周從燕

摘 要：目的：基于GB 5009.34—2022第二法分光光度法的檢測(cè)原理，研究一種快速、靈敏、安全的檢測(cè)白砂糖中二氧化硫的方法。方法：用乙二醛代替國(guó)標(biāo)法中的甲醛作為吸收液，并將乙二醛等試劑混合溶解，制成試劑A，將鹽酸副玫瑰苯胺溶液制成試劑B，檢測(cè)時(shí)直接各取A、B試劑1.0 mL加入待測(cè)液中反應(yīng)，通過改變乙二醛和鹽酸副玫瑰苯胺的濃度探究?jī)烧叩淖罴雅浔?，在此配比下考察該方法的檢測(cè)性能。結(jié)果：該方法反應(yīng)時(shí)間為5.0 min，比國(guó)標(biāo)法（20.0 min）縮短了15.0 min，檢出限為0.2 mg·L-1，低于國(guó)標(biāo)法（1.0 mg·L-1），線性范圍為0.5～20.0 mg·L-1，R2=0.999 8；檢測(cè)3組加標(biāo)樣品中二氧化硫含量時(shí)，回收率分別為90.3%～93.1%、89.8%～93.5%、90.6%～94.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為1.6%、1.7%、4.2%。結(jié)論：乙二醛代替甲醛作為吸收液不僅能有效提高檢測(cè)靈敏度和時(shí)效性，還能避免甲醛給檢測(cè)人員帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，該方法可有效應(yīng)用于白砂糖中二氧化硫的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：二氧化硫；快速檢測(cè)；分光光度法；乙二醛

Abstract： Objective： Based on the principle of GB 5009.34—2022 second method spectrophotometry， a fast， sensitive and safe method for the detection of sulfur dioxide in sugar was studied. Method： Glyoxal was used instead of formaldehyde in the national standard method as the absorption solution， and the reagents such as glyoxal were mixed and dissolved to make reagent A， and the salt hydrochloric naphthalenediamine solution was made into reagent B. During the test， 1.0 mL of reagents A and B were directly added into the liquid to be tested for reaction， and the optimal ratio between the two was explored by changing the concentrations of glyoxal and naphthalenediamine hydrochloride. The detection performance of the method was investigated under this ratio. Result： The reaction time of the method was 5.0 min， 15.0 min shorter than national standard method （20.0 min）， and the detection limit was?0.2 mg·L-1， lower than national standard method （1.0 mg·L-1）. The linear range was 0.5～20.0 mg·L-1， R2=0.999 8. The recoveries were 90.3%～93.1%， 89.8%～93.5%， 90.6%～94.2%， and the relative standard deviations （RSD） were 1.6%， 1.7%， 4.2%， respectively. Conclusion： The replacement of formaldehyde by glyoxal can not only improve the sensitivity and timeliness of the detection， but also avoid the safety risks posed by formaldehyde to testing personnel. The method can be effectively applied to the detection of sulfur dioxide in white sugar and its products.

Keywords： sulfur dioxide; rapid detection; spectrophotometry; glyoxal

白砂糖的質(zhì)量指標(biāo)通常包括蔗糖分、還原糖分、色值、二氧化硫含量、電導(dǎo)灰分、干燥失重等。其中，二氧化硫的殘留問題備受關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)的甘蔗糖廠主要采用亞硫酸法工藝，使用二氧化硫作為主要的清澈劑和去色劑。為了更好地降低白糖色值，多數(shù)糖廠逐漸增加二氧化硫的用量，導(dǎo)致清汁和糖漿中含有一定量的二氧化硫，使得白砂糖的安全性受到影響。因此，對(duì)白砂糖中二氧化硫的殘留量進(jìn)行嚴(yán)格控制是非常必要的[1]。

二氧化硫具有一定毒性。人體每天攝入1 g二氧化硫時(shí)不會(huì)產(chǎn)生明顯的危害。然而，長(zhǎng)期攝入會(huì)導(dǎo)致慢性中毒，且可能引起頭痛，出現(xiàn)腎功能障礙等。此外，長(zhǎng)期攝入二氧化硫還可能對(duì)肝臟造成損害，對(duì)人體的健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，對(duì)二氧化硫的攝入進(jìn)行控制非常必要，食品生產(chǎn)和銷售企業(yè)應(yīng)該嚴(yán)格控制二氧化硫的使用量，以確保食品的安全性和質(zhì)量。同時(shí)，消費(fèi)者也應(yīng)該注意食品中的二氧化硫含量，避免長(zhǎng)期過量攝入[2]。

