面粉中过氧化苯甲酰检验方法的研究进展

来源：食品添加剂供求网发布时间： 9/28/2015 11:46:33 AM

    过氧化苯甲酰(Benzoyl peroxide，BPO)是国内外广泛使用的面粉添加剂，用于改善小麦面粉和玉米淀粉的色泽，使面粉及其制品卖相良好，利于商家销售。中国是世界上最大的小麦生产国，面粉是人们的主要食品之一。20年前，中国的小麦面粉平均白度只有75～76，满足不了人们对“色”的需求［1］。20世纪80年代后期，过氧化苯甲酰进入我国市场，小麦粉加工企业为迎合市场需要，加入过氧化苯甲酰作为添加剂来增白面粉，使面粉白度达到80以上。
    卫生部等7部门于2011年3月1日正式发布公告，撤销食品添加剂过氧化苯甲酰、过氧化钙。2011年5月1日起，国家禁止生产、在面粉中添加这两种物质。但通过采样检测，目前市场销售的面粉中依然存在过氧化苯甲酰滥用的情况，这为食品添加剂在疾病病因研究中增添了更多的未知因素［2］。因此在禁用过渡期间，过氧化苯甲酰的检验工作十分必要，可以为面粉的监督和管理提供科学依据。
    1·过氧化苯甲酰的添加作用及危害
    过氧化苯甲酰作为面粉添加剂，主要有4大功能:增白、后熟、防腐［3］及提高出粉率。过氧化苯甲酰对维生素B1、B2、C、E、K和胡萝卜素产生氧化作用，破坏了面粉的营养成分;过量食用含过氧化苯甲酰的面粉会加重肝功能不健全人群的肝脏负担，短期过量食用易产生恶心、头晕、神经衰弱等症状，长期过量食用会严重损坏肝脏［4］。《食品添加剂使用标准》(GB 2760－2007)［5］规定，面粉中过氧化苯甲酰的最大使用量为0.06 g/kg。含过氧化苯甲酰的粉尘会刺激粘膜，与皮肤和眼睛接触会引起炎症;面粉加工企业工作场所空气中过氧化苯甲酰的时间加权平均容许浓度(PC－TWA)是5 mg/m3［6］。过氧化苯甲酰还会产生自由基，损伤DNA，致突变和致肿瘤等作用［7］。
    2·过氧化苯甲酰检验方法
    目前国内外有很多关于面粉中过氧化苯甲酰含量检验方法的研究报道，大致可分为化学分析法、光谱法、色谱法、质谱法和电化学法5大类。我国制定的国家标准检验方法有氧化还原滴定法［8］、气相色谱法［9］和高效液相色谱法［10］3类。
    2.1化学分析法在过氧化苯甲酰检验中的应用
    2.1.1定性分析法用3%冰乙酸石油醚溶液提
    取面粉中的过氧化苯甲酰，观察上清液颜色，若上清液呈现淡黄绿色，可判定面粉中过氧化苯甲酰含量较少或没有，若略微呈现淡黄绿色，则面粉中过氧化苯甲酰含量一般在0.05～0.07 g/kg之间，若无色，则面粉中过氧化苯甲酰含量超量［11］。此法无法准确定性，可粗略估算出过氧化苯甲酰的添加量。
    2.1.2氧化还原滴定法《食品添加剂稀释过氧
    化苯甲酰》(GB 19825－2005)的氧化还原滴定法［8］具有操作简单，测定快速的特点，但存在终点提前的缺点;路纯明［12］改进碘量法用柠檬酸作过氧化苯甲酰与碘化钾反应的催化剂，维持溶液的酸度为中性或弱酸性，测定过氧化苯甲酰纯品和稀释的过氧化苯甲酰均有较好的精密度和准确度，但在弱碱反应条件下测定过氧化苯甲酰含量时依然存在终点不明显的缺点。刘晓庚［13］以《食品添加剂稀释过氧化苯甲酰》(GB 19825－2005)的氧化还原滴定法［14］为基础，在氧化还原体系中加入硫酸锌和碘酸钾，1mol的过氧化苯甲酰可以生成13 mol的碘，提高了反应灵敏度，该法的检测限可达0.002 g/kg，相对标准偏差为0.6%～0.8%，平均回收率达98.9%，测定结果准确可靠，和高效液相色谱法一致。
    2.2光谱法在过氧化苯甲酰检验中的应用
    2.2.1紫外分光光度法紫外分光光度法测定过
