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摘要[目的]建立反相离子对液相色谱-二极管阵列检测器测定红薯粉条中溴酸钾的分析方法。[方法]样品以超纯水超声波提取，加入甲醇混合后离心，取上清液微孔滤膜过滤作为供试品液。使用Waters Symmetry shieldTM RP18色谱柱，以甲醇∶水（含4.0 mmol/L 柠檬酸与0.5 mmol/L十六烷基三甲基溴化铵溶液，pH为4.5）40∶60（V/V）为流动相，二极管阵列检测器扫描检测，以保留时间和190～400 nm光谱定性，210 nm波长下溴酸钾峰面积定量。[结果]溴酸钾在5.135～ 513.500 μg/mL濃度范围内线性关系良好，相关系数大于0.999，方法回收率在83.5%～88.5%，检出限为0.9 mg/kg，定量限为2.5 mg/kg。[结论]该方法简单、快速、可靠、灵敏、高效，可用于红薯粉条中溴酸钾的分析检测。
关键词溴酸钾；反相离子对液相色谱；二极管阵列检测器；红薯粉条
中图分类号TS207.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2017）10-0088-03
Determination of Potassium Bromate in Sweet Potato Vermicelli by Ionpair RPHPLC with Diode Array Detector
XIE Jiaqi，LUO Yuyang，WU Zejun* et al（Zhuzhou Institute for Food and Drug Control，Zhuzhou，Hunan 412000）
Abstract[Objective] To establish a method for determination of potassium bromate in sweet potato vermicelli by ionpair RPHPLC with diode array detector. [Method] The samples were extracted with ultra pure water by ultrasonic，mixed with methanol and centrifuged，supernatant solution was filtrated by microporous membrane as tested solution. The separation and determination were based on a Waters Symmetry shieldTM RP18 column with UV detector at 210 nm and methanol∶liquid （40∶60） of 4.0 mmol/L citric acid at 0.5 mmol/L hexadecyltrimethylammonium bromide（pH 4.5） as mobile phase. [Result] The calibration curve was linear in the range of 5.135 to 513.500 μg/mL and the correlation coefficients were greater than 0.999，while the recovery was from 83.5% to 88.5%. The limit of detection （LOD） and the limit of quantitation （LOQ） were 0.9 mg/kg and 2.5 mg/kg separately in this method. [Conclusion] The method is simple，rapid，reliable，sensitive and efficient，and can be used for the detection of potassium bromate in sweet potato vermicelli.
Key wordsPotassium bromate；Ionpair reversed phase liquid chromatography；Diode array detector；Sweet potato vermicelli
溴酸钾是一种强氧化剂，能有效增强面团的弹性以及韧性，改善口感[1]。近年来的研究表明，溴酸钾会损害人的中枢神经、血液及肾脏，国际癌症研究机构也已将该化合物列为致癌物质[2-3]。我国卫生部在2005年明令禁止使用面粉处理剂溴酸钾[4]。为降低成本，不法企业常以玉米淀粉等为原料伪制红薯粉条，为了改善其品质，在加工过程中仍然存在违法添加溴酸钾作为强筋剂的现象。