目前國(guó)內(nèi)外的二氧化硫檢測(cè)技術(shù)主要有酸蒸餾-堿滴定法、氣相色譜法、離子色譜法、分光光度法、醋酸鉛試紙法、發(fā)光法和紫外吸收法等。其中，分光光度法是白砂糖中二氧化硫檢測(cè)中最經(jīng)濟(jì)、快速的方法，但使用甲醛作為吸收液會(huì)對(duì)檢測(cè)人員神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚系統(tǒng)等造成不同程度的危害，還會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染等問題。同時(shí)，該方法在檢測(cè)過程中需要一次添加多個(gè)試劑，操作較為煩瑣[3]。因此，建立一種簡(jiǎn)便、靈敏、安全的檢測(cè)白砂糖中二氧化硫的方法具有重要意義[4-9]。本研究以乙二醛溶液代替GB 5009.34—2022第二法分光光度法中的甲醛作為吸收液，并考察乙二醛與副玫瑰苯胺之間的最佳比例。在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，將乙二醛等試劑混合溶解，制成試劑A，并將副玫瑰苯胺溶液配制成試劑B。在檢測(cè)時(shí)，分別取1.0 mL的試劑A和B加入待測(cè)液中，通過改變乙二醛和鹽酸副玫瑰苯胺的濃度探究?jī)烧叩淖罴雅浔?，且?duì)該檢測(cè)方法在白砂糖中的檢測(cè)適用性進(jìn)行了考察，以期為白砂糖中二氧化硫的快速檢測(cè)提供一種簡(jiǎn)單、靈敏和安全的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

100 μg·mL-1二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW，北京北方偉業(yè)計(jì)量技術(shù)研究院）；氨基磺酸銨、乙二胺四乙酸二鈉（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；乙二醛（40%，阿拉丁）；2%鹽酸副玫瑰苯胺溶液（分析純，阿拉丁）；鄰苯二甲酸氫鉀（分析純，西亞試劑）；濃鹽酸、磷酸（重慶川東化工有限公司）；實(shí)驗(yàn)用水均為蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

萬(wàn)分之一型電子天平（梅特勒托利多）；立式真空干燥箱（上海善志儀器設(shè)備有限公司）；UV-5100型紫外可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 溶液配制

（1）二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制。準(zhǔn)確吸取100 μg·mL-1二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液10.0 mL于100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，得10 μg·mL-1二氧化硫中間液，再用該中間液分別配制濃度為0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、5.0 mg·L-1、10.0 mg·L-1、20.0 mg·L-1的二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液。

（2）試劑A配制。稱取2.0 g鄰苯二甲酸氫鉀，溶于少量水中，加入1.7 mL乙二醛（40%）溶液、0.3 g氨基磺酸銨和1.8 g乙二胺四乙酸二鈉溶解，用蒸餾水定容到100.0 mL。

（3）試劑B配制。取0.06 g鹽酸副玫瑰苯胺，加水溶解，定容到100.0 mL。

1.3.2 樣品處理

取5.0 g樣品，加蒸餾水振蕩提取10.0 min，定容于50.0 mL容量瓶中得待測(cè)液。取2.0 mL二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液（5.0 mg·L-1）于比色管中，再分別加入1.0 mL試劑A和試劑B，等待一定反應(yīng)時(shí)間后用紫外可見分光光度計(jì)在550～600 nm波長(zhǎng)掃描，確定其最大吸收波長(zhǎng)，在該波長(zhǎng)下檢測(cè)樣品中二氧化硫的含量。

1.3.3 反應(yīng)條件優(yōu)化

考察乙二醛（40%）溶液用量（1.25 mL、1.70 mL、2.50 mL、5.00 mL、10.00 mL）、鹽酸副玫瑰苯胺濃度（0.2 g·L-1、0.4 g·L-1、0.6 g·L-1、0.8 g·L-1、1.0 g·L-1）、反應(yīng)時(shí)間（3.0 min、4.0 min、5.0 min、6.0 min、8.0 min、10.0 min、12.0 min、15.0 min）對(duì)反應(yīng)靈敏度的影響。

