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賽默飛離子色譜-脈沖安培檢測法測定味精中硫化物
閱讀：1285 發(fā)布時(shí)間：2019-6-17味精，學(xué)名谷氨酸鈉，因其具有增進(jìn)食欲，提高吸收謝等功效，而成為 人類生活中重要的調(diào)味品之一。生產(chǎn)過程中設(shè)備等的腐蝕，原材料純度等 導(dǎo)致味精中夾雜鐵而變黃，影響味精的透光和外觀色澤[1]。生產(chǎn)上常使用樹脂 除鐵或者硫化堿沉淀兩種方式除鐵，而后者因投入成本小而在味精行業(yè)中普 遍使用[2]。但硫化堿的加入量較難控制因而常被過量使用，造成樣品殘留，影 響人類健康[3]。2008年12月12日，衛(wèi)生部發(fā)布《食品中可能違法添加的非食 用物質(zhì)和易濫用的食品添加劑品種名單（批）》的通知，其中明文規(guī)定 禁止味精生產(chǎn)過程使用硫化鈉。生產(chǎn)過程往往難以被監(jiān)控，因而產(chǎn)品中硫化 物的殘留檢測則可作為判斷硫化鈉使用與否的一個(gè)判斷依據(jù)。
傳統(tǒng)碘量法[4]測定味精母液中的硫化鈉含量，該法檢測靈敏度低，僅適用 于高含量硫化物檢測，樣品中共存的還原性物質(zhì)會(huì)明顯干擾。亞甲基藍(lán)比色 法測定硫化物為經(jīng)典方法[5]，但樣品顏色及亞硝酸根等存在會(huì)對(duì)測定結(jié)果產(chǎn)生 較大影響。離子色譜法通過色譜分離手段可消除共存物質(zhì)的干擾，再結(jié)合高 選擇性、高靈敏度的安培檢測器，可進(jìn)一步提高方法的抗干擾能力。本研究 提出離子色譜用于測定味精中硫化物的方法，利用特殊填料的陰離子交 換色譜柱分離，結(jié)合脈沖安培檢測器，成功檢測了99%味精、增鮮味精、加 鹽味精中的硫化物。
測試條件
儀器：戴安ICS-3000型離子色譜儀（Dionex，美國）： 四元梯度泵，ED3000電化學(xué)檢測器，Au工 作電極，Ti對(duì)電極，pH/Ag/AgCl復(fù)合參比電 極，Chromeleon 6.80色譜工作站； 色譜柱：IonPac AS7（4 mm×250 mm）分析柱， IonPac AG7（4 mm×50 mm）保護(hù)柱； 柱溫：30 ℃； 流速：1.00 mL/min； 進(jìn)樣方式：手動(dòng)進(jìn)樣；定量環(huán)：25 µL； 淋洗液：100 mmol/L 氫氧化鈉/500 mmol/L醋酸鈉 /0.5%乙二胺，等度淋洗； 檢測方式：脈沖安培檢測，銀工作電極，Ag/AgCl 參 比電極模式，脈沖安培三電位波形檢測， 見下表1。
樣品前處理
稱取待測味精樣品1 g，用2 g/L氫氧化鈉溶解溶解到 100 mL塑料容量瓶中，定容后搖勻。樣品溶液經(jīng)0.22 µm 尼龍過濾膜后直接進(jìn)樣。
結(jié)果和討論
檢測方式、色譜柱及淋洗液條件的選擇 硫氫酸的步電離常數(shù)Ka1=1.3×10-7，因而硫離子 經(jīng)抑制后在電導(dǎo)檢測器上基本無響應(yīng)，無法滿足檢測需 要。而安培檢測器則檢測硫離子在銀電極表面發(fā)生氧化反 應(yīng)時(shí)的過程電流變化，因而具有*的靈敏度，方法檢 出限?？蛇_(dá)到 µg/L級(jí)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電極的施加電位 在-0.15V與-0.05V（v.s.Ag/AgCl參比電極）之間時(shí)，硫離 子的靈敏度處于穩(wěn)定區(qū)域，因此方法選定硫離子的檢測電 位為-0.10V。由于硫離子反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面，因而 直流檢測法靈敏度往往隨著電極表面活性的下降而逐漸降 低。脈沖安培法在檢測電位后輔助清洗電位，在經(jīng)過一個(gè) 電位周期后電極又可恢復(fù)原始狀況，從而提高靈敏度的長 期穩(wěn)定性。
由于銀電極檢測硫離子一般在強(qiáng)堿性條件下進(jìn)行，因而首xuan強(qiáng)堿性淋洗液的氫氧根體系陰離子色譜柱。經(jīng)過試 驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，在IonPacAS19、IonPacAS15等常見氫氧根 色譜柱上硫離子峰與氯相近，易受樣品中氯離子干擾，因 而僅可用于氯離子含量較低的99%味精和增鮮味精樣品中 硫化物的監(jiān)控。而加鹽味精中氯化鈉含量高達(dá)20%，常規(guī) 色譜柱已不適用。而在IonPac AS7特殊陰離子交換色譜 柱上，氯離子則與硫離子具有良好的分離度，甚至加鹽味 精中的高濃度氯離子也不干擾硫化物的測定。相比于常規(guī) 色譜柱，IonPac AS7具有更廣泛的樣品適用性，因此選 擇此色譜柱對(duì)味精中硫化物進(jìn)行分析。
