陈晓磊，邓高琼，王硕，韦柳娜，陈亨业，付海燕，兰薇*
（中南民族大学 药学院，湖北 武汉 430074）
二氧化硫类化合物是国内外允许使用的一种食品/药品添加剂，可发挥防腐、抗氧化、漂白和护色等作用，主要以亚硫酸盐的形式存在。但超过最大允许残留量的二氧化硫类化合物不仅会影响食药的质量，更会损害人体健康。因此准确、高效的二氧化硫类化合物检测方法是食品/药品质量安全的重要保障之一。本论文综述了近五年来食品/药品中二氧化硫残留量的检测新方法，分析了各种技术的优点及不足，并对其发展方向进行了展望。
二氧化硫是国内外允许使用的一种食品/药品添加剂，主要以焦亚硫酸钾、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、低亚硫酸钠等亚硫酸盐的形式添加至食品中[1, 2]，或采用硫磺熏蒸的方式对食品或中药材进行处理，从而起到漂白、防腐、抗氧化、抑制虫害及霉菌滋生等作用[3-5]。然而，过量添加以及无后续的去除过程等情况常常会造成食品、药品中的二氧化硫残留量超标，这可能引起哮喘，呼吸困难，荨麻疹，腹痛，低血压以及过敏反应等等损害消费者健康的严重后果[1, 6]。为维护人民群众切身利益，保障国民健康权益，我国制定了《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB2760-2014），规定了包括葡萄酒等食物在内的二氧化硫类化合物的用量标准，同时《中华人民共和国药典》也明确了各种中药材中其最大允许残留量，并且规定了二氧化硫残留量检测的标准方法。这些标准的成熟方法包括：滴定法，离子色谱法和气相色谱法。然而，食品中SO32-/HSO3-以游离态、可逆结合态和不可逆结合态形式存在，游离亚硫酸盐很容易用现有的大多数方法来定量；通过调整pH、加热等制样步骤，将可逆性结合的亚硫酸盐释放出来并定量。而不可逆结合的亚硫酸盐非常稳定，很难量化。近年来，新技术和新材料快速发展，如多种多样的纳米材料与光谱技术相结合形成的传感器技术，表面增强拉曼光谱等，均为二氧化硫残留量的检测提供了新选择。本文对近五年来的二氧化硫残留量检测新方法进行了综述，按仪器法和免仪器法进行了分类，并对其未来的检测技术提出展望。
1 仪器分析方法
1.1 色谱-质谱法
色谱-质谱联用法可将色谱的高效分离的特点和质谱的高选择性、高灵敏度及能够提供相对分子质量与结构信息的优点结合起来。与色谱法相比，色谱质谱联用技术具有灵敏度更高选择性好，适用性广等优势，已被成功应用于二氧化硫的检测，同时也存在仪器成本高，对操作人员要求高等不足。1.2 光谱法
随着新材料以及化学计量学方法的快速发展，荧光光谱（FL spectroscopy）、红外光谱（IR）、表面增强拉曼光谱（SERS）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、原子发射光谱（AES）等光谱技术在食品药品质量控制领域的发展突飞猛进。与色谱法相比，光谱法具有分析速度快、操作简单、成本更低，且可进行无损分析等优点，在二氧化硫残留量检测中成为了新的应用方向[9-13]。但是简单的光谱法并不能直接用于二氧化硫的检测，通常必须经过样品前处理，或开发复杂的探针来实现，而且具有专属性较差，容易被基质成分干扰等不足。
1.2.1 荧光传感法
荧光探针法是二氧化硫快速检测新方法开发的热点，虽然二氧化硫没有荧光，但是通过可与SO32-/HSO3-响应的荧光探针仍可实现二氧化硫的快速检测。基本原理是SO32-/HSO3-与探针之间的识别相互作用/反应可导致荧光发射信号的变化，其变化程度与二氧化硫的含量线性相关[14]。1.2.1.1 分子内电荷转移荧光探针
分子内电荷转移（Intramolecular charge transfer，ICT）化合物是通过将电子给体（D）和电子受体（A）进行共价连接（B）得到的具有一定偶极矩的极性分子。典型的分子内电荷转移荧光分子探针是由荧光团和与其相连的D与A构成，其中D、A又充当识别基团或识别基团的一部分。当识别基团与SO32-/HSO3-结合后，影响分子内电荷转移的作用，导致荧光光谱发生变化，主要表现为荧光光谱红移或蓝移。SO32-/HSO3-与荧光探针之间的反应大多是与不饱和基团，如“C＝C”双键、酮或醛基团的亲核加成反应。可进一步将这类探针分为香豆素类、半花菁衍生物类、苯并喹啉类等。1.2.1.2 纳米荧光探针
