密級 : 論文編號 : 中國農(nóng)業(yè)科學院 碩士 學位論文 小麥粉 中 甲醛合次硫酸氫鈉 檢測方法的 比較研究 I 摘 要 甲醛合次硫酸氫鈉俗稱吊白塊，是一種工業(yè)還原用漂白劑，在 60 以上時可分解產(chǎn)生甲醛等的 致癌物。由于它的漂白作用有人將其添加至面粉中，造成對社會對人體的極大威脅。 因此，研究小麥粉中吊白塊的檢測方法具有極其重要的意義。 檢測吊白塊的含量是通過其分解產(chǎn)物甲醛和二氧化硫的量來間接測定，目前我國還沒有檢測小麥 粉中吊白塊的國家標準方法，一些文獻中報道的方法前處理過程繁多、條件混亂，不同方法的檢測結(jié)果缺乏可比性，這嚴重制約了吊白塊的監(jiān)督檢驗。本研究工作的目的是確定小麥粉中吊白塊的最佳檢測條件，為制訂國家標準方法提供依據(jù)。實驗分別研究了使吊白塊分解出甲醛和二氧化硫的前處理方法和定量方法，同時對我國小麥粉中甲醛本底含量進行了調(diào)查，所得主要結(jié)論如下： 1吊白塊分解出甲醛前處理條件的研究。 實驗以乙酰丙酮為顯色劑研究了水蒸氣蒸餾法、恒溫水浴 法及超聲震蕩法三種前處理方法測定小麥粉中 的 甲醛含量，并對實驗條件及結(jié)果進行了研究和 優(yōu)化 。水蒸氣蒸餾法在餾出液為 200溫水浴法在 80 處理 30以滿足回收率的要求且有較好的精密度， 超聲震蕩法達不到回收率要求， 因此 ， 水蒸氣蒸餾法 和 恒溫水浴法 是較為理想的前處理方法。 2甲醛定量方法的研究。 以水蒸氣蒸餾法為前處理方法比較了分光光度法和高效液相色譜法并確定了實驗參數(shù)。分光光度法測定甲醛含量時，乙酰丙酮與甲醛在沸水浴中煮沸 10反應完全，最大吸收波長為 413色產(chǎn)物可穩(wěn)定 10h，有較好的回收 率及精密度； 2,40 水浴中 20反應完全，反應產(chǎn)物在 360有最大吸收峰，流動相為乙腈：水時可將反應產(chǎn)物與其它副產(chǎn)物較好的分開，但此法測定吊白塊中的甲醛回收率不足 50。 3吊白塊分解產(chǎn)物 法的研究。 按照 定食品中亞硫酸鹽的方法（兩種）進行了 實驗發(fā)現(xiàn) 蒸餾法測定吊白塊中 足回收率要求 ，因此可以確定其適合小麥粉中吊白塊分解產(chǎn)物 測，而 鹽酸副玫瑰苯胺法測定吊白塊中 收率僅為 20 。 4小麥粉中甲醛本底值的研究。 小麥粉 經(jīng) 過 前處理 測定吊白塊的含量時 會受到 其自身產(chǎn)生的 甲醛本底值 的影響。 本實驗運用 水蒸氣蒸餾法做為前處理方法、以 分光光度法 為定量方法 對我國 107 個主栽品種小麥粉中的甲醛本底值進行了測定 。 107 份小麥粉樣品全部檢出甲醛，小麥粉的甲醛本底測定值分布呈正態(tài)分布，平均值為 算出 95%概率下的置信區(qū)間值為 關鍵詞： 小麥粉，甲醛合次硫酸氫鈉，甲醛，二氧化硫，甲醛本底 is a is in It 0 it up to to SF in is SF of SF is no to it in in of is to on to of of in as 1 on of of of in as of It of of SF 00mL or 0 0 of so as of of of SF in 2 on of 0 of of 13be 0h, 2,40 0 in of 60be of of 0%. 