    氧化苯甲酰的方法中，常见的有过氧化苯甲酰—碘化钾—淀粉体系、过氧化苯甲酰—硫酸亚铁—邻菲罗啉体系和过氧化苯甲酰—盐酸羟胺—β环糊精体系，但方法的相对标准偏差都较大［14－17］。王瑜等［18］研究了I3－—MB—AES体系的分光光度法，用无水乙醇提取样品后进行显色测定，消除了干扰离子的影响，并且磷酸介质中背景值较低，灵敏度较高，离子络合物室温下稳定至少5 h，该法检出限为1.72×10－5mg/mL，加标回收率为92.0%～101%，相对标准偏差为1.75%～3.56%，测定结果令人满意。可成友等［19］和丁静等［20］研究了同时测定面粉中过氧化苯甲酰和苯甲酸的紫外分光光度法，但方法的线性范围不宽，相对标准偏差有时大于5%，精密度满足不了定量分析的需求。
    2.2.2荧光光度法
    在中性或弱酸性溶液中，氨存在条件下亚硫酸盐与苯胺生成强荧光物质，而过氧化苯甲酰对该荧光物质具有抑制作用，在一定范围内与荧光强度呈线性关系，另外荧光试剂还有邻苯二甲醛［21－22］。裴翠锦等［21］对反应溶剂、缓冲溶液的酸度、测定波长、反应生成荧光物质的试剂用量等条件进行了优化，发现30 min时荧光强度较大，检测线性范围为0.08～1.00μg/mL，方法检出限为0.03μg/mL，相对标准偏差为1.4%。Wei Chen等［23］研究了N－methoxy rhodamine－6G spirolactam的荧光反应系统检测过氧化苯甲酰，检测限达6 mg/kg，方法简单快速，适合在食品安全分析中应用。
    2.2.3红外光谱法
    红外光谱法用于检验过氧化苯甲酰，快速高效，灵敏度高，无污染。2011年，张志勇等［24］利用近红外光谱技术，通过向无添加剂小麦粉中添加不同量的过氧化苯甲酰粉末，制备小麦粉样本，样本在实验室放置一段时间后，采集光谱数据，通过小波变换滤除光谱噪声，用偏最小二乘法建立光谱数据与过氧化苯甲酰原始添加当量之间的模型，测定小麦粉过氧化苯甲酰的含量。由于该方法省去了样品前处理过程，为现场的快速检测提供了新途径。
    2.2.4化学发光法
    吴迎春等［25］利用过氧化苯甲酰氧化碘化钾生成碘，与鲁米诺—过氧化氢化学发光体系相耦合，建立了流动注射化学法测定面粉中过氧化苯甲酰的新方法。侯晓芳等［26］利用过氧化苯甲酰可直接氧化鲁米诺反应产生化学发光的特点设计了一个便携式仪器，以两个已知浓度的标准溶液推导待测溶液的浓度，现场仅需2 min就能快速检测，但1×10－6～1×10－5g/mL较窄的线性范围影响了实际操作的准确性;彭祥等［27］在前者基础上，采用血色素做催化剂，血色素是一种含高旋态Fe3+的羟高铁血红素，在溶液中比较稳定，能有效提高检测的灵敏度，检测限降低为6×10－11mol/L，线性范围5×10－9～5×10－7mol/L，该法简便灵敏，选择性好，干扰较小，易于推广和应用。Yang Weiping等［28］建立了一种新型毛细管微量液滴注射化学发光探测器测定面粉中的过氧化苯甲酰，方法线性范围5×10－10～1×10－6g/mL，检测限达到1.4×10－10g/mL，而相对标准偏差只有1.5%，具有灵敏，简单，快速，自动化和小型化的优点。
    2.3色谱法在过氧化苯甲酰检验中的应用
    2.3.1气相色谱法
