小麦粉中硫脲的测定
2019年,国家粮食和物资储备局办公室在第330号通知[1]中公开了国家标准《小麦粉》征求意见稿,其中小麦粉的定义为:小麦粉wheat flour是指由普通小麦(六倍体小麦,Triticum aestivum L.)经过碾磨制粉,去除部分麸皮和胚并达到一定加工精度要求的、未添加任何物质的、能够满足制作面制食品要求的产品。与《关于进一步加强小麦粉质量安全监管的公告》(2017 年第132号)[2]中关于小麦粉(通用)中添加物的要求,即“取得‘小麦粉(通用)’生产许可的企业,不得在小麦粉中添加任何食品辅料”,保持一致。
早前被允许添加之后又被禁止的过氧化苯甲酰(Dibenzoyl peroxide, BPO),在近几年的食品安全抽检中时有被检出,其非法添加的目的主要是给新生产的小麦粉脱色[3]。然而在小麦粉的加工和储藏过程中,经常会出现颜色加深的现象,即褐变。发生褐变的主要原因是,小麦籽粒中的多酚氧化酶(Polyphenol oxidase, PPO)催化酚类物质氧化生成褐色或黑色的醌类物质[4],从而影响了小麦粉的色泽,降低了小麦粉的品质。
根据GB 2760-2014 附录B[5]中,对食品漂白剂的定义:能够破坏、YZ食品的发色因素,使其褪色或使食品免于褐变的物质。针对小麦粉的酶促褐变,一些不法的的商贩会通过添加具有还原性的硫脲(Thiourea)进行漂白,硫脲能够YZ多酚氧化酶的活性,阻止褐变的发生,在一定程度上将醌类还原成酚类,掩盖不好的品质,达到提亮增白的效果。而硫脲的非法添加会刺激呼吸道和肠道,YZ甲状腺和造血器官的机能,引起咳嗽、胸闷、头痛、嗜睡、无力、面色苍白、面部虚肿、基础代谢降低、血压下降、脉搏变慢、白细胞减少等症状[6]。早在2001年,世界卫生组织国际癌症研究机构就将硫脲列在了3类致癌物清单中。
原食品药品监督管理总局于2016年发布第196号公告[7],公布了食品补充检验方法《小麦粉中硫脲的测定 BJS 201602》,填补了国内硫脲检测标准的空白。为了进一步规范企业的生产行为,加强小麦粉质量安全监管,总局于2017年发布第132号公告[2],其中明确规定“严禁生产企业在小麦粉中添加过氧化苯甲酰、次磷酸钠、硫脲、间苯二酚、过硫酸盐、噻二唑、曲酸等非食品原料”。
在此背景下,赛默飞实验室对GX液相色谱法测定小麦粉中硫脲的实验条件,开展了相关研究工作。
01 样品前处理
准确称取均质小麦粉1.0 g(精确至0.01 g)于15 mL旋盖螺口圆底离心管中,加入10.00 mL 80:20乙腈水,旋紧盖子,涡旋分散30 s,水浴超声提取20 min(由于超声时间较长,水浴温度会升高,建议加入冰袋控温),10000 rpm 4℃ 冷冻离心10 min,取上清液过0.2 μm亲水PTFE微孔滤膜,滤液上机测试。
02 色谱条件
● 液相色谱仪:UltiMate™ 3000 HPLC 液相色谱系统
● 色谱柱:Syncronis™ HILIC, 250×4.6 mm, 5μm (P/N: 97505-254630)
● 柱温:20 ℃
● 进样量:5 µL
● 流动相:A为乙腈,B为水
● 洗脱程序:A:B=90:10,等度洗脱
● 流速:1 mL/min
● 检测波长:246 nm
● 采样频率:5 Hz
● 采集时间:12 min
03 实验结果与讨论
3.1 色谱条件优化
3.1.1 色谱柱选择
硫脲标准品溶液在Syncronis HILIC色谱柱上获得了出色的峰型和优异的灵敏度。
图1. 硫脲标准品溶液色谱图(1.00 μg/mL)
3.1.2 样品溶剂的选择
在HILIC模式下,采用80:20乙腈水作为标准品稀释液时,10.0 μg/mL硫脲标准品得到了尖锐且对称的峰型。
图2. 硫脲标准品溶液色谱图(10.0 μg/mL)(A:稀释溶剂为纯水,B:稀释溶剂为80:20乙腈水)
3.1.3 柱温的选择
当色谱柱柱温选择20 ℃ 时,硫脲峰与杂质峰可达到基线分离。同时,采集时间由10 min延长至12 min,可避免11 min左右的杂质峰延迟至下一针进样时出峰。