3 on of of to of . of it is in of 0% 4 on of in it is SF In 107 by 02 of of kg a 5%. of 錄 第 一章 緒 論 醛合次硫酸氫鈉及其工業(yè)應用 . 1 醛合次硫酸氫鈉對面粉的漂白作用 . 2 醛合次硫酸氫鈉的危害及毒性機理 . 2 醛合次硫酸氫鈉檢測方法的研究進展 . 4 麥粉中甲醛產(chǎn)生機理 的 研究 . 10 國對甲醛合次硫酸氫鈉采取的法規(guī)和行動 . 10 究的目的和意義 . 11 第 二章 不同前處理 方法 提取吊白塊中甲醛的比較研究 12 驗原理 . 12 材與試劑 . 12 品處理 . 12 蒸氣蒸餾法 . 12 溫水浴提取法 . 13 聲震蕩法 . 13 品測定 . 14 果與分析 . 14 標準曲線的建立 . 14 水蒸氣蒸餾法 . 15 恒溫水浴提取法 . 15 超聲震蕩提取法 . 19 論 . 20 第三 章 吊白塊中甲醛定量方法的研究 .光光度法 . 21 實驗原理 . 21 器材與試劑 . 21 實驗步驟 . 21 結(jié)果與分析 . 22 討論 . 25 V 相色譜法 . 25 實驗原理 . 25 器材與試劑 . 26 測定步驟 . 26 結(jié)果與分析 . 27 討論 . 30 第 四章 吊白塊分解產(chǎn)物二氧化硫檢測方法的比較研究 31 酸副玫瑰苯胺法 . 31 驗原理 . 31 材與試劑 . 31 樣處理及測定 . 32 果與分析 . 32 論 . 33 餾法 . 34 驗原理 . 34 材與試劑 . 34 樣處理及測定 . 34 果與分析 . 34 論 . 35 第 五章 小麥粉中甲醛本底值范圍的研究 材與試劑 . 36 驗方法 . 36 果與分析 . 37 論 . 44 第 六章 全文結(jié)論 考文獻 48 致 謝 54 作 者簡歷 55 中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒 論 1 第一章 緒 論 小麥 是 全世界的主要糧食作物之一 。 小麥 粉作為小麥的主要加工品 ， 在人們的飲食結(jié)構(gòu)中占有很大的比重 （羅勤貴等， 2002） 。 受自身品質(zhì)、地理環(huán)境、加工、儲運等諸多因素的影響， 小麥 粉的品質(zhì)差異 很大 。 由于不同食 品對其面粉 原料 質(zhì)量 的 要求也極為不同， 這就需要在加工過程中調(diào)整工藝，使用面粉添加劑來進一步改善面粉的品質(zhì)。面粉添加劑 可 以 防止和延緩面制品的老化 ， 改變面團的筋力 等，因而可使面粉滿足 不同面制品的面團機械加工性能 ， 進而 滿足不同消費者對 面制品在色、香、味、形等方面的需要 （劉淑英， 2001） 。 但隨著添加劑的大量使用， 其 在面粉中 的 使用安全問題就凸現(xiàn)出來了，如添加劑的過量 使用 及 添加 對人體有害的化學物質(zhì)等等。甲醛合次硫酸氫鈉 （ 吊白塊 ） 即是很嚴重的一例案件。吊白塊主要用于印染工業(yè)作拔染劑，有較強的還原性 。 近年來 ，一些不法商販見 利忘義，將吊白塊 用作增白劑在食品加工 過程 中添加 ， 使一些 如銀耳、冰糖、蜜棗、 腐竹、 饅頭等的產(chǎn) 品色澤變白 ， 增強韌性 ， 且不易腐爛變質(zhì) （徐向容等， 2003） ， 其中以面粉為甚 。 