玉米淀粉中二氧化硫氣相測定的條件優化

梁 波 王蓉佳 蔡 榮

上海市食品藥品包裝材料測試所，上海 201203

二氧化硫存在于很多食品藥品原料和成品中[1-3]。玉米淀粉屬于植物來源的藥用輔料。大氣中的二氧化硫，土壤、水中的結合態二氧化硫都容易被植物吸收，然后積累在體內[4]。且在生產加工過程中，經常加入二氧化硫、亞硫酸鹽等，使褪色和免于褐變，改善外觀品質，延長保質期[5]。人體長期攝入過量的二氧化硫，會導致胃腸道反應、影響鈣磷吸收、免疫力降低等不良后果[6]。熱導檢測器（TCD）的應用越來越多，如可以測定藥物中的水分[7]，也經常用于二氧化硫的測定[8]；TCD已作為分析檢測方法在中華人民共和國藥典中收載[9]，《中華人民共和國藥典》2015版四部對于玉米淀粉中二氧化硫的檢測引用方法<2331>二氧化硫殘留量測定法[10-11]，但未規定使用第幾法。第一法（酸堿滴定法）用于中藥材中二氧化硫殘留量較多時[12-13]，但耗時長、效率低、氣流不易控制、裝置易損壞，第三法是離子色譜法，如可用于測定黨參中的二氧化硫[14]，離子色譜法的重現性和準確度都好于第一法[15]，但對樣品預處理有很高的要求，預處理耗時，與第一法一樣不適合多批次檢測，而第二法（氣相色譜法）適合多批次檢測，但目前藥典第二法（即氣相法）的重復性、線性和檢測限都不甚理想，本研究通過改善氣相法的部分實驗條件，旨在提高氣相法測定玉米淀粉中二氧化硫的準確性和檢測效率。

1 實驗條件

1.1 儀器和試劑

安捷倫氣相GC7890A-CTC-TCD、安捷倫氣相GC7890B-HS7697A-TCD；梅特勒XS205DU天平。亞硫酸鈉對照品（Sigma，BCBS4842V，98%）。鹽酸（分析純）、甘露醇（分析純）、乙二胺四乙酸二鈉（分析純）、切片石蠟（熔點54～56℃）。

1.2 氣相條件

據文獻報道[16]，選用色譜柱PLOT-Q，可使水與二氧化硫完全分離，杜絕了水峰拖尾影響二氧化硫；本研究采用了PLOT-Q色譜柱的升級系列GSGasPro。

以GS-GasPro 30m×0.32mm為色譜柱；載氣為高純氮氣，流速2.0mL/min；進樣口溫度200℃，分流比5∶1；程序升溫條件為初溫50℃保持2min，以20℃/min升溫到200℃，保持2min；檢測器溫度250℃，尾吹氣流速10mL/min。

頂空方式：（1）注射器頂空條件（CTC）。保溫箱溫度80℃；注射器溫度90℃；平衡時間10min；進樣量1.0mL。（2）壓力平衡頂空（HS7697A）條件。平衡溫度80℃，定量環溫度90℃，傳輸線溫度110℃，平衡時間10min，加壓時間0.20min，定量環填充時間0.10min，定量環平衡時間0.10min，進樣時間1.5min，進樣量1.0mL。

1.3 測試溶液

1.3.1 對照溶液 稱取亞硫酸鈉對照品503.90mg置于10mL容量瓶中，加入含0.5%甘露醇和0.1%乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液溶解，并稀釋至刻度，搖勻，制成對照品貯備液（亞硫酸鈉濃度為50.0mg/mL）。分別精密移取對照品貯備液0.05、0.10、0.20、0.40、1.00、2.00mL到10mL容量瓶中，用含0.5%甘露醇和0.1%乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液稀釋成亞硫酸鈉濃度為的0.25、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00mg/mL的對照溶液，即對照溶液1、2、3、4、5、6。

1.3.2 加標測試液 分別準確稱取1g氯化鈉和1g切片石蠟（熔點54～56℃）于20mL頂空瓶中，精密加入6mol/L鹽酸溶液2mL，置于60℃水浴中。待石蠟全部溶解后取出，放冷至室溫，使石蠟凝固密封于酸液層之上；分別精密移取“1.3.1”項下對照溶液1、2、3、4、5、6的對照溶液100μL置于石蠟層上方，再各加玉米淀粉1g，軋蓋密封，即得。得到加標測試液1、2、3、4、5、6（亞硫酸鈉含量分別為0.02、0.05、0.10、0.20、0.49、0.99mg，二氧化硫濃度分別 為0.01、0.03、0.05、0.10、0.25、0.50mg）。加 標 測試液1制備12份，加標測試液2制備15份，加標測試液3、4、5、6各制備3份，待用。

