二氧化硫殘留量檢測(cè)新方法研究進(jìn)展

摘要二氧化硫類化合物是國(guó)內(nèi)外允許使用的一種食品/藥品添加劑，可發(fā)揮防腐、抗氧化、漂白和護(hù)色等作用，主要以亞硫酸鹽的形式存在。但超過最大允許殘留量的二氧化硫類化合物不僅會(huì)影響食藥的質(zhì)量，更會(huì)損害人體健康。因此準(zhǔn)確、高效的二氧化硫類化合物檢測(cè)方法是食品/藥品質(zhì)量安全的重要保障之一。本論文綜述了近五年來食品/藥品中二氧化硫殘留量的檢測(cè)新方法，分析了各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及不足，并對(duì)其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。引言二氧化硫是國(guó)內(nèi)外允許使用的一種食品/藥品添加劑，主要以焦亞硫酸鉀、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、低亞硫酸鈉等亞硫酸鹽的形式添加至食品中，或采用硫磺熏蒸的方式對(duì)食品或中藥材進(jìn)行處理，從而起到漂白、防腐、抗氧化、抑制蟲害及霉菌滋生等作用。然而，過量添加以及無后續(xù)的去除過程等情況常常會(huì)造成食品、藥品中的二氧化硫殘留量超標(biāo)，這可能引起哮喘，呼吸困難，蕁麻疹，腹痛，低血壓以及過敏反應(yīng)等等損害消費(fèi)者健康的嚴(yán)重后果。為維護(hù)人民群眾切身利益，保障國(guó)民健康權(quán)益，我國(guó)制定了《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB2760-2014），規(guī)定了包括葡萄酒等食物在內(nèi)的二氧化硫類化合物的用量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)《中華人民共和國(guó)藥典》也明確了各種中藥材中其最大允許殘留量，并且規(guī)定了二氧化硫殘留量檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。這些標(biāo)準(zhǔn)的成熟方法包括：滴定法，離子色譜法和氣相色譜法。然而，食品中SO32-/HSO3-以游離態(tài)、可逆結(jié)合態(tài)和不可逆結(jié)合態(tài)形式存在，游離亞硫酸鹽很容易用現(xiàn)有的大多數(shù)方法來定量；通過調(diào)整pH、加熱等制樣步驟，將可逆性結(jié)合的亞硫酸鹽釋放出來并定量。而不可逆結(jié)合的亞硫酸鹽非常穩(wěn)定，很難量化。近年來，新技術(shù)和新材料快速發(fā)展，如多種多樣的納米材料與光譜技術(shù)相結(jié)合形成的傳感器技術(shù)，表面增強(qiáng)拉曼光譜等，均為二氧化硫殘留量的檢測(cè)提供了新選擇。本文對(duì)近五年來的二氧化硫殘留量檢測(cè)新方法進(jìn)行了綜述，按儀器法和免儀器法進(jìn)行了分類，并對(duì)其未來的檢測(cè)技術(shù)提出展望。正文部分1

儀器分析方法1.1

色譜-質(zhì)譜法色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法可將色譜的高效分離的特點(diǎn)和質(zhì)譜的高選擇性、高靈敏度及能夠提供相對(duì)分子質(zhì)量與結(jié)構(gòu)信息的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。與色譜法相比，色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有靈敏度更高選擇性好，適用性廣等優(yōu)勢(shì)，已被成功應(yīng)用于二氧化硫的檢測(cè)，同時(shí)也存在儀器成本高，對(duì)操作人員要求高等不足。1.2

