测定其含量。氯酸根浓度在0. 0120. 0 mgL-1范围与对应峰面积呈线性关系，方法的检出限(3S/N) 为0.04 mgkg-1，测得结果RSD值（N=6）小于5%，回收率在8494%之间。次氯酸钠溶液含有氯酸根，试验结果表明，用次氯酸钠溶液消毒的食品有残留氯酸根的风险。关键词：离子色谱，氯酸根，食品，次氯酸钠消毒液Determination of Chlorate in food by Ion ChromatographyXu Di-ming Sun Ji Ji Hong(Ningbo Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau, Ningbo, Zhejiang 315012)Abstract: Ion Chromatography was applied to the determination of chlorate in food. The chlorate in sample was extracted from the food with water by ultrasonic extraction, deposited the protein in the extracting, and filtered the insoluble residues. Then the solution was adjusted to pH 1112, filtered again. The chlorate was separated on AS19 column with AG19 as guard column, by gradient elution with KOH solution as mobile phase and detected by inhibitory conductivity detection. Linear relationship between values of peak area and mass concentration of chlorate was kept in range of 0.0120.0mgL-1, values of detection limit (3S/N) was 0.04mgkg-1, the values of RSD (n=6) obtained was less than 5%, and values of recovery was in the range of 8494%. Sodium hypochlorite solution contained chlorates, experiments showed that chlorate might left over from food which was disinfected with sodium hypochlorite solution.Key words: Ion Chromatography, Chlorate, Food, Sodium Hypochlorite Solution氯酸盐（主要是氯酸钠）是一种重要化工原料，用来制造二氧化氯、亚氯酸钠、高氯酸盐等物质，在工农业生产中有广泛应用。氯酸盐是一种氧化剂，有毒 1，不作为食品添加剂使用2，在食品中不得添加。氯酸根的测定方法主要有滴定法3,4、分光光度法5-8 和离子色谱法9-12等。随着离子色谱在各类检测实验室中普及，离子色谱法正取代传统方法称为测定氯酸根的常规方法。离子色谱法测定氯酸根，具有检测限低，灵敏度高、定量准确等优点，但用离子色谱法测定氯酸根的报道多见于水等基质相对简单的样品，用离子色谱法测定食品中氯酸根文献还未见报道。本文建立了离子色谱电导检测法测定食品中氯酸根的方法，对食品中氯酸根的提取条件、分离条件进行优化，有效地消除食品基质的干扰。通过对多种类食品的检测，表明该方法具有前处理简单、灵敏度高、检测结果准确等优点。次氯酸钠溶液有杀菌消毒作用，在水质处理和食品工业中有广泛应用。次氯酸钠用于水质消毒，消毒后残留氧化性的氯（称为余氯）的检测是采用比色法12。经过次氯酸钠溶液消毒的食品中余氯，因由于食品中有机杂质干扰其提取液的颜色，而无法使用比色法测定。次氯酸钠溶液的中含有氯酸根，生物体中一般不存在氯酸根，氯酸根的存在可间接表征食品中是否使用过次氯酸钠。本文尝试了采用检测食品中的氯酸根，以氯酸根的残留来表征次氯酸钠的使用。1 试验部分1.1仪器与试剂美国戴安(Dionex)公司ICS-2000型离子色谱仪，配淋洗液自动发生装置、ASRS 300抑制器(4 mm)和电导检测器；pH计：pH量程014；振荡器：240 r/min；超声波清洗仪；0.45m水性滤膜。氯酸钾，用水配制标准系列；亚铁氰化钾(100 g/L)；乙酸锌(220 g/L)；氢氧化钾(100 g/L)；安替福民(次氯酸钠)溶液，用水稀释到所需浓度；氯酸钾、亚铁氰化钾、乙酸锌和氢氧化钾均为分析纯，安替福民溶液化学纯，水为超纯水。1.2色谱条件分析柱：美国戴安(Dionex)公司IonPac AS19分析柱(250mm4mm)、IonPac AG19保护柱(50mm4mm)，另外还使用了戴安公司AS11HC分析柱(250 mm4 mm)和IonPac AG11HC保护柱(50 mm4 mm)作为比较；流动相：氢氧化钾溶液，采用戴安公司生产的在线发生系统产生；柱温：30；流速：1 mL/min；进样量：100 L。