Li等[25]用铱（III）配合物与二氧化硅复合纳米颗粒，设计了一种用于检测水体中二氧化硫类化合物的磷光纳米传感器。当样品中存在HSO3-时，其可以与传感器中2-乙烯基-苯并吲哚结构发生迈克加成反应，使传感器产生强磷光，并伴随着溶液的颜色从深绿色到浅黄色的显著变化，可用于二氧化硫类化合物的定性定量分析。Wang等[26]设计了一种基于铕、钐、锰掺杂硫化钙（ESM-CaS）纳米探针的试纸检测食品中二氧化硫类化合物的方法，这种纳米粒子是一种良好的上转换发光材料，上转换发光（Upconversion luminescence，UCL）量子产率高达60%。该研究将ESM-CaS纳米粒子与甲基绿（Methyl green，MG）染料结合后一起固定在试纸上，在荧光共振能量转移（Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET）过程中ESM-CaS纳米粒子可以作为能量供体，将能量转移至MG上，从而使得UCL过程被阻滞。而当有SO32-的存在时，其可以与MG染料发生亲核取代反应，很大程度上破坏了MG的共轭体系，降低其紫外吸收，即抑制了FRET过程，从而使得UCL信号恢复，且UCL信号恢复的强度与SO32-浓度的对数在0.0005～10 μg/ml内呈良好的线性关系。
1.2.2 原子荧光光谱法
原子荧光光谱分析法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性及定量分析方法。1.2.3 紫外可见分光光度法
Leng等[28]建立了一种分散液-液微萃取系统与紫外分光光度计联用对水体中痕量的二氧化硫类化合物定量检测的方法。Devaramani等[29]建立了一种基于亚硫酸盐与罗丹明-b苯酰肼（PBPH）可以显色的原理，利用紫外分光光度法检测食物样品中二氧化硫类化合物的方法。因二氧化硫类化合物与PBPH的分散介质互不相容，故两者反应在胶束介质中进行。1.2.4 表面增强拉曼光谱法
Li等[32]运用顶空采样技术（Headspace-Sampling，HS）与纸基分析装置（Paper-based analytical device，PAD）结合，建立了一种比色/表面拉曼散射双模式二氧化硫类化合物的传感器。1.3 电化学法
与色谱法和光谱法相比，电化学方法在保证检测灵敏度的基础上避免了使用大型精密仪器，从而进一步降低了检测的成本，缩短了检测时间，然而该方法一般选择性不好，干扰物质多[33-35]。
2 免仪器检测法
2.1 纸基检测法
目前二氧化硫残留量的免仪器检测方法大都基于化学分析法，其中基于试纸的显色法能满足大部分基质的筛查。
2.2 滴定法
滴定法是一种传统、比较成熟的二氧化硫类化合物的检测方法。不过该方法通常耗时费力、使用有毒化学品，且需要复杂的样品预处理。在此基础之上，较多研究进行了创新性地优化。3 总结与展望
二氧化硫是食品、酒、中药材及其饮片中经常使用的抗菌和抗氧化剂，常以SO32-/HSO3-的形式存在。世界卫生组织(WHO)和粮食及农业组织(FAO)建议亚硫酸氢盐的摄取水平应低于0.7 mg/kg体重，如果过量摄入则可能引起人体的多种疾病。因此，为了控制食品安全和质量，必须有效的定量检测食品药品中SO32-/HSO3-。本论文较为全面、详细地综述五年以来二氧化硫检测新方法，从以上总结可以发现针对二氧化硫残留量检测的研究一方面聚焦于探索多种新检测技术在二氧化硫残留量检测的应用，另一方面也对样品前处理方法进行了优化，探索如何高效简便地将游离、可逆结合的SO32-转化为各种技术可检测的化合物形式。通过对各种方法的优点和不足的分析比较可知，目前的二氧化硫检测方法基本可满足市场对食药中二氧化硫类化合物监管的需要，但是均具有各自的局限性，例如：样品处理复杂，检测成本高，选择性不足，无法准确定量，不适合室外的快速检测分析等。
其中，荧光探针传感法是最具潜力的热点方法，这些已开发的可与SO32-/HSO3-响应的探针不仅使荧光光谱发生了变化，而且多数还伴随着明显的颜色变化，为UV-Vis光谱检测以及可视化检测提供了可能。除了筛选新的分子内电荷转移荧光探针以外，也可进一步探索其他材料作为新探针的可能性，如卟啉及其衍生物、量子点、离子液体等，并且还可以在探针设计过程中引入量子化学计算和分子对接模拟。由此，开发基于不同作用机制和识别原理的荧光探针，建立特异性强，灵敏度高的二氧化硫检测新方法，最好可以实现免仪器检测，以满足日益提升的现场实时检测需求。虽然目前荧光探针在二氧化硫检测中的应用还处于探索阶段，实用性还需进一步加强。相信经过科研人员的努力，这种方法最终可在复杂的食品、药品基质中实现对二氧化硫残留量的准确检测。
引用本文：陈晓磊，邓高琼，王硕，等. 二氧化硫残留量检测新方法研究进展[J].化学试剂, 2021, 43(12): 1668-1676.