    气相色谱法是将样品用有机溶剂(如乙醚、石油醚、乙醚—石油醚、丙酮、乙醇)提取，加入还原剂(如铁粉、碘化钾、氯化亚锡、抗坏血酸、盐酸羟胺)或在酸性条件下(如冰乙酸)将过氧化苯甲酰还原为苯甲酸，用气相色谱仪测定［9，29－34］。填充柱气相色谱法因为柱效低，分离效果差，样品峰和溶剂峰拖尾严重，结果重现性不好，应用已不多;而毛细管气相色谱法由于柱效高，研究的较多，杨玉帅等［34］用无水乙醇提取，盐酸羟胺还原，经DB－17弹性石英毛细管柱分离，氢火焰离子化检测器检测，检出限为0.001 g/L，线性范围0.002～0.2g/L，但样品的预处理采用两次超声，操作繁琐;王艳芳等［35］对《小麦粉中过氧化苯甲酰的测定方法》(GB/T 18415－2001)［9］进行了改进，样品和萃取剂用量按比例减少至1/5，具塞三角瓶改为具塞玻璃试管，磁力搅拌器改为恒温振荡器，旋转时间缩短1/2，用石英毛细管柱HJRT柱分离，进样量改为1μL，检出限为10－12g/s，线性范围0.01～0.1 g/L，但2 h的样品预处理时间较长。综上所述，气相色谱法的样品前处理步骤繁多，操作复杂，耗费试剂，且分析时间长，容易引入误差，难以受到检验人员的重视。
    2.3.2高效液相色谱法
    近几年用高效液相色谱法检测过氧化苯甲酰的报道越来越多，大多数是将样品提取的过氧化苯甲酰还原为苯甲酸后测定，常用的还原剂有碘化钾、盐酸羟胺、亚铁氰化钾、铁粉和硫代硫酸钠等［36－41］。碘化钾还原生成的碘会腐蚀色谱柱和检测器，色谱峰严重拖尾，影响苯甲酸的出峰;盐酸羟胺作为还原剂，过氧化苯甲酰反应生成苯甲酸的转化率低于67%，且回收率不稳定;亚铁氰化钾具有毒性，对环境有污染;铁粉作为还原剂，检验周期较长，操作比较繁琐;硫代硫酸钠作为还原剂，转化率都在99%左右，无论是以过氧化苯甲酰还是以苯甲酸作标准，回收率均在95%～99%之间，结果较为理想。最近文献报道［42－44］，用甲醇、丙酮、乙醇等有机溶剂作提取剂，高效液相色谱法同时测定面粉中的过氧化苯甲酰和苯甲酸。甲醇提取苯甲酸效果不佳，苯甲酸低浓度时相对标准偏差较大，重现性差;丙酮作提取剂时丙酮的色谱峰与苯甲酸的色谱峰部分叠加，导致苯甲酸的平均回收率低于过氧化苯甲酰;乙醇无毒无害，既能溶解过氧化苯甲酰和苯甲酸，又不会引进脂溶性杂质，是理想的提取溶剂。张艳等［44］采用乙醇直接提取，样品无需还原直接测定。由于苯甲酸在酸性流动相条件下灵敏度较高，选择甲醇∶0.05%磷酸水溶液(80∶20)为流动相，测定波长235.5 nm，结果线性范围是0～20μg/mL，平均回收率95.6%～104.2%，相对标准偏差0.70%～3.03%，符合微量分析的要求，且能快速对面粉中的过氧化苯甲酰和苯甲酸同时测定。
    2.3.3离子色谱法
    离子色谱测定过氧化苯甲酰，实际上是通过氧化还原反应把样品中的过氧化苯甲酰还原为苯甲酸进行测定。冯吉等［45］采用固相萃取样品中苯甲酸和溴酸盐，在离子色谱上用AS23柱分离后进行电导检测，在淋洗液中加入适量的极性有机溶剂如甲醇，缩短了苯甲酸的保留时间并改善峰形的不对称性，由苯甲酸含量计算过氧化苯甲酰含量，检出限为0.5 mg/kg，线性范围5～90μg/mL，是检测面粉中过氧化苯甲酰又一行之有效的方法。
    2.3.4毛细管电泳法
    毛细管电泳法是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物，广义上讲仍属于色谱技术。王全等［46］建立一种测定面粉中过氧化苯甲酰相对简单的高效毛细管电泳法，先将面粉用甲醇超声提取，过滤后直接进样分析，进样时间选择为15 s，避免了进样时间的增加而导致待测组分和其它杂质分离度减小，谱峰展宽和基线不稳，测定线性范围0.002～0.012 g/L，最低检测限为2 mg/L，该法样品简单预处理后可直接进样，缩短了分析周期，重现性好。
    2.4质谱法在过氧化苯甲酰检验中的应用
    2.4.1气相色谱质谱法
