澱粉‑碘化鉀試劑及其製備方法、試紙、試劑盒及麵粉中過氧化苯甲醯的半定量檢測方法與流程
2023-09-20 17:56:25 3
本發明涉及食品安全檢測領域，更具體地，涉及澱粉-碘化鉀試劑及其製備方法、試紙、試劑盒及麵粉中過氧化苯甲醯的半定量檢測方法。
背景技術：
過氧化苯甲醯是一種略帶刺激性氣味的白色粉末，具有強氧化性。它能與麵粉中的水相互作用，產生活性氧和苯甲酸；產生的活性氧能與引起麵粉偏黃的胡蘿蔔素和葉黃素中的共軛雙鍵發生氧化還原反應，進而起到增白麵粉的作用；產生的苯甲酸能夠抑制蛋白酶的活性和微生物的繁殖，發揮延長麵粉保質期的作用，但是人體攝入過量的苯甲酸會損傷肝臟。麵粉中過量的過氧化苯甲醯加熱後會形成苯自由基，與羥基形成苯酚，引起神經衰弱、頭暈乏力等。此外，過氧化苯甲醯能刺激人體上呼吸道，對皮膚有刺激及致敏作用。
由於過氧化苯甲醯的危害，歐盟等國家已於1997年禁止將過氧化苯甲醯作為食品添加劑使用。我國小麥粉國家標準(GB/T 1355-2005(報批稿))中規定不得添加過氧化苯甲醯作為增白劑。衛生部等部門在2011年3月1日正式發布公告，撤銷食品添加劑過氧化苯甲醯，自2011年5月1日起，禁止生產、在麵粉中添加過氧化苯甲醯作為食品添加劑。因此，麵粉中過氧化苯甲醯含量測定對食品安全和人體健康具有重要意義。
目前常用的過氧化苯甲醯的檢測方法有氣相色譜法、液相色譜法和高效液相色譜法等，雖然這些方法具有檢測靈敏度高和重複性好等優點，但是其存在樣品前處理複雜、耗時耗力、檢測成本高且依賴專業技術人員等問題，且不能用於現場快速檢測以及家庭中麵粉品質鑑定。因此，有必要提供一種簡便、快速、經濟的用於麵粉中過氧化苯甲醯的檢測方法。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種簡便、高效、經濟的用於麵粉中過氧化苯甲醯的檢測方法，解決麵粉中過氧化苯甲醯的檢測問題。
為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提供一種澱粉-碘化鉀試劑的製備方法，該製備方法包括如下步驟：
(1)澱粉處理：對澱粉進行脫脂氧化處理；
(2)試劑配製：將步驟(1)得到的澱粉與冷水混合，再與超過90℃的熱水混合，加熱至澄清後降溫，待溫度降至45-55℃時，加入碳酸氫鈉和碳酸鈉形成緩衝體系，再加入碘化鉀並混合均勻。
根據本發明的第二方面，提供一種依據本發明方法製備的澱粉-碘化鉀試劑。
根據本發明的第三方面，提供一種澱粉-碘化鉀試紙，所述試紙通過以下方法製得：
將濾紙浸入本發明提供的所述的澱粉-碘化鉀試劑中，潤溼並真空乾燥；所述濾紙優選為中速定量濾紙；所述真空乾燥的溫度不超過50℃。
根據本發明的第四方面，提供一種過氧化苯甲醯檢測試劑盒，所述試劑盒包括：(1)本發明提供的澱粉-碘化鉀試劑和/或澱粉-碘化鉀試紙；(2)過氧化苯甲醯提取溶劑；所述過氧化苯甲醯提取溶劑優選為三氯甲烷；(3)可選的標準比色卡；(4)可選的濾紙。
根據本發明的第五方面，提供一種麵粉中過氧化苯甲醯的半定量檢測方法，所述半定量檢測方法包括如下步驟：
(1)待測液的製備：將麵粉樣品溶解於提取液中，振蕩後高速離心，上清液作為待測液；所述提取液優選為三氯甲烷；
(2)半定量檢測：將所述待測液滴加到上述的澱粉-碘化鉀試紙上，然後與標準比色卡比對，獲得麵粉樣品中過氧化苯甲醯的含量；
