中药材中SO2含量检测方法研究进展

1、分类号 密 级 编 号 天 水 师 范 学 院毕业论文题 目 中药材中SO2含量检测方法研究进展学 院 化学工程与技术学院 姓 名 齐玉玲 专 业 应用化学 学 号 20132060149 研究类型 综述 指导教师 刘艳芝 提交日期 2016年9月29日 目 录引言.11 我国部分药材中二氧化硫的残留量水平.12 药材中二氧化硫的来源、存在形态及其危害.12.1 二氧化硫的来源.12.2 二氧化硫的存在形态.22.3 二氧化硫的危害.23 二氧化硫的限量标准.24 药材中二氧化硫的检测方法.24.1 凯氏定氮仪.34.2 MW法.34.3 滴定法.34.3.1 直接滴定法.34.3.2 电位滴

2、定法.34.4 色谱法.34.4.1 高效液相色谱法.44.4.2 离子色谱法.45 脱除二氧化硫的方法.46 小结与展望.57 参考文献.6中药材中SO2含量检测方法研究进展齐玉玲（天水师范学院化学工程与技术学院，甘肃天水 741000）摘要: 通过硫磺熏蒸中药材，可以使药材达到防腐、长期储存的目的，但有时可能使药材中有过量的二氧化硫存在。为了消除人们对中药材中残留二氧化硫的恐惧，需要找到对二氧化硫残留量进行准确检测分析的方法，同时尽可能除去药材中的二氧化硫。关键词: 二氧化硫；检测分析方法；中药材Sulfur dioxide content in the traditional Chine

3、se medicine detection method is reviewedQI YulingInstitute of chemical engineering and technology,Tianshui Normal University,（Gansu Tianshui741000）Abstract :Through the sulphur fumigation Chinese herbal medicine,the purpose of making medicinal materials achieve anticorrosive and longterm storage,but

4、 sometime may make medicinal materials in the presence of excess sulfur dioxide.In order to eliminate peoples fear of residue of sulfur dioxide in Chinese medicinal materials,need to find the accurate detection analysis was carried out on the sulfur dioxide residue method,at the same time as much as

5、 possible to remove sulfur dioxide in medicine.Key words: sulfur dioxide ；detection analysis method；Chinese herbal medicine引言 在中药材生产加工过程中，为了使药材外观色泽鲜艳，同时保持干燥，达到防霉、防虫蛀、抑制褐变，长期贮存的目的，对大多数药材采取硫磺熏蒸的办法。调查得知，我国用硫磺熏蒸中药材历史悠久。但有时用硫磺熏蒸中药材会使药材中有过量二氧化硫存在，亚硫酸盐有一定的毒性，能与蛋白质中的巯基发生反应，而过量的二氧化硫大多数又以结合态的亚硫酸盐存在，因此会使人体免疫力下

6、降，出现腹泻、呕吐、头晕、头痛等症状。过量摄入亚硫酸盐，会影响人体对钙的吸收，并破坏B族维生素；长期摄入则会对肝脏造成损害1。药材中二氧化硫的安全性问题引起了越来越多的关注，为了限定药材中亚硫酸盐和二氧化硫的量各国纷纷做出了相关法规。韩国政府规定，中药材的酸蒸馏法中二氧化硫不得超过30mg/kg2,我国虽然对食品中的亚硫酸盐允许量（GB27062011）3及检测方法（GB/T5009.342003）做出了规定4.但对中药材中二氧化硫残留量的限量标准还没有统一。目前，色谱法、滴定法、凯氏定氮仪、Monier Williams法5（以下简称MW法）都是检测药材中二氧化硫残留量的方法。其中色谱法对仪

7、器设备要求严格，因此它的使用范围较小，但是该方法操作简便、干扰少、准确度和精密度都比较高。凯氏定氮仪容易操作且快速方便，减少了中间环节造成的误差，因此精确度和准确度均较高。滴定法操作快速、简便，适合大批量药品的检测。MW法对试剂和仪器要求简单，一般检验机构均能达到，且能测定总二氧化硫量，因而比较适合用于对药材中二氧化硫残留量的检测。但MW法较费时（1.75h），不利于快速检测。同时，中药材中二氧化硫残留量的脱除技术也引起了越来越多的人的关注。1 我国部分药材中二氧化硫的残留量水平 对于中药材及其加工产品中二氧化硫残留量的研究，目前国内对药材中二氧化硫的残留量有严格的限制。我国部分药材中二氧化硫