少數(shù)個體食品加工者 缺乏標準知識， 誤 將吊白塊當作食品添加劑而 在食品加工 過程中 盲目添加 ， 還有部分食品生產(chǎn)、銷售企業(yè)對進貨把關不嚴，使用含 有 吊白塊的原材料加工食品。食品中摻 加吊白塊 的案件時有發(fā)生，嚴重危害了人體健康，侵犯了消費者權益 。 醛合次硫酸氫鈉及其工業(yè)應用 甲醛 合 次硫酸氫鈉，也叫 硫漂劑，俗稱“吊白塊”，又稱“吊白粉”或“ 雕白塊（粉）”，是一種工業(yè)還原用漂白劑，化學式為 2構(gòu)式見圖 1一種白色塊狀或結(jié)晶性粉粒的有機化合物，分子量 親水的羥基和鈉鹽結(jié)構(gòu)，故易溶于水而難溶于無水醇、醚、苯，其水溶液的 間，在堿性條件下較穩(wěn)定， 但 遇稀酸很快分解。新鮮的吊白塊無氣味但很快游離出似蒜樣氣味 （劉華， 2002） 。 圖 1甲醛合次硫酸氫鈉的結(jié)構(gòu)式 業(yè)制吊白塊一般 先將鋅粉和二氧化硫混合，反應生成低（次）亞硫酸鋅 ， 再與甲醛和燒堿作用，經(jīng)真空蒸發(fā)濃縮制得 （陳華奇， 2002） 。吊白塊在常溫下較為穩(wěn)定， 60以上分解， 120中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒 論 2 分解完全。在高溫時分解出的亞硫酸鹽以及 在 110以上時分子中甲醛分裂 釋放 出的新生態(tài)氫，均具有強還原性 ， 這一特性使 吊白塊 本身具有漂 白作用 。 其 主要應用于印染工業(yè)如棉布、人造絲、天然纖維、織布等 作 拔染劑，即通過化學作用破壞織物上地色染料 中 含不飽和鍵的發(fā)色基團，使其消色，再將破壞的地色染料的分解產(chǎn)物從織物上除去，這就是拔染印花的原理 。 吊白塊主要適用于堿性和中性介質(zhì)，大量被使用于纖維素纖維織物的拔染印花，如做納夫妥染料地色拔染印花的拔染劑，做印地科素染料、苯胺黑染料防染印花的防白助劑 （王志剛， 2003） 。 此外，吊白塊也可用作洗滌劑和除垢劑的原料 ； 在合成橡膠工業(yè)中，用作低溫乳液丁苯的活化劑；在醫(yī)藥工業(yè)中用作汞、鉍、鋇的解毒劑等 ；還可 做 感光照相材 料 的 助劑 ， 其 用途十分廣泛 （王真琴， 1996） 。 甲醛合次硫酸氫鈉對面粉的漂白作用 與國家允許使用的食品添加劑相比， 由于 甲醛合次硫酸氫鈉 對食品的漂白防腐 效果 更明顯，價格更低廉，一些不法商人即用它作為食品漂白劑，造成對社會對人體 的極大 威脅 （李憲華等，2002） 。 廣西玉林中學 87名學生因食用摻有吊白塊的米粉而引發(fā)的食物中毒案赫然其中。 就面粉而言 ， 剛磨好的面粉呈淡黃色，形成的面團粘性較大，不便于加工和烘焙，為使面粉有更好的 食用品質(zhì)，面粉必須存放一段時間即經(jīng)過后熟期以改善其烘焙性能。事實上，面粉的色澤受兩種 完全不同的因素影響：一是面粉中存在的麥皮，它 混在面粉中， 以顯而易見的微粒而且以細粉末的形式出現(xiàn)，使面粉的外觀發(fā)暗，這種因素用自然陳化和化學方法均不能去除；二是面粉中含有 的類胡蘿卜素，這些色素在制粉中是去不掉的，是面粉呈淡黃色的主要原因 （周惠明， 2002） 。類胡蘿卜素由胡蘿卜素和葉黃素組成，它們 分子結(jié)構(gòu)中都含有共軛雙鍵 的 發(fā)色基團（ -），影響小麥色澤。 吊白塊 就是利用其分解出的亞硫酸氫鈉 將面粉進行 漂白 。 