目前，溴酸钾的检测方法主要有分光光度法[5-6]、气相色谱法[7] 、电化学分析法、液相色谱法和离子色谱法等[8-10]，尚无红薯粉条中溴酸钾的检测方法。现有溴酸钾的检测方法有一定的局限性，如分光光度法和电化学分析法存在专属性不强的缺点；气相色谱法测定目标物不是以溴酸根形式存在的溴酸钾，而是溴化物，因而准确定性有待进一步验证[4]；液相色谱-柱后衍生法检测操作相对繁琐，且仪器成本高；液相色谱-紫外检测器检测虽然经济实惠，却存在专属性不强的劣势；离子色谱法仪器价格较高，目前国内尚未普及，因此不利于多数检验机构采用。笔者选用反相离子对液相色谱法，直接测定溴酸根，并采用二极管阵列（DAD）检测器，操作步骤相对简单，灵敏度高、专属性强、结果对红薯粉条中的溴酸钾进行了定性鉴别。
1材料与方法
1.1材料甲醇为高效液相色谱（HPLC）级，美国Fisher公司；柠檬酸为分析纯，国药集团；十六烷基三甲基溴化铵为离子对试剂，国药集团；溴酸钾（纯度为 99.90%～100.10%），西陇化工公司；水为实验室自制超纯水。 Agilent 1260液相色谱议，配备 DAD 检测器，Open Lab 数据处理系统，美国Agilent公司；KQ5200DE超声波清洗器，昆山市超声仪器公司。
1.2色谱条件
色谱柱为Waters Symmetry shieldTM RP18（150.0 mm×3.9 mm，5.0 μm）；流动相A为甲醇，B为pH4.5的水溶液，其中含4.0 mmol/L柠檬酸与0.5 mmol/L十六烷基三甲基溴化铵，A、B两相体积比为40∶60；流速为0.8 mL/min；进样体积为20 μL；柱温为35 ℃；检测条件：DAD检测器扫描波长范围190～400 nm，定量波长210 nm。
1.3溶液配制精密称取溴酸钾对照品适量，置于容量瓶内，用超纯水溶解并稀释成浓度为1.0 mg/mL，作为对照品储备溶液。分别吸取不同体积的标准储备液用超纯水稀释定容配制成浓度为 0、5、10、20、50、100、200、500 μg/mL的系列标准溶液，依次注入色谱系统。以溴酸钾的响应值对相应的浓度作图，绘制工作曲线。
1.4样品处理
称取6.0 g红薯粉条样品于具塞三角瓶中，准确加入20 mL超纯水，混匀，超声波提取30 min，加入10 mL甲醇，混合2 min。转入离心管中，以8 000 r/min离心5 min，过滤上清液，浓缩定容至2 mL。经0.45 μm孔径滤膜过滤后，进样分析。
2结果与分析
2.1前处理过程优化
通过优化红薯粉条中溴酸钾的提取条件，使红薯粉条中淀粉及其他杂质得到有效的去除，提高检测的灵敏度和准确度。该试验分别取空白样品适量，考察了超声波提取与振摇提取对试验结果的影响，2种方法均能从样品中提取出溴酸钾，但是振摇提取所用时间较长，提取效率较低，而超声波提取能有效提取红薯粉条中的溴酸钾，且提取效率高，确定为最佳提取方法。2种提取方法对溴酸钾提取效果的影响见表1。
2.2色谱条件优化
采用反相离子对色谱技术，以不同离子对试剂与甲醇作为流动相，考察不同种类离子对试剂、离子对试剂浓度、流动相pH及有机改性剂比例等参数对试验结果的影响，优化试验条件。结果表明，离子对试剂的种类和添加浓度对分离的影响尤为显著，十六烷基三甲基溴化铵能比较容易地与溴酸根结合而成离子对。该试验考察了0.2、0.5、1.0、2.0、3.0 mmol/L浓度的十六烷基三甲基溴化铵溶液对峰形、分离度等的影响，同时综合考虑到柱效及柱子的使用寿命，最终确定离子对试剂的浓度为0.5 mmol/L，在该条件下，色谱峰形理想，检测灵敏度高。试验还考察了不同pH对分离效果的影响，结果表明，pH为4.5时，出峰时间适宜，峰形较好，pH偏高或偏低会出现拖尾、出峰时间严重滞后等问题。同时，在流动相中加入4.0 mmol/L 的柠檬酸，可抑制弱酸根阴离子形成离子对。
2.3最佳检测波长根据试验要求，将溴酸根离子与选定的离子对试剂结合，考察其最佳检测波长。综合考虑各种因素，最终确定其检测波长为210 nm。
2.4专属性试验
将溴酸钾对照品溶液、空白样品以及空白样品加标溶液分别进样，试验结果表明，红薯粉条样品加标溶液与对照品溶液的色谱峰保留时间、DAD扫描光谱图一致，空白样品在相应的保留时间无明显色谱峰。
2.5线性范围、相关系数和检出限
在选定的最佳色谱条件下，配制一系列不同浓度的溴酸钾标准溶液，以溴酸根离子的峰面积（Y）对溴酸钾的浓度（X，μg/mL） 绘制标准曲线，线性方程为Y=4.091 6X-3.980 3，R2=0.999 6。结果表明，在 5.135～513.500 μg/mL 范围内，具有良好的线性关系，符合定量要求。在该试验选定的最佳检测条件下，取空白样品适量，添加溴酸钾的对照品溶液制备成适当溶度的空白样品加标溶液，测其信噪比（RSN），以检出限RSN=3，定量限RSN=10计，计算出溴酸钾的检出限为0.9 mg/kg，定量限为2.5 mg/kg。
2.6稳定性
取空白红薯粉条样品溶液，加一定体积溴酸钾对照品，依法制备成样品加标溶液，分别于制备后的0、2、4、6、8、12 h进样测定，记录谱图，计算相对标准偏差，结果得目标物的峰面积相对标准偏差（RSD）为4.9% 。
2.7精密度及回收率
取适当浓度的对照品溶液，连续进样5针，记录色谱图，计算峰面积相对标准偏差。试验结果表明，溴酸钾峰面积相对标准偏差（RSD）为1.9%。