8、的残留量情况6见表1。表 1 我国部分药材中二氧化硫残留量情况 样品名称 二氧化硫残留量（mg/kg） 白芷 11.5 山药 89.2 金银花 312.2 百合 424.59 枸杞 70.44 白术 223.0 粉葛 290 白及 82.0 白芍 450.0 从表1中可得，金银花、百合、白术、粉葛、白芍中二氧化硫残留量较严重。由于药材使用的广泛性及其中二氧化硫残留量居高的现象，检测并脱除其中二氧化硫超标的问题已迫在眉睫。2 药材中二氧化硫的来源、存在形态、及其危害 2.1 二氧化硫的来源 在药材中，二氧化硫是一种添加剂，广泛应用于药材加工中。药材中二氧化硫及其盐类的作用是使药材色泽鲜艳、防腐、

9、漂白、长期储存。因此导致药材中二氧化硫超标的主要原因是添加过量。在我国，作为干燥药材中的熏蒸剂主要是硫磺，这样可以获得大量的长期储存的中药材，因此引起了二氧化硫严重超标的问题。其二，药材中二氧化硫的另一重要来源是药材自身产生的。药材在生长过程中，通过其叶面气孔可以吸收大气中的二氧化硫，而植物的根部又会从土壤和水中吸收结合态的二氧化硫。因此药材中存在一定的二氧化硫。2.2 二氧化硫的存在形态 因为亚硫酸盐和二氧化硫中硫的化合价都是+4价，所以它们即有还原性又有氧化性，常温下可与许多物质发生氧化还原反应。在药材中，二氧化硫有可逆结合态、不可逆结合态、游离态3种形态存在于药材中。二氧化硫可与某些药材

10、中的醛、葡萄糖、果糖等形成可逆结合的亚硫酸盐。如果酸度条件不同，游离态的二氧化硫又可在HSO3-、SO32-和SO2这3种形态间转换。当pH>7时，SO32-是溶液中的主要存在形态；pH为37时，HSO3-为主要存在形态；目前对二氧化硫及其亚硫酸盐用量的限制包括游离态和可逆结合态2部分。因为不可逆结合的亚硫酸盐在生理环境下一般不发生解离，不会对人体健康造成危害7。2.3 二氧化硫的危害二氧化硫及其衍生物会对人体产生有害影响。二氧化硫易溶于水，进入呼吸道后，大部分被阻塞在上呼吸道，在湿润的黏膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和亚硫酸盐，使刺激作用增强，损害支气管和肺8，甚者可以诱发各种呼吸道

11、炎症9。二氧化硫及其衍生物是一种多种毒性的全身性毒物，因为它会损害人体的多种器官，比如脑、心、胃、胸腺及骨髓细胞等。二氧化硫通过破坏酶的活力明显影响碳水化合物和蛋白质代谢，对胃肠道、肝及肾等器官组织有一定的损害10,通过血液吸收，对全身产生毒副作用，尤其对心脏的损害作用日益引起广大学者的关注11。3 二氧化硫的限量标准为了避免人们食用二氧化硫超标的食品，引起不良反应，必须对食品、药材中二氧化硫的残留量加以严格控制。因此，各国对二氧化硫残留量都制定了一系列标准。韩国政府规定，中药材的酸蒸馏法中二氧化硫不得超过30mg/kg,我国虽然对食品中的亚硫酸盐允许量（GB27062011）及检测方法（GB

12、/T5009.342003）做出了规定，但对中药材中二氧化硫残留量的限量标准还没有统一。把生姜作为中药材的一种，在中国药典2010年版第二增补本中规定干姜中二氧化硫残留限量为150mg/kg12。我国对二氧化硫的限量标准要比国外宽松的多。因为我国食品在长期加工的过程中，对含淀粉或糖较高的植物部位进行干燥时多采用的是二氧化硫熏蒸以达到护色防腐的作用。近几年，我国食品安全意识有了逐步提高，因为大中型企业在对药材和食品的加工过程中严格按照国家标准来生产。我国药材大多数是经过二氧化硫熏蒸过的，因此检测和脱除二氧化硫的残留量是急需解决的问题。4 药材中二氧化硫的检测方法由于二氧化硫在药材中多以亚硫酸盐的

13、形式存在，而且中药材的种类繁多，产地分散，每个公司的加工炮制方法不同，因此检测药材中二氧化硫残留量的方法也多种多样。目前应用在药材中二氧化硫的检测方法有色谱法、滴定法、凯氏定氮仪、MW法、比色法、荧光法等。以下主要来介绍检测药材中二氧化硫残留量的四种方法。4.1 凯氏定氮仪在密闭的凯氏定氮仪的蒸馏管中加入盐酸对试样进行酸化，打开蒸馏开关，进行加热蒸馏管，使其释放出二氧化硫。当二氧化硫气体经过冷却装置后将被乙酸铅溶液吸收，生成硫酸铅。然后将浓盐酸加入生成液里酸化，用碘标准溶液滴定至蓝色且在30秒内不褪色为止。根据所消耗碘标准溶液的量，计算出试样中二氧化硫的残留量。此方法容易操作且快速方便，减少了