亞硫酸氫鈉釋放出的 硫酸跟有色物質(zhì)結(jié)合生成一種無色的不穩(wěn)定的化合物，使發(fā) 色基團中的不飽和鍵變成單鍵，來破壞這些帶黃色的物質(zhì)。 甲醛合次硫酸氫鈉的危害及毒性機理 1 3 1 甲醛合次硫酸氫鈉對小麥粉 營養(yǎng)成分 的損害 吊白塊對 面粉漂白的同時也破壞了大量維生素。面粉 中 的 胡蘿卜素約占 10%， 胡蘿卜素有六種同分異構(gòu)體， 主要為 、 蘿卜素是維生素 酶的作用下生成兩個分子的維生素 A， 00%，型為 53%，型為 28%（李慶龍， 1995） 。在 面粉增白過程中，吊白塊還原了胡蘿卜素， 使其 不能再轉(zhuǎn)變成維生素 A，面粉本身固有的維生素 吊白塊還極易破壞面粉中的維生素 ，對于其他維生素如 響，嚴重破壞了食品的營養(yǎng)成分 （黃宜新， 2002） 。 1 3 2 甲醛合次硫酸氫鈉的毒性及機理 吊白塊 除了能破壞食物的營養(yǎng)，還是一種有毒物質(zhì)。它屬于細胞原漿毒，對人體細胞功能損害很大，大鼠經(jīng)口 數(shù)致死量即在 14天內(nèi)能引起實驗動物半數(shù)死亡的毒物劑量） 2g/ 由于吊白塊 遇熱、 遇酸 不穩(wěn)定 ，故在使用后常在食品中殘留過高的 安中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒 論 3 大洲， 2003） ， 上述的分解氣體可使人頭痛、乏力、食欲差 ， 嚴重時甚至 可 導 致鼻咽癌等。 1 3 2 1 甲醛的毒性機理 吊白塊的毒性主要來自甲醛的毒性 。 甲醛是一種無色、易溶于水的氣體，沸點為 為原生質(zhì)毒物。一般低水平的甲醛攝入量不會引起身體的劇烈反應，因為甲醛在體內(nèi)會通過正常的代謝途徑轉(zhuǎn)化成其他的化合物 （ 1989） 。 這些 代謝途徑主要有 :經(jīng)肺直接呼出 ； 進入尿液被排出 （ 2003）； 與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)、細胞 應形成加合物而貯存在體內(nèi) ； 在肝臟和紅細胞中的甲醛脫氫酶、醇脫氫酶的催化下 ， 生成甲酸 （ 張志虎 ， 2005）。 生成的酸主要也 有 3 個代謝途徑 （ 1987）： a 隨 尿液排出 ； b 進一步氧化 ， 生成二氧化碳和水 ； c 是進入生物合成途徑 （“活性”甲酸參與 嘌呤、胸腺嘧啶等的合成 ）。 另外，食物中的甲醛一般傾向于結(jié)合成大分子，因此也是無活性的 （ 2004） 。產(chǎn)生甲醛中毒 癥狀則是因為吸收甲醛的量過大以致超過了人體正常代謝所能承受的 限度。甲醛在體內(nèi)易與蛋白質(zhì)的 作用 ， 生成次甲基衍生物 ， 破壞蛋白質(zhì) ， 使蛋白質(zhì)尤其是酶發(fā)生不可逆凝固 ； 甲醛還可與細胞內(nèi)親核物質(zhì)反應形成加合物，引起 造成 制過程中某些重要基因丟失，導致 傷，使細胞的正常機能受到抑制 （ 王 樹慶等， 2004） 。 甲醛引起的毒性效應包括呼吸毒性、免疫毒性、神經(jīng)毒性及心血管毒性。有研究表明，甲醛接觸工人呼吸道對病原體感染的抵抗力較對照組明顯降低，易反復發(fā)作上呼吸道感染性炎癥（ 2004）；每次持續(xù)時間較長 的 吸入甲醛濃度 每周 3 次，連續(xù) 6 周）能提高豬支氣管對抗原的應答反應，產(chǎn)生過敏性支氣管狹窄（ 2003） 。