分別準確稱取1g氯化鈉和1g切片石蠟（熔點54～56℃）于20mL頂空瓶中，精密加入2mol/L鹽酸溶液2mL，置于60℃水浴中。待石蠟全部溶解后取出，放冷至室溫，使石蠟凝固密封于酸液層之上；分別精密移取“1.3.1”項下對照溶液2、3、4、5、6的對照溶液100μL置于石蠟層上方，再各加玉米淀粉1g，軋蓋密封，即得。得到加標測試液7、8、9、10、11（亞硫酸鈉含量分別為0.05、0.10、0.20、0.49、0.99mg，二氧化硫濃度分別為0.03、0.05、0.10、0.25、0.50mg）。各制備1份，待用。

分別準確稱取1g氯化鈉和1g切片石蠟（熔點54～56℃）于20mL頂空瓶中，精密加入3mol/L鹽酸溶液2mL，置于60℃水浴中。待石蠟全部溶解后取出，放冷至室溫，使石蠟凝固密封于酸液層之上；分別精密移取“1.3.1”項下對照溶液2、3、4、5、6的對照溶液100μL置于石蠟層上方，再各加玉米淀粉1g，軋蓋密封，即得。得到加標測試液12、13、14、15、16（亞硫酸鈉含量分別為0.05、0.10、0.20、0.49、0.99mg，二氧化硫濃度分別為0.03、0.05、0.10、0.25、0.50mg）。各制備1份，待用。

2 結果

2.1 不同振搖方式比較

取“1.3.2”項下加標測試液2，在60℃烘箱預先加熱10min，趁熱手工振搖1min，使溶液混合均勻，然后進行氣相測定，n=6，二氧化硫峰面積分別為9.8618、9.6642、9.7758、9.7121、9.6512、9.6247，RSD為1.0%；取對照測試液2放入頂空儀自動振搖，振幅20轉/min，然后進行氣相測定，n=6，二氧化硫峰面積分別為6.8618、7.1422、6.8501、6.7594、6.2576、6.6100，RSD為4.4%。比較可見手工振搖比儀器振搖得到的結果重復性更好。

2.2 不同鹽酸濃度比較

取“1.3.2”項下加標測試液7～11進行測定，反應物采用2mol/L鹽酸溶液，n=1，線性結果見表1；取“1.3.2”項下加標測試液12～16進行測定，反應物采用3mol/L鹽酸溶液，n=1，線性結果見表2；取“1.3.2”項下加標測試液2～6進行測定，反應物采用6mol/L鹽酸溶液，n=1，線性結果見表3。比較可見將藥典規定的鹽酸溶液濃度從2mol/L提高到6mol/L，能夠使二氧化硫濃度在0.025～0.502mg范圍內與相應峰面積得到更好的線性，即準確度更高。

2.3 不同頂空方式的線性比較

取“1.3.2”項下加標2～6分別用注射器頂空法和壓力平衡頂空法進行測定，n=1；注射器頂空法二氧化硫濃度和峰面積線性相關系數見表4；壓力平衡頂空法二氧化硫濃度和峰面積線性相關系數見表5；比較可見注射器頂空法比壓力平衡頂空法的線性更好，即準確度更高。

表1 低濃度（2mol/L）鹽酸反應的線性

表2 中濃度（3mol/L）鹽酸反應的線性

表3 高濃度（6mol/L）鹽酸反應的線性

表4 注射器頂空法的線性

表5 壓力平衡頂空法的線性

2.4 不同頂空方式的檢測限比較

取“1.3.2”項下加標測試液1分別用注射器頂空法和壓力平衡頂空法進行測定，n=1，按S/N=3計算檢測限，注射器頂空法的二氧化硫檢測限結果為0.004mg，壓力平衡頂空法的二氧化硫檢測限結果為0.02mg。比較可見用注射器頂空法測定二氧化硫比壓力平衡頂空法更靈敏。

3 討論

氣相頂空法測定玉米淀粉中二氧化硫與酸堿滴定法、離子色譜法比較有預處理簡單、可多批次檢測等優點，但是目前2015版中華人民共和國藥典所收載的方法存在重復性、線性、靈敏度不好的問題，本研究通過提高鹽酸濃度、以手動振搖代替儀器振搖、以注射器頂空法代替壓力平衡頂空法，取得了不錯的改善效果：重復性更好，RSD可達1.0%；線性更佳，r=0.9993；檢測更靈敏，可達到0.004mg。而且反應剩余的鹽酸容易腐蝕頂空的金屬管路和接頭，采用注射器頂空，便于及時清洗儀器相關部件，能夠大大降低耗材成本，延長頂空氣路的使用壽命。