1.3.4 檢出限和線性范圍確定

按照最優(yōu)反應(yīng)條件檢測(cè)系列質(zhì)量濃度梯度的二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液，研究該方法的檢出限和線性范圍，將空白值扣除后，以與0.01吸光度相對(duì)應(yīng)的濃度值作為檢測(cè)限。

1.3.5 精密度

取同一批次的樣品，經(jīng)方法（1.3.2）處理后，制備成供試樣品溶液。通過6次平行測(cè)定，計(jì)算供試樣品溶液測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。

1.3.6 加標(biāo)回收率

用空白樣品為加標(biāo)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，準(zhǔn)確稱取3份樣品，每份5.0 g，使其添加二氧化硫含量水平分別為0.5 mg·kg-1、5.0 mg·kg-1、10.0 mg·kg-1，經(jīng)過方法（1.3.2）處理后，進(jìn)行3組回收率實(shí)驗(yàn)，每組重復(fù)檢測(cè)6次。最后，通過計(jì)算樣品加標(biāo)后的測(cè)定結(jié)果與真實(shí)含量之間的比率，評(píng)估加標(biāo)回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 二氧化硫檢測(cè)波長(zhǎng)的確定

由圖1可知，在550～600 nm，按方法（1.3.2）使用40%的乙二醛溶液代替甲醛后的顯色物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)為577 nm。此結(jié)果表明，乙二醛溶液代替甲醛后，顯色物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)與用甲醛作為吸收液時(shí)的579 nm相比發(fā)生了微量變化，可能是因?yàn)橐叶┖图兹┰谠摲磻?yīng)體系中生成的顯色物質(zhì)結(jié)構(gòu)略有差異，導(dǎo)致其最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生了偏移。這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究乙二醛代替甲醛后的顯色反應(yīng)提供了重要的參考。

2.2 乙二醛用量的影響

由圖2可知，在鹽酸副玫瑰苯胺濃度為0.6 g·L-1、反應(yīng)時(shí)間為5.0 min條件下，當(dāng)乙二醛溶液（40%）用量為1.7 mL，吸光度達(dá)到最大值。然而，隨著乙二醛溶液（40%）用量的增加，吸光度值開始減小。當(dāng)乙二醛用量較大時(shí)，反應(yīng)液中的乙二醛濃度過高，具有較強(qiáng)的還原性。因此，它與生成的藍(lán)紫色絡(luò)合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致絡(luò)合物褪色，吸光度降低。而當(dāng)乙二醛用量較少時(shí)，乙二醛的量不足，導(dǎo)致二氧化硫與乙二醛生成的羥甲基磺酸加成化合物的量較少。因此，最終生成的絡(luò)合物量較少，吸光度較小。綜上所述，乙二醛溶液（40%）的最佳用量為1.7 mL，該用量能夠確保乙二醛的濃度適中，從而最大程度地促進(jìn)二氧化硫與乙二醛的加成反應(yīng)，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.3 鹽酸副玫瑰苯胺濃度的影響

由圖3可知，當(dāng)乙二醛溶液（40%）用量為1.7 mL、反應(yīng)時(shí)間為5.0 min時(shí)，隨著鹽酸副玫瑰苯胺（以下簡(jiǎn)稱副玫瑰苯胺）濃度的增加，吸光度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诹u甲基磺酸加成化合物與副玫瑰苯胺反應(yīng)的過程中，當(dāng)副玫瑰苯胺的量不足時(shí)，絡(luò)合物生成量較少，吸光度不高。當(dāng)副玫瑰苯胺的量達(dá)到0.6 g·L-1時(shí)，羥甲基磺酸加成化合物與副玫瑰苯胺反應(yīng)達(dá)到平衡，吸光度達(dá)到最大值。然而，隨著副玫瑰苯胺濃度的繼續(xù)增大，吸光度開始減小，這是因?yàn)檫^量的副玫瑰苯胺分子開始吸收更多的光，導(dǎo)致吸光度減小。綜上所述，副玫瑰苯胺最佳濃度為0.6 g·L-1。在該濃度下，吸光度達(dá)到最大值，反應(yīng)產(chǎn)物具有最高穩(wěn)定性和可見度，能夠提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)吸光度的影響