    周海梅等［47］和周敏等［48］用气相色谱质谱法测定面粉中过氧化苯甲酰的含量，通过质谱图直观的判断苯甲酸(过氧化苯甲酰)的存在，质谱检测器选择离子扫描检测，避免了样品中其它组分的干扰，定性定量更可靠，结果准确，灵敏度高。
    2.4.2高效液相色谱质谱法
    日本的Yukiko AbeOnishi等［49］建立了高效液相色谱质谱法，采用梯度洗脱C18柱同时检测面粉中的过氧化苯甲酰和苯甲酸，过氧化苯甲酰回收率96.0%～99.3%，检出限0.7μg/g，检测的样品都用气相色谱质谱法进行验证，方法比较一致。
    2.5电化学法在过氧化苯甲酰检验中的应用
    2.5.1电位分析法
    电位分析法是通过测量被测溶液组成的化学电池的电池电动势(电位)来求得被测组分的浓度。王建明［50］确立了一种以甲苯为溶剂测定过氧化苯甲酰中苯甲酸的电位滴定法，根据样品中苯甲酸的含量改变标准滴定溶液的浓度来控制滴定剂体积，测定过氧化苯甲酰工业生产中的副产物苯甲酸，回收率为98%～102%，相对标准偏差小于1%。该法通过适当的样品前处理，用来间接测定面粉中的过氧化苯甲酰。
    2.5.2伏安法
    伏安法是测量电解过程中得到的电流—电压曲线进行分析的方法。王赪胤等［51］研究了以二氯甲烷为萃取剂，二氯甲烷—乙酸为底液，四丁基高氯酸铵为支持电解质，玻碳电极为工作电极，采用示差脉冲伏安法测定面粉中过氧化苯甲酰。过氧化苯甲酰的阴极峰电位为－0.045 V，峰电流与过氧化苯甲酰浓度在2.5×10－6～1.0×10－4mol/L之间，线性关系良好，检出限为2.5×10－7mol/L。
    2.5.3示波极谱法
    杨爱琴等［52］和阙香宝等［53］利用示波极谱法测定面粉中过氧化苯甲酰，将过氧化苯甲酰还原为苯甲酸，苯甲酸在0.3 mol/LNaCl—1.2 mol/L NaOH底液中，经浓硝酸和浓硫酸作用后于－0.70 V左右出现一灵敏的导数波，该方法精密度和准确度均较好，但样品处理时温度要控制在70～80℃，防止苯甲酸因温度过高而挥发。杨爱琴等［52］在萃取剂乙醚中滴加乙醇，有效地解决了乙醚萃取面粉时发生的乳化现象。
    3·结语
    综上所述，在实际检验工作中，应根据样品的数量，过氧化苯甲酰的含量，仪器设备情况和对检验的特殊要求等，选择合适的分析方法。样品前处理要避免样品的损失，减少操作步骤。
    目前检测面粉中过氧化苯甲酰含量的方法中，化学分析法操作简单，但检出限较高，只适用于高含量样品的检测。倍数滴定法灵敏度高，能满足微量分析的要求;分光光度法仪器简单，测定快速，但线性关系不理想;荧光光度法对试剂纯度要求较高，操作中要防止荧光杂质的干扰;红外光谱法在基层应用极少;化学发光法灵敏度高，成本低廉，容易推广;气相色谱法操作繁琐，分析费时;高效液相色谱法前处理简单，结果稳定，重现性好，成为检验人员的首选方法;离子色谱法和毛细管电泳法不易普及;色谱质谱联用法仪器昂贵，成本很高;电位分析法简单快捷，仪器轻巧，自动化程度高，值得重点研究;伏安法为获良好重现性，工作电极的清洗、抛光、预极化十分重要;示波极谱法由于汞的毒性，应用较少。
    国家标准气相色谱法和高效液相色谱法都是以测定的苯甲酸的量乘以0.992推导出过氧化苯甲酰的添加量，或直接测定过氧化苯甲酰的残留量，结果均不全面。过氧化苯甲酰添加进面粉后会部分分解为苯甲酸，因此国标法将苯甲酸的含量归结为过氧化苯甲酰的量，这样处理有不妥之处，苯甲酸本身也是一种添加剂，不能确保全部由过氧化苯甲酰分解而来;分别测定过氧化苯甲酰的残留量和苯甲酸的含量，结果更明确，检验指标更科学可靠。

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