可選的，該方法還包括製作標準比色卡：首先，配置不同質量-體積濃度的過氧化苯甲醯標準品溶液，然後，分別滴加到上述澱粉-碘化鉀試紙上，依據顯色結果製作標準比色卡；所述不同質量-體積濃度的過氧化苯甲醯溶液的濃度範圍優選為0.02-2.5g/L。
本發明的澱粉-碘化鉀試紙的製備簡便，保存要求低且保質期長，可用於體系中過氧化苯甲醯的檢測。本發明提供的過氧化苯甲醯的檢測方法可以實現麵粉中過氧化苯甲醯的檢測，檢測限為0.02g/L，檢測過程簡便快捷，可以實現快速、現場檢測麵粉中的過氧化苯甲醯。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
通過結合附圖對本發明示例性實施方式進行更詳細的描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯。
圖1為本發明的澱粉-碘化鉀試劑/試紙用於麵粉中過氧化苯甲醯檢測的化學原理圖。
圖2a和圖2b為根據本發明一個實施例製作的澱粉-碘化鉀試紙用於檢測過氧化苯甲醯的驗證試驗圖。
圖3為不同pH值的緩衝體系對澱粉-碘化鉀試紙顯色影響的對比圖。
圖4a-圖4d為不同用紙製備的澱粉-碘化鉀試紙的顯色對比圖。
圖5示出了根據本發明提供的澱粉-碘化鉀試紙對不同濃度過氧化苯甲醯的檢測顯色圖。
圖6a-圖6c示出了麵粉中過氧化苯甲醯的檢測試驗結果。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細地描述本發明的優選實施方式。雖然附圖中顯示了本發明的優選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本發明更加透徹和完整，並且能夠將本發明的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。
根據本發明的第一方面，本發明提供一種澱粉-碘化鉀試劑的製備方法，該製備方法包括如下步驟：
(1)澱粉處理：對澱粉進行脫脂氧化處理；
(2)試劑配製：將步驟(1)得到的澱粉與冷水混合，再與超過90℃的熱水混合，加熱至澄清後降溫，待溫度降至45-55℃時，加入碳酸氫鈉和碳酸鈉形成緩衝體系，再加入碘化鉀並混合均勻。
本發明中，對澱粉進行脫脂氧化處理可以為本領域常規的方式。
在一個示例中，所述步驟(1)包括：在第一有機溶劑存在下，對澱粉進行脫脂處理，然後，在雙氧水存在下，對經過所述脫脂處理的澱粉進行氧化處理。優選所述第一有機溶劑為四氯化碳；優選所述雙氧水的質量-體積濃度為2-4％。
根據本發明，所述步驟(1)還包括將脫脂處理和氧化處理後的澱粉進行乾燥。即，在脫脂處理後和氧化處理後的澱粉均進行乾燥。
根據本發明一種具體實施方式，所述步驟(1)包括：將澱粉溶於四氯化碳中，35-45℃水浴加熱，並用玻璃棒攪拌，過濾，用四氯化碳洗滌，室溫乾燥，進行脫脂處理；將乾燥後的澱粉加入到3％雙氧水中，室溫下浸泡10-60min，過濾，並用蒸餾水洗滌，40-50℃乾燥，得到處理好的乾燥澱粉。
根據本發明，所述澱粉優選為可溶性澱粉。
根據本發明，所述超過90℃的水優選為沸水。
根據本發明，所述緩衝體系的pH值優選為9-10，所述緩衝體系是指加入碳酸氫鈉和碳酸鈉以後形成的溶液。最優選pH值為9.5，此時的澱粉-碘化鉀試紙對過氧化苯甲醯的顯色明顯，並且有利於碘化鉀的保存。所述碳酸氫鈉和碳酸鈉優選以固體形式加入。