由圖4可知，當(dāng)乙二醛溶液（40%）用量為1.7 mL、副玫瑰苯胺為0.6 g·L-1時(shí)，隨著時(shí)間的增加，吸光度值呈現(xiàn)出先增加后趨于穩(wěn)定再減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵陂_始時(shí)，反應(yīng)尚未達(dá)到平衡，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物逐漸增加，吸光度值也逐漸增大。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物會(huì)穩(wěn)定一段時(shí)間，在此期間吸光度值基本保持不變。隨后生成物受氧氣、光照等的影響發(fā)生氧化還原反應(yīng)而發(fā)生分解，顏色逐漸褪去，吸光度值開始減小。綜上所述，最佳的反應(yīng)時(shí)間為5～10 min。這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，生成的產(chǎn)物具有較高的穩(wěn)定性和可見度，吸光度值最為穩(wěn)定，能夠提供更準(zhǔn)確的結(jié)果，是檢測(cè)二氧化硫含量的最佳時(shí)間段。

2.5 線性范圍和檢出限

標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果如圖5所示。本方法的線性范圍為0.5～20.0 mg·L-1，R2為0.999 8，表明該方法具有很好的線性關(guān)系，適用于檢測(cè)白砂糖中的二氧化硫含量。此外，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，吸光度為0.01對(duì)應(yīng)的二氧化硫濃度為0.2 mg·L-1，因此，該方法的檢出限為0.2 mg·L-1，相比國(guó)標(biāo)法（1.0 mg·L-1），檢出限更低，表明方法在準(zhǔn)確性和靈敏度方面具有一定優(yōu)勢(shì)，可以為白砂糖中二氧化硫的檢測(cè)提供一種快速、準(zhǔn)確、高效的方法。

2.6 精密度檢測(cè)

取同一批次已知二氧化硫含量（2.16 mg·kg-1）的樣品，經(jīng)過方法（1.3.2）處理后，制備成供試樣品溶液。對(duì)供試樣品溶液進(jìn)行6次平行測(cè)定，計(jì)算得到二氧化硫含量平均值為2.25 mg·kg-1，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.82%。表明該方法具有較高的精密度和良好的重復(fù)性，適用于對(duì)二氧化硫含量較低的白砂糖樣品的檢測(cè)和分析。

2.7 加標(biāo)回收率

由表1可知，通過對(duì)3個(gè)不同加標(biāo)水平的樣品進(jìn)行6次平行檢測(cè)，3個(gè)不同加標(biāo)水平樣品的平均加標(biāo)回收率分別為90.3%～93.1%、89.8%～93.5%、90.6%～94.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.6%、1.7%、4.2%?；厥章史秶^窄，說(shuō)明方法的重現(xiàn)性良好；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，說(shuō)明方法具有較高的精度。該方法在白砂糖中二氧化硫的檢測(cè)方面具有一定的準(zhǔn)確性和可靠性，可以滿足日常分析的需求。

3 結(jié)論

在GB 5009.34—2022第二法分光光度法的基礎(chǔ)上，建立白砂糖中二氧化硫含量的檢測(cè)方法。此方法使用了低毒且穩(wěn)定的乙二醛替代傳統(tǒng)的高毒易分解的甲醛，作為二氧化硫的吸收液。在檢測(cè)樣品時(shí)，只需直接取1.0 mL試劑A和1.0 mL試劑B加入待測(cè)液中，反應(yīng)5.0 min后即可測(cè)量吸光度值。在實(shí)際樣品的檢測(cè)中，3組樣品二氧化硫回收率在89.8%～94.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為1.6%、1.7%和4.2%。本研究方法具有較好的檢測(cè)能力，有效縮短了檢測(cè)時(shí)間，減少了試劑對(duì)檢測(cè)人員的危害，為白砂糖中二氧化硫的快速檢測(cè)提供了一種有效的參考方法。

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