亚硫酸盐包括二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、低亚硫酸钠和焦亚硫酸钠等可产生二氧化硫的化合物,是一类常用的食品添加剂,其主要有效成分为二氧化硫,应用于食品中已有悠久历史,早在古罗马时代,人们就开始利用二氧化硫对葡萄汁和酿酒器具进行保鲜消毒。随着食品行业的发展,亚硫酸盐不断应用于食品行业的其他方面。亚硫酸盐与其他食品添加剂的不同之处在于其集多种功能于一身,具有漂白、防腐、脱色和抗氧化功能。此外,二氧化硫还可用于新鲜水果蔬菜、水产海鲜等食品的贮藏保鲜。在发酵后的葡萄酒和啤酒中加入适量亚硫酸盐,可使葡萄酒色素更稳定,掩盖啤酒中劣醛的味道,保证风味。
食品中的亚硫酸盐来源主要有两种,一是内源性亚硫酸盐,由食品自身产生,但是该部分含量极低,不足以对人体造成危害;二是为了达到漂白、杀菌、增色、保鲜等目的,人为地通过熏蒸、浸泡、直接加入等方式添加。在经济利益的驱使下,不法商贩常常过量加入亚硫酸盐,使得商品具有更好的外观和更长的储藏期,但是长期食用亚硫酸盐超标食品会对人体健康造成危害。目前《GB2760-2011食品安全国家标准》对部分食品中亚硫酸盐的限量做了规定,并规定以盐酸副玫瑰苯胺法和滴定法为法定检测方法。关于亚硫酸盐毒性及其检测方法的研究已有很多,为此,本文就这两方面进行总结,为进一步研究、利用亚硫酸盐提供参考。
亚硫酸盐毒性作用
对呼吸系统的影响 调查发现,长期暴露于二氧化硫环境中的工作人员患呼吸道疾病的人数大大高于其他职业,二氧化硫会对呼吸系统黏膜产生刺激作用,导致肺等其他呼吸系统组织结构和功能损伤,有研究证明二氧化硫与支气管炎、哮喘、肺气肿等呼吸道疾病发病有直接关系。研究也证实了二氧化硫能使哮喘大鼠气道阻力明显增加。此外,染毒后的大鼠支气管上皮细胞出现脱落,可见二氧化硫可加重哮喘大鼠的气道反应和支气管炎症反应。
对神经系统的影响 二氧化硫也是一种神经毒物,会对脑细胞造成损伤,对神经系统特别是中枢神经系统具有毒性作用,且随着二氧化硫的浓度增加损伤程度越大。比如,当焦亚硫酸盐浓度过高时,会导致细胞外Ca2+ 过度内流,从而导致神经痉挛,神经细胞内诸如蛋白酶等相关酶被激活而引起凋亡损伤。
此外,二氧化硫还可导致大鼠海马CA1区神经元DNA 损伤、自发放电时程延长、神经元平均放电频率降低、记忆力减弱、大鼠学习能力下降、视神经系统功能出现障碍等。
对循环系统的影响 二氧化硫能够造成心肌细胞超微结构发生改变,如心肌线粒体肿胀、闰盘扩张、毛细血管扩张、淋巴细胞浸润等等。有研究发现高浓度的亚硫酸盐还可以使大鼠的心脏收缩力下降、血管环舒张、血压下降以及脂质过氧化水平提高等,低浓度的亚硫酸盐对血管张力的影响比较复杂,低浓度的亚硫酸盐通常使血管收缩,但在某些条件下又表现出舒张作用。
对生殖系统的影响 对亚硫酸盐毒性的研究,最早是关于其对呼吸系统功能的影响。近年来,研究者们发现亚硫酸盐具有全身毒性作用,其对其他系统功能的影响也开始受到广泛关注。研究发现二氧化硫可导致睾丸细胞和睾丸脂质损伤,同时抑制精子产生并增加精子畸变率,且畸变率呈剂量依赖性。研究发现,小鼠经口自由进食1%焦亚硫酸盐10天后,其睾丸出现毒性损伤,认为焦亚硫酸盐对小鼠精原细胞具有致突变作用。此外,亚硫酸盐能明显使孕鼠体重增加,影响胎鼠生长发育,但尚未表现出胚胎毒性。
对免疫能力的影响 免疫系统对人体具有非常重要的作用,其功能正常与否直接影响人体健康。研究人员用亚硫酸盐高、中、低三个浓度对小鼠进行灌胃染毒,研究亚硫酸盐对小鼠免疫系统的影响。结果发现高、低剂量亚硫酸盐染毒后小鼠血液的碳粒廓清指数、吞噬指数、脾脏指数等明显降低,表明亚硫酸盐对免疫系统具有一定的抑制作用。
亚硫酸盐检测方法
定性检测方法
比色法 亚硫酸盐与盐酸副玫瑰苯胺反应可生成紫红色化合物,且颜色深浅和亚硫酸盐浓度呈正相关,通过比较供试品溶液颜色和标准比色卡,判断亚硫酸盐的含量范围,进行定性检查。利用该原理,有研究者建立了蔬菜中亚硫酸盐的快速检测方法,并用该方法对雪里蕻中亚硫酸盐的含量进行检测。结果表明,与国标法比较,该法可作为亚硫酸盐定性检查方法。
乙酸铅显色法 本法采用古蔡法砷斑测定测定器,根据亚硫酸盐在酸性条件下能被锌还原成硫化氢,产生的硫化氢与乙酸铅反应生成黑色物质的原理,将黑斑大小与标准系列比较判断食品中的亚硫酸盐含量范围。
分光测色法 亚硫酸钠与邻苯二甲醛、乙酸铵溶液反应后溶液显紫色,且溶液颜色深浅和亚硫酸钠的加入量具有一定线性关系。研究人员利用CM-5型分光测色计对溶液颜色与亚硫酸钠含量关系进行了研究,建立了二氧化硫残留快速检测方法。利用该方法对山药、银耳、薏苡仁等样品中的二氧化硫残留量进行半定量分析,结果表明该方法能快速检测出二氧化硫残留量范围,并具有操作简便、快速、安全等特点。
定量检测方法
盐酸副玫瑰苯胺比色法 该法利用四氯汞钾与二氧化硫反应,生成稳定的二氯亚硫酸盐络合物,再与甲醛及盐酸副玫瑰苯胺作用生成紫红色络合物,采用紫外分光光度法测定溶液吸光度,与标准系列比较定量。但由于该方法采用有毒的四氯化汞作为吸收液,对检测人员身体健康和环境造成威胁。此外该方法中使用的二氧化硫标准溶液不稳定,可对葡萄酒等有色供试样品溶液中络合物的检测产生干扰。对此有研究者对国标法进行了改进,建立了充氮蒸馏-甲醛吸收-副玫瑰苯胺比色法,该方法将氮气通入样品中,利用氮气流将样品中残留的二氧化硫带出,采用甲醛吸收二氧化硫,利用该方法对10种食用菌中亚硫酸盐含量进行了测定。与国标法相比,该方法具有样品提取液无颜色干扰、灵敏度高及环境污染少的优点,但样品中其他几种亚硫酸盐残留因不能被气流带出而不能被检测出来。研究人员采用微波提取法,对水、甲醛、四氯汞钠三种吸收剂对亚硫酸盐的吸收能力进行了比较研究,通过比较盐酸副玫瑰苯胺溶液显色后测得的吸光度大小,得出四氯汞钠作为吸收剂所测得的亚硫酸盐含量最高。