根據本發明，所述冷水指4-25℃的水。
根據本發明，碘化鉀加入時，體系溫度優選為45℃以下。
根據本發明，步驟(2)中各組分的用量可根據需要確定，優選地，以所述澱粉的用量為1重量份，所述冷水的用量為5-40重量份；所述熱水的用量為150-250重量份；所述碳酸氫鈉的用量為0.5-2重量份；所述碳酸鈉的用量為0.1-0.5重量份；所述碘化鉀的用量為2-30重量份。
根據本發明一種具體實施方式，所述步驟(2)包括：向步驟(1)處理好的澱粉中加入冷蒸餾水，攪拌均勻，再加入沸水，攪拌，加熱至澄清透明，待水溫降至50℃時，加入碳酸氫鈉和碳酸鈉，攪拌溶解，待水溫降至45℃時，加入碘化鉀，攪拌溶解。
根據本發明的第二方面，提供一種依據本發明方法製備的澱粉-碘化鉀試劑。
根據本發明的第三方面，提供一種澱粉-碘化鉀試紙，所述試紙通過以下方法製得：將濾紙浸入本發明提供的所述的澱粉-碘化鉀試劑中，潤溼並真空乾燥；所述濾紙優選為中速定量濾紙，可商購獲得。所述真空乾燥的溫度優選不超過50℃，溫度過高將影響試紙的穩定性。
作為優選方案，所述澱粉-碘化鉀試紙的儲存方法為，將乾燥的試紙放在趕盡空氣的自封袋中避光保存。
本發明的澱粉-碘化鉀試紙的製備簡便，保存要求低且保質期長，可至少保存四個月，適合用於體系中過氧化苯甲醯的檢測。
根據本發明的第四方面，提供一種過氧化苯甲醯檢測試劑盒，所述試劑盒包括：(1)本發明提供的澱粉-碘化鉀試劑和/或澱粉-碘化鉀試紙；(2)過氧化苯甲醯提取溶劑；所述過氧化苯甲醯提取溶劑優選為三氯甲烷；(3)可選的標準比色卡；(4)可選的濾紙。
試劑盒可直接提供澱粉-碘化鉀試紙，或者提供澱粉-碘化鉀試劑和濾紙，使用時可現場製備試紙。所述濾紙優選為中速定量濾紙。
圖1示出了本發明的澱粉-碘化鉀試劑/試紙用於麵粉中過氧化苯甲醯的檢測的原理圖。
如圖1所示，本發明利用過氧化苯甲醯能夠將碘化鉀中的碘離子氧化成碘單質並且碘單質與澱粉相互結合產生特殊的顏色，進而實現對麵粉中過氧化苯甲醯的檢測。
根據本發明的第五方面，提供一種麵粉中過氧化苯甲醯的半定量檢測方法，所述半定量檢測方法包括如下步驟：
(1)待測液的製備：將麵粉樣品溶解於提取液中，振蕩後高速離心，上清液作為待測液；所述提取液優選為三氯甲烷；
(2)半定量檢測：將所述待測液滴加到上述澱粉-碘化鉀試紙上，然後與標準比色卡比對，獲得麵粉樣品中過氧化苯甲醯的含量。
所述標準比色卡可利用本發明的方法通過常規步驟製得。
可選的，本發明的半定量檢測方法還包括製作標準比色卡：首先，配置不同質量-體積濃度的過氧化苯甲醯標準品溶液，然後，分別滴加到上述澱粉-碘化鉀試紙上，依據顯色結果製作標準比色卡；所述不同質量-體積濃度的過氧化苯甲醯溶液的濃度範圍優選為0.02-2.5g/L。
根據本發明，將麵粉樣品溶解於提取液中，濃度可為0.5-5g/mL。例如，取5g麵粉,溶解於5mL的提取液，麵粉的濃度為1g/mL。
本發明的發明人發現，使用三氯甲烷作為麵粉的提取液，後續顯色更明顯，具有更好的檢測效果。
本發明提供的過氧化苯甲醯的檢測方法可以實現麵粉中過氧化苯甲醯的檢測，檢測限為0.02g/L，檢測過程簡便快捷，可以實現快速、現場檢測麵粉中的過氧化苯甲醯。
通過以下實施例對本發明進行進一步說明。以下實施例中，所用的實驗試劑和儀器如下：