光譜法隨著新材料以及化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的快速發(fā)展，熒光光譜（FLspectroscopy）、紅外光譜（IR）、表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）、紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）、原子發(fā)射光譜（AES）等光譜技術(shù)在食品藥品質(zhì)量控制領(lǐng)域的發(fā)展突飛猛進(jìn)。與色譜法相比，光譜法具有分析速度快、操作簡(jiǎn)單、成本更低，且可進(jìn)行無損分析等優(yōu)點(diǎn)，在二氧化硫殘留量檢測(cè)中成為了新的應(yīng)用方向。但是簡(jiǎn)單的光譜法并不能直接用于二氧化硫的檢測(cè)，通常必須經(jīng)過樣品前處理，或開發(fā)復(fù)雜的探針來實(shí)現(xiàn)，而且具有專屬性較差，容易被基質(zhì)成分干擾等不足。1.2.1

熒光傳感法熒光探針法是二氧化硫快速檢測(cè)新方法開發(fā)的熱點(diǎn)，雖然二氧化硫沒有熒光，但是通過可與SO32-/HSO3-響應(yīng)的熒光探針仍可實(shí)現(xiàn)二氧化硫的快速檢測(cè)?；驹硎荢O32-/HSO3-與探針之間的識(shí)別相互作用/反應(yīng)可導(dǎo)致熒光發(fā)射信號(hào)的變化，其變化程度與二氧化硫的含量線性相關(guān)。1.2.1.1

分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移熒光探針分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移（Intramolecularchargetransfer，ICT）化合物是通過將電子給體（D）和電子受體（A）進(jìn)行共價(jià)連接（B）得到的具有一定偶極矩的極性分子。典型的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移熒光分子探針是由熒光團(tuán)和與其相連的D與A構(gòu)成，其中D、A又充當(dāng)識(shí)別基團(tuán)或識(shí)別基團(tuán)的一部分。當(dāng)識(shí)別基團(tuán)與SO32-/HSO3-結(jié)合后，影響分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移的作用，導(dǎo)致熒光光譜發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為熒光光譜紅移或藍(lán)移。SO32-/HSO3-與熒光探針之間的反應(yīng)大多是與不飽和基團(tuán)，如“C＝C”雙鍵、酮或醛基團(tuán)的親核加成反應(yīng)?？蛇M(jìn)一步將這類探針分為香豆素類、半花菁衍生物類、苯并喹啉類等。1.2.1.2

納米熒光探針用銥（III）配合物與二氧化硅復(fù)合納米顆粒，設(shè)計(jì)了一種用于檢測(cè)水體中二氧化硫類化合物的磷光納米傳感器。當(dāng)樣品中存在HSO3-時(shí)，其可以與傳感器中2-乙烯基-苯并吲哚結(jié)構(gòu)發(fā)生邁克加成反應(yīng)，使傳感器產(chǎn)生強(qiáng)磷光，并伴隨著溶液的顏色從深綠色到淺黃色的顯著變化，可用于二氧化硫類化合物的定性定量分析。設(shè)計(jì)了一種基于銪、釤、錳摻雜硫化鈣（ESM-CaS）納米探針的試紙檢測(cè)食品中二氧化硫類化合物的方法，這種納米粒子是一種良好的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，上轉(zhuǎn)換發(fā)光（Upconversionluminescence，UCL）量子產(chǎn)率高達(dá)60%。該研究將ESM-CaS納米粒子與甲基綠（Methylgreen，MG）染料結(jié)合后一起固定在試紙上，在熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FluorescenceResonanceEnergyTransfer，F(xiàn)RET）過程中ESM-CaS納米粒子可以作為能量供體，將能量轉(zhuǎn)移至MG上，從而使得UCL過程被阻滯。而當(dāng)有SO32-的存在時(shí)，其可以與MG染料發(fā)生親核取代反應(yīng)，很大程度上破壞了MG的共軛體系，降低其紫外吸收，即抑制了FRET過程，從而使得UCL信號(hào)恢復(fù)，且UCL信號(hào)恢復(fù)的強(qiáng)度與SO32-濃度的對(duì)數(shù)在0.0005～10μg/ml內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。1.2.2

原子熒光光譜法原子熒光光譜分析法（AtomicFluorescenceSpectrometry，AFS）是利用原子熒光譜線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行物質(zhì)的定性及定量分析方法。1.2.3