流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn) ， 建筑工人中樞神經(jīng)系統(tǒng)病 變所表現(xiàn)的癥狀與室內(nèi)甲醛污染的濃度相關（ 2004）。由于過氧化物間的相互作用，甲醛可能同時 促進低密度脂蛋白氧化、血小板聚集及血栓烷的形成、動脈粥樣硬化的形成（ 2001）。 在所有接觸者中，兒童和孕婦對甲醛尤為敏感。含萬 分之一 甲醛的牛奶 ， 嬰兒連吃 20 天 可致死。含 五 萬 分之一 甲醛的酒類、肉制品、牛奶及其制品 ， 吃后 會 引起胃痛、嘔吐、呼吸困難等。口服 10 20醛可致人死亡，一次食用量達到 10g，會有生命危險。美國環(huán)境保護協(xié)會通過研究將甲醛的日 參考 口服 攝入量定為 重 （ 2003） ，世界衛(wèi)生組織也將甲醛日容許攝入量規(guī)定為 重 （ 1996） ，國際癌癥研究組織（ 指出長期接觸甲醛者鼻腔發(fā)生腫瘤、癌變的機會明顯增加 （陶海霞等， 2004）， 并于1995 年將甲醛列為對人體（鼻咽部）可能的致癌物?，F(xiàn)有的相關標準 規(guī)定， 發(fā)酵酒中甲醛飲用水中甲醛 食品包裝用三聚氰胺成型品甲醛殘留 30g/用于食品罐頭易拉罐內(nèi)壁的環(huán)氧涂料中甲醛殘留 用于食品容器的漆酚涂料中甲醛 殘留 國最高容許濃度為 伯洪等， 2003） 。醫(yī)學家正告 ： 因食用吊白塊做添加劑的食品引發(fā)的甲醛中毒目前尚無解藥。 1 3 2 2 二氧化硫的毒性機理 二氧化硫又名亞硫酸酐，化學分子式為 一種無色不燃性氣體，是吊白塊起漂白作用的主要原因。亞硫酸毒性較小，具有強烈刺激性氣味，密度比空氣大，熔點 沸點 易溶于水，生 成 的亞硫酸 隨后轉(zhuǎn)化成硫酸。少量攝取 可 經(jīng) 人 體內(nèi)代謝成硫酸鹽 ，以 尿排出體外。當濃度超過 500 mg/，可查覺異味，一天攝取 4會 刺激胃腸道，造成激烈腹瀉，中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒 論 4 并造成大腦組織的退行性變 （王義新等， 2001） 。因此 ， 我國對 其 使用范圍和用量都有規(guī)定。食品添加劑使用衛(wèi)生標準 中規(guī)定 ：二氧化硫在竹筍及蘑菇罐頭中殘留量不得超過 在餅干、食糖、粉絲及其他品種中不得超過 。世界衛(wèi)生組織規(guī)定每人每日允許攝入量為 二氧化硫計）。另外，二氧化硫遇水形成亞硫酸鹽，不僅會引發(fā)拉肚子、頭痛和支氣管方面的疾病，還會在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成一種致癌物質(zhì) 亞硝胺。我國允許使用的漂白劑主要包括亞硫酸鈉 、亞硫酸氫鈉、低亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉和硫磺燃燒生成的二氧化硫，這些漂白劑用于食品中解離成亞硫酸，顯示漂白、脫色、防腐和抗氧化作用。漂白劑通過還原等化學作用消耗食品中的氧，破壞、抑制食品氧化酶活性和食品的發(fā)色因素，使食品褐變色素褪色或免于褐變，同時還具有一定的防腐作用，但根據(jù)我國現(xiàn)行的食品添加劑使用衛(wèi)生標準，亞硫酸鹽的使用范圍不包括面條、面餅等面制品及其原料面粉，但不排除有人在其中添加的可能。 