2009
2. 广西大学轻工与食品工程学院, 南宁, 530004
食品中二氧化硫通常是指二氧化硫及能够产 生二氧化硫的无机亚硫酸盐的统称，通常作为漂 白剂、防腐剂和抗氧化剂广泛使用于食品工业中[1]。 目前，许多国家允许亚硫酸盐作为食品添加剂使 用。自 20 世纪 80 年代起，食品中二氧化硫的安 全性问题引起越来越多的关注[2]。亚硫酸盐具有 一定的毒性，可与蛋白质的巯基进行可逆反应， 刺激消化道黏膜，出现恶心、呕吐、腹泻等症状； 摄入过量的亚硫酸盐，会影响人体对钙的吸收， 并破坏 B 族维生素；长期摄入则会对肝脏造成损 害。美国食品与药物管理局（FDA）要求对亚硫酸 盐使用量高于 10 mg/kg 的食品予以标明。日本对 盐渍蔬菜、淀粉等食品中二氧化硫限量为 30 mg/kg。德国对大蒜制品限量为 50 mg/kg[3]。我国 《食品添加剂使用卫生标准》也对各类食品中的 亚硫酸盐的允许用量做了明确的规定。
二氧化硫含量是白砂糖的一项重要质量指 标。最新的白砂糖国家标准 GB317-2006对二氧化 硫指标进行了更为严格的修订[4]：一级、二级白 砂糖≤30 mg/kg，优级白砂糖≤15 mg/kg，精制白 砂糖≤6mg/kg。国标 GB317-2006 中规定，白砂糖 中二氧化硫的测定方法参照GB/T5009.34-2003 《食品中亚硫酸盐的测定》，即四氯汞钠—盐酸副 玫瑰苯胺比色法[5]。该法简单、准确，但操作繁 琐并使用剧毒试剂四氯汞钠，给实际操作带来很 大的不便，而且危害到化验人员的身体健康。因 此，研究一种安全、无毒的方法具有非常重要的 现实意义。本文探讨了离子色谱法测定白砂糖中 二氧化硫方法的色谱条件和实验步骤，并实际用 于白砂糖中二氧化硫的测定，与国标方法进行比 较，结果令人满意。
DX-500 型离子色谱仪(美国戴安公司)；
IonPac AS11 (250 mm×4.0 mm)离子交换柱， IonPac AG11 (50 mm×4.0 mm)保护柱；
ASRS-ULTRAⅡ4mm 自动再生抑制器；
Labconco 超纯水仪(美国)；
METTLER TOLEDO AL204 电子天平（瑞士梅特勒）。
亚硫酸钠溶液：称取 0.001 g Na2SO3，溶解，稀释至 100 mL，浓度约为 5ppm。
氯化钠溶液：称取 0.0002 gNaCl，溶解，稀释至 100 mL，浓度约为 2ppm。
硫酸钠溶液：称取 0.002 gNa2SO4，溶解，稀释至 100 mL，浓度约为 10ppm。
磷酸钠溶液：称取 0.002 gNa3PO4，溶解，稀释至 100 mL，浓度约为 5ppm。
氢氧化钠淋洗液（20 mmol/L） ：称取 4.00 gNaOH，溶解，稀释定容至 100 mL。然后取中层溶液 30 mL，稀释定容至 1500 mL，真空过滤。
二氧化硫标准溶液：称取 0.5 g 亚硫酸氢钠，溶于 200 mL 水中。标定并计算二氧化硫标准溶液的浓度。
二氧化硫标准使用液：临用前将二氧化硫标准溶液稀释成 5 µg/mL 二氧化硫溶液。
以上试剂均为分析纯，水为超纯水。
色谱柱：IonPac AS11 型分离柱(250 mm×4 mm)，IonPac AG11 型保护柱(50 mm×4 mm)；NaOH 作淋洗液，梯度洗脱，流速 1.00 mL/min；抑制 器再生模式：加电自动抑制，抑制电流 100 mA； 电导检测器检测， 电导池温度 30℃； 柱温为室温， 进样量 25 µL。以保留时间定性，外标法定量。
糖液中所含的阴离子主要有： Cl-、 SO32-、 SO42-、PO43-。其中，Cl- 和 PO43-的出峰时间与 SO32-相差 较远，不会影响到 SO32-的测定；SO42-和 SO32-均为 2 价离子，与离子交换树脂的结合力相差较小， 因此保留时间相近。如果淋洗液 NaOH 的浓度太 大，会导致两峰无法完全分开，影响分析结果， 同时，如果 NaOH 的浓度太小，会导致保留时间延 长，致使单个样品测定时间过长； PO43-与离子交 换树脂的结合力较大，保留时间较长，而且如果 淋洗液 NaOH 的浓度太小， PO43-将强保留在柱上， 不被洗脱或造成严重的拖尾现象，影响下个样品 的测定。
改变淋洗液 NaOH 的浓度，打入 SO32-和 SO42-溶液，计算分离度 R，以确定最佳淋洗液浓度以及在此条件下 SO32-和 SO42-分别的保留时间 （表 1） 。
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表 1 NaOH 浓度不同时 SO32-和 SO42-的保留时间及其分离度 |
随着淋洗液 NaOH 的浓度的减小， SO32-和 SO42- 分别的出峰时间将延长，从而单个样品的测定时 间增加。NaOH 的浓度为 4 mmol/L 时，R=1.3，基 本上满足了分离的要求。因此，最佳淋洗液 NaOH 浓度为 4 mmol/L，在此条件下 SO32-和 SO42-的保留 时间分别为 9.073、9.970 min。12 min 时 SO42- 出峰完全。 图 1 为 NaOH = 4 mmol/L 时 SO32-和 SO42- 的色谱图。