精密移取3种不同浓度的对照品溶液各3份，分别加入6.0 g空白样品的具塞三角瓶内，按上述样品处理方法制备空白样品加标溶液，进样测定，计算回收率，效果见表2。空白样品和添加了溴酸钾的样品色谱图见图3、4、5。
2.8其他离子在同一条件下的影响
该试验选择了与溴酸根结构相同的氯酸根和碘酸根作为干扰离子对该方法进行验证，在相同条件下进行了试验。結果表明，碘酸根、氯酸根、溴酸根三者分离效果良好，无干扰。
2.9样品含量测定
取样品，按前处理优化条件制备样品溶液，对市场上收集的8批次红薯粉条样品进行检测。结果表明，3批样品在与对照品色谱峰相对应保留时间附近出现了色谱峰，其中1批样品与对照品DAD扫描光谱图一致，2批样品与对照品DAD扫描光谱图不一致（图7、8）。液相色谱-紫外检测器检测溴酸钾在相同保留时间色谱峰存在杂质干扰，采用保留时间结合DAD扫描光谱定性鉴别，可有效地排除杂质干扰。含量测定结果表明，8批红薯粉条中有7批未检出溴酸钾，1批检出溴酸钾，其含量为7.8 mg/kg。
3结论
反相离子对液相色谱法测定红薯粉条中的溴酸钾，操作方法简单、重复性好、灵敏度高、回收率高，能有效排除杂质干扰，专属性强，能满足红薯粉条等食品中非法添加溴酸钾的定性定量检测。该试验建立的检测方法为
政府监管部门对红薯粉条的质量监控，提供了准确可靠的技术支撑；同时对严厉打击食品非法添加行为，确保人民群众的饮食安全具有非常重要的意义。
参考文献
[1]
徐琴，李静梅，杨秀兰，等.小麦粉中溴酸钾定量测定方法及我国小麦粉溴酸钾含量的检测[J].中国粮油学报，2007，22（3）：154-157.
[2] 唐黎标.面粉添加剂溴酸钾的危害及替代品研究[J].现代面粉工业，2016（1）：23-24.
[3] 戴骐，林晓娜，邹学权，等.微波萃取-HPLC-ICPMS联用技术在面米制品及膨化食品溴形态分析中的确证研究[J].食品科技，2014，39（5）：282-287.
关键词溴酸钾；反相离子对液相色谱；二极管阵列检测器；红薯粉条
中图分类号TS207.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2017）10-0088-03
Determination of Potassium Bromate in Sweet Potato Vermicelli by Ionpair RPHPLC with Diode Array Detector
XIE Jiaqi，LUO Yuyang，WU Zejun* et al（Zhuzhou Institute for Food and Drug Control，Zhuzhou，Hunan 412000）
Abstract[Objective] To establish a method for determination of potassium bromate in sweet potato vermicelli by ionpair RPHPLC with diode array detector. [Method] The samples were extracted with ultra pure water by ultrasonic，mixed with methanol and centrifuged，supernatant solution was filtrated by microporous membrane as tested solution. The separation and determination were based on a Waters Symmetry shieldTM RP18 column with UV detector at 210 nm and methanol∶liquid （40∶60） of 4.0 mmol/L citric acid at 0.5 mmol/L hexadecyltrimethylammonium bromide（pH 4.5） as mobile phase. [Result] The calibration curve was linear in the range of 5.135 to 513.500 μg/mL and the correlation coefficients were greater than 0.999，while the recovery was from 83.5% to 88.5%. The limit of detection （LOD） and the limit of quantitation （LOQ） were 0.9 mg/kg and 2.5 mg/kg separately in this method. [Conclusion] The method is simple，rapid，reliable，sensitive and efficient，and can be used for the detection of potassium bromate in sweet potato vermicelli.