對(duì)于AS7色譜柱，淋洗液三種組分中醋酸鈉的淋洗 能力要明顯強(qiáng)于氫氧根，其對(duì)出峰情況影響較大，因而 本文主要研究醋酸鈉濃度的影響。當(dāng)淋洗液中醋酸鈉的 濃度為200 mmol/L時(shí)，谷氨酸鈉出峰與硫離子相近，對(duì) 測定影響較大，見圖1。圖中1到10號(hào)樣品中，奇數(shù)號(hào)樣 品均含有10 g/L谷氨酸鈉和100 µg/L硫離子，而偶數(shù)號(hào)樣 品則同為100 µg/L硫離子標(biāo)準(zhǔn)溶液。當(dāng)樣品中含有10/L 谷氨酸鈉時(shí)，保留時(shí)間會(huì)前移0.5 min，而峰面積僅為對(duì) 應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品的60%。此現(xiàn)象表明，此樣品中存在的高含量 谷氨酸對(duì)銀電極存在表面短期鈍化的作用，導(dǎo)致保留相 近的硫離子峰面積變小。隨著醋酸鈉濃度的增加，谷氨 酸鈉產(chǎn)生的基體負(fù)峰不斷前移，與硫離子峰間隔增大， 干擾也逐漸降低。當(dāng)醋酸鈉的濃度達(dá)到400 mmol/L時(shí)， 谷氨酸鈉對(duì)硫離子出峰已基本不存在影響。而鹽分過高 也會(huì)引起電極消耗增加，因此醋酸鈉濃度選擇500 mmol/ L作為測定條件，硫離子在6分鐘內(nèi)出峰。由于乙二胺 具有分子量小、絡(luò)合性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而用作淋洗液中 銅、鐵等微量金屬離子的絡(luò)合掩蔽劑，減小對(duì)硫離子測 定的影響。
樣品谷氨酸鈉濃度的影響
味精樣品具有高濃度的谷氨酸鈉基體，可能對(duì)硫離 子出峰產(chǎn)生較大的影響。以100 µg/L的S2-為研究對(duì)象，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)谷氨酸鈉濃度在0到12.5 g/L之間時(shí)，硫離子的 出峰保留時(shí)間無明顯差別，峰面積也沒有太明顯的變化。 當(dāng)基體濃度達(dá)到15 g/L后，硫離子峰面積隨著基體濃度增 加而減小。因而選擇谷氨酸鈉濃度為10 g/L，即1 g味精樣 品溶解于100 mL 2 g/L氫氧化鈉水溶液中。一般情況下， 99%味精、增鮮味精和加鹽味精中的谷氨酸鈉含量在80% 與99%之間，按此濃度處理后樣品液中谷氨酸鈉濃度落在 8-10 g/L濃度范圍內(nèi)，硫離子出峰比較穩(wěn)定。
線性、檢出限和定量限
硫離子在0.001-1 mg/L范圍內(nèi)具有良好的線性，線 性相關(guān)系數(shù)（R2）為0.9998。根據(jù)三倍信噪比（Signal/ Noise =3）可計(jì)算出方法的檢出限分別為0.3 µg/L，低 檢出濃度為1 µg/L，對(duì)應(yīng)味精樣品中的低檢出濃度為 0.1 mg/kg，相比較于以往方法，靈敏度得到很大提高。
實(shí)際樣品分析
分別對(duì)附近超市中購買到的味精（99%谷氨酸 鈉）、增鮮味精和加鹽味精進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)檢測的 所有味精樣品中均未檢測到硫離子的存在，99%味精和 加鹽味精的樣品色譜圖見圖2和圖3。增鮮味精中的增鮮 組分未觀察到明顯色譜峰，其色譜圖與99%味精基本相 似。為防止因?yàn)榛w等影響造成結(jié)果的可能不準(zhǔn)確，對(duì) 這三類樣品分別進(jìn)行兩個(gè)濃度（10 µg/L和100 µg/L）的 標(biāo)準(zhǔn)加入回收實(shí)驗(yàn)，具體的測定結(jié)果見表2，加標(biāo)回收 率在94.2%~99.0%之間，說明離子色譜-安培檢測法具 有較高的準(zhǔn)確性。加標(biāo)樣品測定三次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 0.57%～1.34%之間。
結(jié)論
建立了一套測定味精中硫化物的離子色譜分析方 法，利用陰離子交換色譜柱IonPac AS7進(jìn)行分離，脈 沖安培檢測器測定了99%味精、加鹽味精和增鮮味精樣 品中的痕量硫化物。方法的選擇性好，靈敏度高，分析 時(shí)間短，適用于市場上各品牌味精樣品的分析，且方法 可應(yīng)用到味精生產(chǎn)過程中各級(jí)谷氨酸鈉溶液的實(shí)時(shí)監(jiān)測 中，保障生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)和老百姓的食品安全。