紫外可見分光光度法建立了一種分散液-液微萃取系統(tǒng)與紫外分光光度計(jì)聯(lián)用對(duì)水體中痕量的二氧化硫類化合物定量檢測(cè)的方法。建立了一種基于亞硫酸鹽與羅丹明-b苯酰肼（PBPH）可以顯色的原理，利用紫外分光光度法檢測(cè)食物樣品中二氧化硫類化合物的方法。因二氧化硫類化合物與PBPH的分散介質(zhì)互不相容，故兩者反應(yīng)在膠束介質(zhì)中進(jìn)行。1.2.4

表面增強(qiáng)拉曼光譜法運(yùn)用頂空采樣技術(shù)（Headspace-Sampling，HS）與紙基分析裝置（Paper-basedanalyticaldevice，PAD）結(jié)合，建立了一種比色/表面拉曼散射雙模式二氧化硫類化合物的傳感器。1.3

電化學(xué)法與色譜法和光譜法相比，電化學(xué)方法在保證檢測(cè)靈敏度的基礎(chǔ)上避免了使用大型精密儀器，從而進(jìn)一步降低了檢測(cè)的成本，縮短了檢測(cè)時(shí)間，然而該方法一般選擇性不好，干擾物質(zhì)多。2

免儀器檢測(cè)法2.1

紙基檢測(cè)法目前二氧化硫殘留量的免儀器檢測(cè)方法大都基于化學(xué)分析法，其中基于試紙的顯色法能滿足大部分基質(zhì)的篩查。2.2

滴定法滴定法是一種傳統(tǒng)、比較成熟的二氧化硫類化合物的檢測(cè)方法。不過該方法通常耗時(shí)費(fèi)力、使用有毒化學(xué)品，且需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理。在此基礎(chǔ)之上，較多研究進(jìn)行了創(chuàng)新性地優(yōu)化。3

總結(jié)與展望總結(jié)與展望二氧化硫是食品、酒、中藥材及其飲片中經(jīng)常使用的抗菌和抗氧化劑，常以SO32-/HSO3-的形式存在。世界衛(wèi)生組織(WHO)和糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)建議亞硫酸氫鹽的攝取水平應(yīng)低于0.7mg/kg體重，如果過量攝入則可能引起人體的多種疾病。因此，為了控制食品安全和質(zhì)量，必須有效的定量檢測(cè)食品藥品中SO32-/HSO3-。本論文較為全面、詳細(xì)地綜述五年以來二氧化硫檢測(cè)新方法，從以上總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)針對(duì)二氧化硫殘留量檢測(cè)的研究一方面聚焦于探索多種新檢測(cè)技術(shù)在二氧化硫殘留量檢測(cè)的應(yīng)用，另一方面也對(duì)樣品前處理方法進(jìn)行了優(yōu)化，探索如何高效簡(jiǎn)便地將游離、可逆結(jié)合的SO32-轉(zhuǎn)化為各種技術(shù)可檢測(cè)的化合物形式。通過對(duì)各種方法的優(yōu)點(diǎn)和不足的分析比較可知，目前的二氧化硫檢測(cè)方法基本可滿足市場(chǎng)對(duì)食藥中二氧化硫類化合物監(jiān)管的需要，但是均具有各自的局限性，例如：樣品處理復(fù)雜，檢測(cè)成本高，選擇性不足，無法準(zhǔn)確定量，不適合室外的快速檢測(cè)分析等。其中，熒光探針傳感法是最具潛力的熱點(diǎn)方法，這些已開發(fā)的可與SO32-/HSO3-響應(yīng)的探針不僅使熒光光譜發(fā)生了變化，而且多數(shù)還伴隨著明顯的顏色變化，為UV-Vis光譜檢測(cè)以及可視化檢測(cè)提供了可能。除了篩選新的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移熒光探針以外，也可進(jìn)一步探索其他材料作為新探針的可能性，如卟啉及其衍生物、量子點(diǎn)、離子液體等，并且還可以在探針