Key wordsPotassium bromate；Ionpair reversed phase liquid chromatography；Diode array detector；Sweet potato vermicelli
溴酸钾是一种强氧化剂，能有效增强面团的弹性以及韧性，改善口感[1]。近年来的研究表明，溴酸钾会损害人的中枢神经、血液及肾脏，国际癌症研究机构也已将该化合物列为致癌物质[2-3]。我国卫生部在2005年明令禁止使用面粉处理剂溴酸钾[4]。为降低成本，不法企业常以玉米淀粉等为原料伪制红薯粉条，为了改善其品质，在加工过程中仍然存在违法添加溴酸钾作为强筋剂的现象。
目前，溴酸钾的检测方法主要有分光光度法[5-6]、气相色谱法[7] 、电化学分析法、液相色谱法和离子色谱法等[8-10]，尚无红薯粉条中溴酸钾的检测方法。现有溴酸钾的检测方法有一定的局限性，如分光光度法和电化学分析法存在专属性不强的缺点；气相色谱法测定目标物不是以溴酸根形式存在的溴酸钾，而是溴化物，因而准确定性有待进一步验证[4]；液相色谱-柱后衍生法检测操作相对繁琐，且仪器成本高；液相色谱-紫外检测器检测虽然经济实惠，却存在专属性不强的劣势；离子色谱法仪器价格较高，目前国内尚未普及，因此不利于多数检验机构采用。笔者选用反相离子对液相色谱法，直接测定溴酸根，并采用二极管阵列（DAD）检测器，操作步骤相对简单，灵敏度高、专属性强、结果对红薯粉条中的溴酸钾进行了定性鉴别。
1材料与方法
1.1材料甲醇为高效液相色谱（HPLC）级，美国Fisher公司；柠檬酸为分析纯，国药集团；十六烷基三甲基溴化铵为离子对试剂，国药集团；溴酸钾（纯度为 99.90%～100.10%），西陇化工公司；水为实验室自制超纯水。 Agilent 1260液相色谱议，配备 DAD 检测器，Open Lab 数据处理系统，美国Agilent公司；KQ5200DE超声波清洗器，昆山市超声仪器公司。
1.2色谱条件
色谱柱为Waters Symmetry shieldTM RP18（150.0 mm×3.9 mm，5.0 μm）；流动相A为甲醇，B为pH4.5的水溶液，其中含4.0 mmol/L柠檬酸与0.5 mmol/L十六烷基三甲基溴化铵，A、B两相体积比为40∶60；流速为0.8 mL/min；进样体积为20 μL；柱温为35 ℃；检测条件：DAD检测器扫描波长范围190～400 nm，定量波长210 nm。
1.3溶液配制精密称取溴酸钾对照品适量，置于容量瓶内，用超纯水溶解并稀释成浓度为1.0 mg/mL，作为对照品储备溶液。分别吸取不同体积的标准储备液用超纯水稀释定容配制成浓度为 0、5、10、20、50、100、200、500 μg/mL的系列标准溶液，依次注入色谱系统。以溴酸钾的响应值对相应的浓度作图，绘制工作曲线。
1.4样品处理
称取6.0 g红薯粉条样品于具塞三角瓶中，准确加入20 mL超纯水，混匀，超声波提取30 min，加入10 mL甲醇，混合2 min。转入离心管中，以8 000 r/min离心5 min，过滤上清液，浓缩定容至2 mL。经0.45 μm孔径滤膜过滤后，进样分析。
2结果与分析
2.1前处理过程优化
通过优化红薯粉条中溴酸钾的提取条件，使红薯粉条中淀粉及其他杂质得到有效的去除，提高检测的灵敏度和准确度。该试验分别取空白样品适量，考察了超声波提取与振摇提取对试验结果的影响，2种方法均能从样品中提取出溴酸钾，但是振摇提取所用时间较长，提取效率较低，而超声波提取能有效提取红薯粉条中的溴酸钾，且提取效率高，确定为最佳提取方法。2种提取方法对溴酸钾提取效果的影响见表1。
2.2色谱条件优化