儀器：天平、燒杯、玻璃棒、量筒、漏鬥、鐵架臺、鑷子、培養皿(玻璃)、真空乾燥箱；
試劑：可溶性澱粉(天津市風船化學試劑科技有限公司，分析純)，碘化鉀(天津市風船化學試劑科技有限公司，分析純)，無水碳酸鈉(天津市風船化學試劑科技有限公司，分析純)，碳酸氫鈉(天津市風船化學試劑科技有限公司，分析純)，四氯化碳(天津市贏達稀貴化學試劑廠，分析純)，30％過氧化氫(天津市風船化學試劑科技有限公司，分析純)，過氧化苯甲醯(天津市福晨化學試劑廠，分析純)，三氯甲烷(國藥集團化學試劑有限公司，分析純)；
材料：中速定量濾紙。
實施例1
本實施例涉及澱粉-碘化鉀試劑的製備。
(1)對澱粉進行脫脂氧化處理和乾燥：取1.5g澱粉，溶於50mL四氯化碳，40℃水浴加熱30min，期間不時用玻璃棒攪動，過濾，並用四氯化碳洗滌三次，室溫乾燥，進行脫脂處理；將乾燥後的澱粉加入到50mL 3％的過氧化氫溶液中，室溫下浸泡30min，過濾，並用蒸餾水洗滌五次，45℃乾燥，得到處理好的乾燥澱粉；
(2)澱粉-碘化鉀試劑配製：稱取所述處理好的乾燥澱粉0.5g於燒杯中，加入10mL冷的蒸餾水，攪拌均勻，再向燒杯中加入約90mL沸水，攪拌，將上述溶液在100℃水浴加熱至溶液澄清透明，自然冷卻，加入冷的蒸餾水，定容至100mL，待水溫降至50℃時，加入0.81g碳酸氫鈉和0.084g碳酸鈉，攪拌溶解，所述碳酸氫鈉-碳酸鈉緩衝溶液的pH值為9.5，待水溫降至45℃時，加入7g碘化鉀，攪拌溶解，即得本發明的澱粉-碘化鉀試劑。
實施例2
本實施例涉及澱粉-碘化鉀試紙的製備。
將按照實施例1的方法配製好的澱粉-碘化鉀溶液轉移至玻璃培養皿中，用鑷子鑷取一張中速定量濾紙，浸潤到溶液中，待濾紙完全潤溼後保持約30s，取出濾紙，放在乾淨的培養皿上，然後轉移至真空乾燥箱中，45℃乾燥約5h，即得所述澱粉-碘化鉀試紙。
測試例1
澱粉-碘化鉀試紙用於檢測過氧化苯甲醯的驗證試驗。
將過氧化苯甲醯溶液(濃度0.80g/L，溶劑為三氯甲烷)和空白溶液(即，僅有溶劑三氯甲烷不含過氧化苯甲醯)分別滴加到實施例2製得的澱粉-碘化鉀試紙上，觀察試紙顏色的改變情況。
圖2示出了根據本發明一個實施例的方法製作的澱粉-碘化鉀試紙用於檢測過氧化苯甲醯的驗證試驗圖。其中，圖2a為滴加空白溶液的澱粉-碘化鉀試紙，圖2b為滴加過氧化苯甲醯溶液的澱粉-碘化鉀試紙。
如圖2a和圖2b所示，當空白溶液滴加到實施例2的澱粉-碘化鉀試紙上一段時間後，試紙顏色仍為白色，說明空白溶液幾乎不與試紙相互作用；當過氧化苯甲醯溶液滴加到實施例2的澱粉-碘化鉀試紙上一段時間後，試紙顏色發生改變，呈現為赭色，表明本發明的澱粉-碘化鉀試紙對過氧化苯甲醯具有良好的響應。
測試例2
澱粉-碘化鉀試紙所需緩衝體系篩選試驗。
由於製備澱粉-碘化鉀試紙的緩衝體系對碘化鉀的穩定性，即試紙的保質期有重要影響，因此需要篩選出合適的緩衝體系；本發明利用碳酸鈉-碳酸氫鈉緩衝體系進行實驗，考察多種pH值對澱粉-碘化鉀試紙顯色和穩定性的影響。
圖3示出了不同pH值的緩衝體系對澱粉-碘化鉀試紙顯色的對比圖。其中，A組為不同pH值的緩衝體系下的空白樣品的澱粉-碘化鉀試紙顯色情況，B組為不同pH值的緩衝體系下的0.02g/L過氧化苯甲醯樣品的澱粉-碘化鉀試紙顯色情況。