流动相浓度见表1和表2。以保留时间定性，测量峰面积，外标法定量。表1淋洗液氢氧化钾浓度Tab. 1 The concentration of eluent KOH时间Timet/min流速The flow rate of the mobile phase v/(mLmin-1)淋洗液氢氧化钾浓度Concentration of KOH solution c/(mmolL-1)03713374013变化至6040451604547160变化至34755131.3 试验方法称取样品10 g于200 mL碘量瓶中，加入100 mL水，超声萃取15 min，取样液50mL，加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液各0.5mL，摇匀，离心。取滤液40 mL，用100 g/L的氢氧化钾溶液将滤液的pH值调至11.012.0，定容至50 mL，离心，滤液过滤膜，供离子色谱测定。以保留时间定性，外标法定量。2 结果与讨论2.1 淋洗条件的选择食品基质复杂，试验中选取氯离子、硝酸根、硫酸根为代表离子和氯酸根进行优化。试验中尝试了使用AS11-HC和AS19分析柱进行分离，见图1，试验结果表明AS11-HC分析柱分离氯酸跟和硝酸根效果差，在氢氧化钾浓度较低（5mmol）都不能实现两者完全分离，而AS19分析柱在30mmol就已经实现两者完全分离。试验采用AS19分析柱进行分析。采用1、3、5、10、20、40、80mmol/L的氢氧化钾溶液浓度，研究了4种离子在AS19分析柱中保留时间，见表2。结果表明：AS19分析柱中，氢氧化钾溶液浓度在180mmol/L，氯离子、硝酸根、硫酸根三种离子和氯酸根都能够完全分开。研究实际样品，发现部分植物源性样品和肉制样品中含有与氯酸根较接近的干扰离子，只有在3mmol/L这样极低浓度的氢氧化钾溶液洗脱，才能分离开来，分离效果见图2。表2 五种离子保留时间Table 2 Retention time of five ions淋洗液氢氧化钾溶液浓度Concentration of KOH solution c/(mmolL-1)氯离子保留时间Retention time of chloride t/min氯酸根保留时间Retention time of chlorate t/min硝酸根保留时间Retention time of nitrate t/min硫酸根保留时间Retention time of sulfate t/min803.4073.9104.2943.184404.1245.0805.8304.680205.8337.9949.65412.467109.16313.45016.81743.990515.84724.28030.847323.84737.61747.3801注：表示该离子在60min内不出峰。图1 AS11-HC和AS19分析柱分离氯离子、氯酸根和硝酸根离子色谱图Fig.1 IC chromatograms of chloride、chlorate和nitrate in AS11-HC and AS19图2 样品的离子色谱分离效果图Fig.2 IC chromatograms of sample2.2 进样量的优化进样量对色谱的分离有一定影响，痕量分析时会尽量加大进样量以提高灵敏度，但进样体积过大，会造成色谱柱过载，目标物峰形、分离度等都会受到影响。研究中尝试了25、50、100、150、250、500L 6种进样体积，比较了不同进样体积所得到的色谱图。研究溶液的离子色谱峰面积响应值，当进样量100L以下，溶液的离子色谱峰面积响应值随进样体积呈直线关系，当进样量100L以上时，溶液的离子色谱峰面积响应值随进样体积的关系偏离线性关系，进样量与色谱峰面积响应值关系，见图3。研究目标峰峰形和基线，当进样量大于150L时，氯酸根色谱峰开始变形色谱基线提高，干扰峰对氯酸根峰影响变大。研究目标峰的重现性，当进样量大于150L时，氯酸根色谱峰重现性变差。试验选择进样量100L，在该进样量下，色谱峰的对称性较好，基线稳定，干扰较小，灵敏度较高。图3 进样量响应值关系图Fig.3 Relation schema for IC response to volume of sample2.3 提取条件的选择食品中氯酸根的提取效果，对试验结果至关重要。试验中尝试了振荡萃取和超声萃取，结果表明它们的提取效果基本相同。超声萃取过程中，样品溶液均匀速度快，因此选择超声提取做为样品提取方式。试验中研究了5、10、15、20、30、45、60min 6个超声提取时间对超声效果的影响，结果表明：超声提取时间在5 60 min对样品的测定值影响不大。试验时超声提取时间可在10 15 min之间。常用的蛋白沉淀剂有亚铁氰化钾和乙酸锌13，三氟乙酸和三氯乙酸等酸也可有沉淀蛋白的作用。试验研究了三氯乙酸、三氟乙酸、亚铁氰化钾和乙酸锌三种沉淀剂，离子色谱图显示，三氯乙酸沉淀蛋白后，提取液较难过滤膜；三氟乙酸的出峰时间与氯酸根出峰时间接近，其峰完全掩盖氯酸根的峰；亚铁氰化钾和乙酸锌作为蛋白沉淀剂对氯酸根出峰无影响。试验选择亚铁氰化钾和乙酸锌作为蛋白沉淀剂。沉淀剂加入量过多浪费试剂，加入量太少，除蛋白和杂质效果不好。