采用反相离子对色谱技术，以不同离子对试剂与甲醇作为流动相，考察不同种类离子对试剂、离子对试剂浓度、流动相pH及有机改性剂比例等参数对试验结果的影响，优化试验条件。结果表明，离子对试剂的种类和添加浓度对分离的影响尤为显著，十六烷基三甲基溴化铵能比较容易地与溴酸根结合而成离子对。该试验考察了0.2、0.5、1.0、2.0、3.0 mmol/L浓度的十六烷基三甲基溴化铵溶液对峰形、分离度等的影响，同时综合考虑到柱效及柱子的使用寿命，最终确定离子对试剂的浓度为0.5 mmol/L，在该条件下，色谱峰形理想，检测灵敏度高。试验还考察了不同pH对分离效果的影响，结果表明，pH为4.5时，出峰时间适宜，峰形较好，pH偏高或偏低会出现拖尾、出峰时间严重滞后等问题。同时，在流动相中加入4.0 mmol/L 的柠檬酸，可抑制弱酸根阴离子形成离子对。
2.3最佳检测波长根据试验要求，将溴酸根离子与选定的离子对试剂结合，考察其最佳检测波长。综合考虑各种因素，最终确定其检测波长为210 nm。
2.4专属性试验
将溴酸钾对照品溶液、空白样品以及空白样品加标溶液分别进样，试验结果表明，红薯粉条样品加标溶液与对照品溶液的色谱峰保留时间、DAD扫描光谱图一致，空白样品在相应的保留时间无明显色谱峰。
2.5线性范围、相关系数和检出限
在选定的最佳色谱条件下，配制一系列不同浓度的溴酸钾标准溶液，以溴酸根离子的峰面积（Y）对溴酸钾的浓度（X，μg/mL） 绘制标准曲线，线性方程为Y=4.091 6X-3.980 3，R2=0.999 6。结果表明，在 5.135～513.500 μg/mL 范围内，具有良好的线性关系，符合定量要求。在该试验选定的最佳检测条件下，取空白样品适量，添加溴酸钾的对照品溶液制备成适当溶度的空白样品加标溶液，测其信噪比（RSN），以检出限RSN=3，定量限RSN=10计，计算出溴酸钾的检出限为0.9 mg/kg，定量限为2.5 mg/kg。
2.6稳定性
取空白红薯粉条样品溶液，加一定体积溴酸钾对照品，依法制备成样品加标溶液，分别于制备后的0、2、4、6、8、12 h进样测定，记录谱图，计算相对标准偏差，结果得目标物的峰面积相对标准偏差（RSD）为4.9% 。
2.7精密度及回收率
取适当浓度的对照品溶液，连续进样5针，记录色谱图，计算峰面积相对标准偏差。试验结果表明，溴酸钾峰面积相对标准偏差（RSD）为1.9%。
精密移取3种不同浓度的对照品溶液各3份，分别加入6.0 g空白样品的具塞三角瓶内，按上述样品处理方法制备空白样品加标溶液，进样测定，计算回收率，效果见表2。空白样品和添加了溴酸钾的样品色谱图见图3、4、5。
2.8其他离子在同一条件下的影响
该试验选择了与溴酸根结构相同的氯酸根和碘酸根作为干扰离子对该方法进行验证，在相同条件下进行了试验。結果表明，碘酸根、氯酸根、溴酸根三者分离效果良好，无干扰。
2.9样品含量测定
取样品，按前处理优化条件制备样品溶液，对市场上收集的8批次红薯粉条样品进行检测。结果表明，3批样品在与对照品色谱峰相对应保留时间附近出现了色谱峰，其中1批样品与对照品DAD扫描光谱图一致，2批样品与对照品DAD扫描光谱图不一致（图7、8）。液相色谱-紫外检测器检测溴酸钾在相同保留时间色谱峰存在杂质干扰，采用保留时间结合DAD扫描光谱定性鉴别，可有效地排除杂质干扰。含量测定结果表明，8批红薯粉条中有7批未检出溴酸钾，1批检出溴酸钾，其含量为7.8 mg/kg。
3结论
反相离子对液相色谱法测定红薯粉条中的溴酸钾，操作方法简单、重复性好、灵敏度高、回收率高，能有效排除杂质干扰，专属性强，能满足红薯粉条等食品中非法添加溴酸钾的定性定量检测。该试验建立的检测方法为
政府监管部门对红薯粉条的质量监控，提供了准确可靠的技术支撑；同时对严厉打击食品非法添加行为，确保人民群众的饮食安全具有非常重要的意义。
参考文献
[1]
徐琴，李静梅，杨秀兰，等.小麦粉中溴酸钾定量测定方法及我国小麦粉溴酸钾含量的检测[J].中国粮油学报，2007，22（3）：154-157.
[2] 唐黎标.面粉添加剂溴酸钾的危害及替代品研究[J].现代面粉工业，2016（1）：23-24.
[3] 戴骐，林晓娜，邹学权，等.微波萃取-HPLC-ICPMS联用技术在面米制品及膨化食品溴形态分析中的确证研究[J].食品科技，2014，39（5）：282-287.