图3. 30℃ 柱温,小麦粉空白基质和0.20 μg/mL基质加标叠加色谱图
图4. 20℃ 柱温,小麦粉空白基质和0.20 μg/mL基质加标叠加色谱图
3.2 样品前处理优化
本次试验中前处理流程为:称取1.00 g小麦粉,加入10.00 mL 80:20乙腈水(提取溶剂与标准品稀释溶剂保持一致),涡旋混匀,高速冷冻离心,取上清液过膜,上机测试。处理一批次8个样品,耗时约1小时。而标准推荐的前处理流程,在提取、过滤(离心)后,加入了旋蒸浓缩10 mL 80:20乙醇水提取液的操作,耗时较长,且样品通量小。因此优化后的前处理流程,提高了样品通量,减少了溶剂用量,效率得到提升。
3.3 线性范围、方法检出限及方法定量限
在优化的色谱条件下,硫脲标准工作液线性范围为0.20-5.00 μg/mL,线性方程y=0.9109x-0.0300,线性相关系数r2=0.99992,线性关系良好。硫脲线性方程图及标准曲线点叠加色谱图。在优化前处理条件下,硫脲方法检出限为2.0 mg/kg,定量限为5.0 mg/kg。
图5. 硫脲线性方程图及标准曲线点叠加色谱图
3.4 回收率和精密度
小麦粉基质 2.0、5.0、20.0 mg/kg 三水平加标回收率范围在 91.2%~95.0% 之间,相对标准偏差在 0.57%~2.36% 之间(n=6)
表1 小麦粉基质 2.0、5.0、20.0 mg/kg
三水平加标回收率范围和精密度
图6小麦粉基质 2.0、5.0、20.0 mg/kg 三水平加标回收率范围和精密度
图7小麦粉基质中硫脲方法检出限 MDL 浓度 (2.0 mg/kg) 加标
图8小麦粉基质中硫脲方法定量限 LOQ 浓度 (5.0 mg/kg)加标
图9小麦粉基质中硫脲10倍方法检出限浓度 (20.0 mg/kg)加标
04 结论
本方法针对食品补充检验方法《小麦粉中硫脲的测定 BJS201602》进行了优化,简化了前处理流程,优化了色谱条件,线性范围、方法检出限及定量限、加标回收率及精密度均能满足方法确认的要求。该方法简单、便捷,适用于小麦粉中非法添加物硫脲的快速测定。
参考文献:
[1] 国家粮食和物资储备局办公室. 关于《小麦》《小麦粉》国家标准公开征求意见的通知 国粮办发[2019]330号[EB/OL]. http://www.lswz.gov.cn/html/zmhd/yjzj/2019-11/11/content_247627.shtml
[2] 总局关于进一步加强小麦粉质量安全监管的公告(2017年第132号)[J]. 现代面粉工业,2017,31(06):28.
[3] 于鸿飞. 国内外小麦粉标准的差异及我国现行小麦粉标准的修订研究[D]. 西北农林科技大学,2011.
[4] 黄海霞,张真,吴金芝. 小麦多酚氧化酶特性及褐变控制研究[J]. 安徽农业科学,2008,36(31):13574-13575,13638.
[5] GB 2760-2014. 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S]. 2014
[6] 焦安浩. 硫脲的危险性及安全管理措施研究[J]. 化工管理,2021(07):95-96
[7] 总局关于发布食品中那非类物质的测定和小麦粉中硫脲的测定2项检验方法的公告[J]. 中国食品卫生杂志,2017,29(01):25.
[8] Thermo Fisher Scientific Technical Guide 21003:HILIC Separations Technical Guide-A Practical Guide to HILIC Mechanisms, Method Development and Troubleshooting[A/OL]. https://assets.thermofisher.cn/TFS-Assets/CMD/brochures/TG-21003-HILIC-Separations-TG21003-EN.pdf . 2014
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