以虾仁和胡萝卜为样品，试验优化亚铁氰化钾和乙酸锌的加入量，分别在50mL样品提取液中加入亚铁氰化钾和乙酸锌各0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0mL，考察了两者不同加入量的回收率、沉淀效果和色谱图。试验回收率上：沉淀剂不同量的加入，对测定值无明显的影响，回收率均在85左右。沉淀效果上：当乙酸锌和亚铁氰化钾的量为0.1mL，沉淀效果明显不佳，胡萝卜溶液去色不完全，而虾仁溶液的pH值高于6.9，高于去沉淀完全时的pH值5.9；当乙酸锌和亚铁氰化钾的量在0.20.5mL之间时，溶液pH值约5.9左右，溶液无色，调节溶液pH值到12左右时，溶液没有或只有少量沉淀；当乙酸锌和亚铁氰化钾的量大于1.0mL时候，溶液pH值约5.9左右，溶液无色，调节溶液pH值到12左右时，溶液有明显白色沉淀，表明此时沉淀剂已经过量。因此，为确保乙酸锌和亚铁氰化钾的量足够，同时又为不致过量，50mL提取液加入0.5mL乙酸锌和亚铁氰化钾各0.5mL合适。离子色谱仪流动相氢氧化钾溶液的pH值在1113之间。样品提取液经亚铁氰化钾和乙酸锌除蛋白后，其pH值约为5.9。提取液直接进入离子色谱系统后会中和流动相，同时其中过量的锌在pH值1113之间会产生沉淀。因此在提取液进入离子色谱前需将提取液pH值调至同离子色谱流动相接近。试验表明，提取液溶液调节pH值至11.012.0，对测定结果不产生影响。2.4标准工作曲线与检出限按1.2色谱条件对氯酸根系列标准溶液进行测定，以峰面积值对氯酸根浓度进行线性回归，线性范围为0.0120.0 mgL-1。线性回归方程为y =0.38626 x0.00288，相关系数为0.999。以空白样品平均噪声的3倍计算检出限，氯酸根检出限为4 gL-1，方法检出限0.04 mgkg-1。2.5精密度与回收率在最佳实验条件下，对青瓜和虾仁2种样品进行加标回收试验，每种基质加标浓度分别为0.5mg/kg、1mg/kg、5mg/kg，每个浓度平行测定6次。结果显示，目标分析物和基质杂质完全分离，不受基质杂质干扰，加标回收率及相对标准偏差见表4。2种基质中氯酸根的回收率为8494，相对标准偏差小于5。表4 不同基质中氯酸根的回收率和相对标准偏差(n=6)Table 4 Recoeries and RSDs of chorate spiked in 2 matrixes基质Matrix标准加入量Addition of standardw/ (mgkg-1)回收率Recovery/%精密度RSD/%青瓜0.5，1.0，5.089.7，85.3，84.74.8，3.7，2.9虾仁0.5，1.0，5.093.4，87.5，85.13.1，2.2，1.92.6 次氯酸钠溶液离子色谱图次氯酸钠溶液含有氯离子和氯酸根，图4.a是稀释1000倍次氯酸钠溶液的离子色谱图。食品中加入次氯酸钠溶液后，会残留氯酸根，其离子色谱图见图4.b。图4 次氯酸钠溶液离子色谱图a：次氯酸钠水溶液离子色谱图；b：样品加入次氯酸钠溶液离子色谱图。Fig.4 IC chromatograms of sodium hypochloritea: IC chromatograms of sodium hypochlorite in water solution; b: IC chromatograms of sodium hypochlorite in sample solution.2.6次氯酸钠消毒过程的检测判断用有效氯为62g/L12的安替福明（次氯酸钠）溶液配制体积比为0.2、0.5和1.0的次氯酸钠水溶液溶液进行消毒试验，试样经过消毒液浸泡2min，沥干，再用清水浸泡洗涤，测定试样氯酸根残留量。结果表明，经次氯酸钠溶液浸泡消毒的食品有氯酸根检出，消毒液浓度越高，氯酸根残留越高，结果见表5。表5 不同基质中氯酸根的回收率和相对标准偏差(n=6)Table 5 Recoeries and RSDs of chorate spiked in 2 matrixes (n=6)样品Samples次氯酸钠浓度Concentration of sodium hypochlorite solutionc/%氯酸根残留（mg/kg）Content of chloratew/ (mgkg-1)胡萝卜0.2，0.5，1.00.04，0.548，3.61娃娃菜0.2，0.5，1.00.04，0.182，3.14西兰花0.2，0.5，1.00.04，0.134，5.03青瓜0.2，0.5，1.00.04，0.080，4.80虾仁0.2，0.5，1.00.601，1.24，3.86鱿鱼0.2，0.5，1.00.834，1.86，3.28黄鱼0.2，0.5，1.00.175，0.412，1.42猪肉0.2，0.5，1.01.16，2.91，2.983 结论通过试验，确定了离子色谱法检测食品中氯酸根含量的条件，建立了一个比较满意的分析条件。该方法具有试验耗材少，检测限量低，结果准确的优点。将该方法用于经次氯酸钠消毒的食品的检测，结果显示，次氯酸钠消毒后的食品会残留少量氯酸根。参考文献1 黎华寿,张修玉,姜春晓. 氯酸盐生态毒理研究进展J. 生态学杂志,2005,24(11), 1323-1328.2 GB 2760-2007, 食品添加剂使用卫生标准S.3 陈丽云. 电解碱