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图 1 NaOH= 4mmol/L 时 SO32-、SO42-的色谱图 |
图 2 为淋洗液 NaOH 浓度为 6 mmol/L 时 Cl-、 SO32-、SO42-和 PO43-的色谱图。由图可见，PO43-峰的保留时间为 19.777 min，且拖尾现象十分严重，影响到下一样品的测定。
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图 2 NaOH = 6mmol/L 时 Cl-、SO32-、SO42-和 SO43-的色谱图 |
为了避免拖尾现象的出现，考虑采用梯度洗 脱，具体条件为：0～12 min，4 mmol/L NaOH； 12～17 min， 20 mmol/L NaOH； 17～25min， 4 mmol/L NaOH，色谱图如图 3 所示。梯度洗脱时，淋洗液 浓度的改变会导致背景电导的改变，12 min 后将 NaOH 的浓度变为 20 mmol/L 时，柱管道的推迟和 抑制器的迟缓使得背景电导的改变在色谱图上表 现出推迟的现象，并导致出现一假峰，同时背景 电导有所增大，如图 4 所示。因此，为了不影响 下一样品的测定，待 17 min 时 PO43-出峰完全后， 再将淋洗液的浓度变为 4 mmol/L，待背景电导恢 复到前 12 min 的状态，即可停止。
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图 3 梯度洗脱时 Cl-、SO32-、SO42-和 SO43-的色谱图 |
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图 4 梯度洗脱时空白进样的色谱图 |
上述是对各阴离子标准溶液的梯度洗脱条件 的摸索，在实际测定中，我们发现，糖液色谱图 上还有一些未知峰，如图 5 所示。为了保证所有 阴离子出峰完全，不影响下个样品的测定，必须 适当改变梯度洗脱条件。
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图 5 梯度洗脱时糖液阴离子的色谱图 |
因此，梯度洗脱确定为 0～12 min，4 mmol/L NaOH； 12～22 min， 20 mmol/L NaOH； 22～30 min， 4 mmol/L NaOH。
使用浓度为 5 µg/mL 二氧化硫标准使用液， 配制为浓度为 0、1、2、3、4、5 µg/mL 二氧化硫 标液，进样，测定不同浓度时二氧化硫的峰面积， 见表 2。以二氧化硫标液浓度为 X 轴，峰面积为 Y 轴，绘制标准曲线，标准曲线为：y = 0.1469 x， R2 = 0.9994，如图 6 所示。
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表 2 二氧化硫浓度及其峰面积 |
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图 6 二氧化硫标准曲线图 |
称取 1 g 白砂糖样品，用超纯水溶解定容到 10 mL，混匀。 进样前用 0.45 µm 的针头过滤器 过滤，进样量 25 µL。
离子色谱测定白砂糖中二氧化硫时，将白砂 糖样品稀释 10 倍，结合标准曲线方程 y = 0.1469 x，得出最终计算公式为：
式中：X—白砂糖中二氧化硫的含量（mg/kg）
A—峰面积（µS×min）
白砂糖中二氧化硫浓度在 0.10～50 mg/kg 范围内与峰面积呈良好的线性关系，R2 = 0.9994。 将二氧化硫标准溶液适当稀释后，根据峰面积的 标准偏差，取信噪比 S/N=3 时测得本实验的二氧 化硫检出限为 0.03 µg/mL，换算后得检出限为 0.30 mg/kg。
取 4 个不同糖厂生产的白砂糖样品，重复测 定 6 次，计算相对标准偏差，结果见表 3。
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表 3 精密度测定结果（n=6） |
取 3 个不同糖厂生产的白砂糖样品，配制好 样液后，加入一定量的二氧化硫标准使用液，测 定其含量并计算回收率， 回收率在97.0％～102.0 ％之间，结果见表 4。
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表 4 样液的加标回收率 |
取 10 个不同糖厂生产的白砂糖样品， 分别用 本法和国标法对其二氧化硫含量进行测定， 同时， 对两组数据进行 F 检验和 t 检验[6]，测定和检验 结果见表 5。 F 检验和 t 检验通过说明了两种方法 测定结果差异不显著。
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表 5 本法与国标法的测定结果比较 |
本文研究了离子交换法在测定白砂糖中二氧 化硫的应用。结果表明，该方法操作简便、重现 性好、无需过多的化学试剂，测定结果与国标法 无显著差异，初步应确定可用于白砂糖中二氧化硫的测定。