如圖3所示，經對比空白樣品與低濃度過氧化苯甲醯樣品的顏色差別，pH為9.5的緩衝體系下的0.02g/L過氧化苯甲醯樣品的澱粉-碘化鉀試紙顯色最明顯，可見選擇pH為9.5的緩衝體系製備的澱粉-碘化鉀試紙對過氧化苯甲醯的顯色最理想。
將實施例2製得的澱粉-碘化鉀試紙置於排除空氣的自封袋中保存120天，進行檢測，仍與新製得的澱粉-碘化鉀試紙顯色情況一致，說明本發明的澱粉-碘化鉀試紙具有很好的穩定性。
測試例3
澱粉-碘化鉀試紙用紙對顯色結果的影響試驗。
為了考察試紙材質對顯色結果的影響，選擇中速定量濾紙和醋酸纖維素膜分別按照實施例2的方法製備澱粉-碘化鉀試紙。
圖4a-4d示出了不同用紙製備的澱粉-碘化鉀試紙的顯色對比圖。其中，圖4a為用空白溶液滴加的中速定量濾紙製備的澱粉-碘化鉀試紙，圖4b為用空白溶液滴加的醋酸纖維素膜製備的澱粉-碘化鉀試紙，圖4c為用過氧化苯甲醯溶液滴加的中速定量濾紙製備的澱粉-碘化鉀試紙，圖4d為用過氧化苯甲醯溶液滴加的醋酸纖維素膜製備的澱粉-碘化鉀試紙。
如圖4a-圖4d所示，當用空白溶液滴加到兩種材質的澱粉-碘化鉀試紙上一段時間後，圖4a和圖4b的試紙顏色均仍為白色，說明空白溶劑幾乎不與兩種試紙相互作用；當用過氧化苯甲醯溶液滴加到兩種材質的澱粉-碘化鉀試紙上一段時間後，圖4c和圖4d的試紙顏色均發生改變，但是圖4c的試紙顏色更深，說明用中速定量濾紙製備的澱粉-碘化鉀試紙顯色更明顯、均勻。此外，在本發明的試劑中使用醋酸纖維素膜製備的澱粉-碘化鉀試紙，過程中會出現明顯的粘連情況。因此，醋酸纖維素膜不適合作為本發明試紙的基紙。
測試例4
澱粉-碘化鉀試紙的檢測靈敏度試驗。
用不同濃度過氧化苯甲醯滴加實施例2製得的澱粉-碘化鉀試紙，通過試紙顏色改變情況，獲得試紙的檢測靈敏度。
圖5示出了本發明的澱粉-碘化鉀試紙對不同濃度過氧化苯甲醯的檢測顯色圖。
如圖5所示，自左向右滴加的過氧化苯甲醯溶液濃度依次為0，0.02g/L，0.05g/L，0.10g/L，0.20g/L，0.40g/L，0.80g/L，1.00g/L，1.50g/L，2.50g/L，隨著滴加到試紙上的過氧化苯甲醯溶液的濃度的增加，試紙顏色逐漸加深。
可見，本發明的澱粉-碘化鉀試紙對過氧化苯甲醯的檢測限為0.02g/L。該試紙檢測靈敏度很高。
實施例3
本實施例涉及麵粉中過氧化苯甲醯的半定量檢測方法。
(1)製作標準比色卡：採用測試例4的方法，配置不同質量-體積濃度的過氧化苯甲醯標準品溶液，然後，分別滴加到實施例2製備的澱粉-碘化鉀試紙上，室溫放置約3min，依據顯色結果製備標準比色卡；
(2)待測液的製備：稱取5.00g待檢測麵粉樣品，加入5mL三氯甲烷，充分振蕩之後高速離心，上清液作為待測液；
(3)半定量檢測：將所述待測液滴加到實施例2製備的澱粉-碘化鉀試紙上，靜置約3min，然後與標準比色卡比對，獲得麵粉樣品中過氧化苯甲醯的含量。
測試例5
麵粉中過氧化苯甲醯的檢測試驗：對已知過氧化苯甲醯含量(0.20g/kg)的麵粉樣本採用實施例3的檢測方法進行檢測，其結果如圖6a-6c所示，圖6a為空白，圖6b為提取樣，圖6c為標準樣，對比圖6a和圖6b，製備的澱粉-碘化鉀試紙對提取液中過氧化苯甲醯具有良好的響應，並且提取樣結果與相同濃度的標準過氧化苯甲醯溶液顯色基本一致(圖6b和圖6c)，說明本發明的檢測結果準確、可靠。
以上已經描述了本發明的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。