1 3 2 3 硫化氫的毒性機理 硫化氫 （ 無色可燃性氣體 ， 有毒 ，具有典型的臭雞蛋樣氣 味 ， 密度 1. 539， 比重 空氣 = 1）， 熔點 - ， 沸點 - ， 易溶于水 ， 溶于水后成氫硫酸 ， 化學性質(zhì)不穩(wěn)定 。 硫化氫急性中毒主要由呼吸道吸入所致。硫化氫有與高價鐵結(jié)合的特征 ， 在體內(nèi)與細胞呼吸酶的三價鐵結(jié)合 ， 抑制酶的活性 ， 使細胞的氧化還原過程障礙 ， 造成細胞組織缺氧 ， 危及人的生命。它還可使血紅蛋白轉(zhuǎn)化為硫化血紅蛋白 ， 失去攜氧功能。硫化氫對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有強烈的麻醉、麻痹作用 ， 吸入高濃度硫化氫 （ 一般在 1500mg/上 ） 時 ， 患者會迅速倒地 ， 失去知覺 ， 伴 隨劇烈抽搐、瞬間呼吸停止 ， 繼而心跳停止 ， 這被稱為 “閃電型”死亡。此外 ， 硫化氫中毒還可引起流淚、畏光、結(jié)膜充血、水腫、咳嗽、咯痰等癥狀 ， 中毒者可表現(xiàn)為支氣管炎、支氣管周圍炎或肺炎 ， 嚴重者可出現(xiàn)肺水腫、喉頭水腫、急性呼吸窘迫綜合征 ， 少數(shù)患者可有心肌及肝臟損害（ 蔣燕敏， 2004）。 故此，美國 吊白塊已被國際上列為可能致癌的物質(zhì)而禁止在食物中添加。 甲醛合次硫酸氫鈉檢測方法的研究進展 目前由甲醛合次硫酸氫鈉引起的面制品污染已引起了人們的高度關注 ， 對其案例及對人體健康危害的報道也越來越多。隨著人們對其研究 的深入，其檢測方法也有較大進展。但是 到目前為止，我國還沒有制定 出 統(tǒng)一的檢測吊白塊的國家標準方法。 吊白塊 的 檢測 主要包括樣品的前處理過程 及定量 過程 。從其分子式可知它是由一分子甲醛和一分子亞硫酸氫鈉組成，其 基本化學性質(zhì)就 是不穩(wěn)定的 ， 易分解的。所以測定 吊白塊 分子本身就不容易做到。 故此對吊白塊的測定主要依據(jù) 如下的可逆反應： H) 即在酸性或中性溶液中 ，利用吊白塊 的分解產(chǎn)物甲醛 對吊白塊進行間接定量。 但是甲醛是細胞代謝的中間產(chǎn)物，通過大量的研究表明天然食品中自身即存在著甲 醛本底 含量 。 如大麥粉約 24mg/豆粉約 2mg/白糖 4砂糖 1糖 1竹 4絲 1mg/宋鳳英等， 2002； 韓彩軒 ， 1999） 。呂 玉瓊，林 凱等（ 2002）對 14種鮮香菇中的甲醛含量進行了測定，含量范圍在 面粉中也同樣存在此問題， 曹紅中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒 論 5 甲醛、二氧化硫定量分析甲醛含量高于本底值，而二氧化硫未檢出甲醛含量高于本底值，二氧化硫檢出，二者質(zhì)量比接近 1 . 0 ： 2 . 1結(jié)果報告：吊白塊檢測結(jié)果為陰性，同時報告二氧化硫含量結(jié)果報告：吊白塊檢測結(jié)果為陰性，同時報告甲醛含量結(jié)果報告：吊白塊檢測結(jié)果為陽性，根據(jù)甲醛或二氧化硫?qū)崪y值計算吊白塊含量甲醛含量在本底值范圍內(nèi)，而二氧化硫檢出甲醛、二氧化硫定量分析甲醛含量高于本底值，而二氧化硫未檢出甲醛含量高于本底值，二氧化硫檢出，二者質(zhì)量比接近 ：結(jié)果報