14、中间环节造成的误差，因此精确度和准确度均较高。4.2 MW法MW法其原理是将样品用盐酸酸化（约1N），将样品中的游离硫（+4）及可逆的结合硫转化为二氧化硫，通过高纯度的氮气将二氧化硫全部带出。用3%过氧化氢吸收后将其转化为硫酸，再用氢氧化钠溶液（0.01mol.L-1）滴定定量。该法是一种比较成熟的方法，因而未进行全面的方法学验证，仅对装置进行回收率试验以及试液空白试验。MW法对试剂和仪器要求简单，一般检验机构均能达到，且能测定总二氧化硫量，因而比较适合用于对药材中二氧化硫残留量的检测。但MW法较费时（1.75h），不利于快速检测。4.3 滴定法4.3.1 直接滴定法 覃氏13等参考了2010

15、年版药典规定的酸蒸馏碘滴定法检测药材枸杞中二氧化硫的残留量，其原理是亚硫酸盐在酸性条件下与盐酸反应生成二氧化硫，通过蒸馏，与烧杯内的碘标准溶液发生氧化还原反应，用淀粉指示剂来指示反应完成的终点。记录此时所消耗的碘标准溶液的体积，则可计算出中药材中二氧化硫的残留量。4.3.2 电位滴定法电位滴定法是通过观察电位突跃来确定滴定终点的一种方法。在酸性条件下，碘可与二氧化硫发生氧化还原反应，用碘标准溶液作为滴定剂，铂电极作为指示电极，饱和甘汞电极作为参比电极，随着滴定剂的加入，发生化学反应，待测离子或与之有关离子的浓度发生不断变化，指示电极电位也发生相应的变化，因此会在化学计量点附件发生电位的突跃，用

16、高阻抗直流毫伏计测滴定点电位突变，仪器将自动指示终点，此时便可确定滴定终点。用此方法判断滴定终点，比较客观，减少了人为误差。它与一般容量法滴定相似，只是其确定终点的方法不同。此方法准确、简便，但费时稍多，适合大批量药品的检测。此外，电位滴定法还可适用于有色的或浑浊的、荧光性的、甚至不透明的溶液，以及没有适当指示剂的滴定中（例如在一些非水滴定中），可用电位滴定来完成，因此它的应用范围很广泛。4.4 色谱法4.4.1 高效液相色谱法高效液相色谱法（在色谱文献中又称为现代液相色谱法、高效液相色谱法和高压液相色谱法）是20世纪70年发展起来的一项快速、高效的分离分析技术。它的分离原理是，使混合物中各组

17、分在两相间进行分配其中一项是固定相，它是不流动的，另一项是流动相，它是一种流体，其作用是携带混合物流过固定相。当流动相中所含的混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用。因为各组分在结构和性质上有差异，因此与固定相发生作用的强弱、大小也会有差异，在同一推动力下，不同的组分在固定相中的滞留时间有长有短，所以不同组分会按先后顺序从固定相中流出，从而达到分离的效果。液相色谱法的流动相是液体，在技术上应用了高效固定相、高压泵和高灵敏度检测器，实现了分离效率高、分析速度快和操作自动化，在经典的液体柱色谱法基础上，又引入了气相色谱法的理论。这种柱色谱技术称作高效液相色谱法，它可用来进行液液分配、空间排阻色谱

18、、液固吸附和离子交换分析，因此它的应用非常广泛。高效液相色谱法具有高压、高速、高灵敏度和高效等优点。高效液相色谱法只要求试样能制成溶液，而不需要汽化，所以它不受试样挥发性的影响。对于热稳定性差，高沸点，相对分子质量大（大于400以上）的有机物原则上都可用高效液相色谱法来进行分析、分离。4.4.2 离子色谱法 离子色谱法是对离子类物质的分离分析，可以对中药材中的强极性组分、具有表面活性的离子和金属配合物进行定量检测和定性分离。其原理是用水蒸气蒸馏法对试样进行前处理，甲醛缓冲液提取试样中的二氧化硫，二氧化硫从试样中得到释放，经双氧水溶液吸收氧化为硫酸根，通过离子色谱测定硫酸根的量，依据外标法定量，

19、保留时间定性，最后折算出试样中二氧化硫的量。该方法操作简便、干扰少、精密度和灵敏度高，回收率均符合分析要求，并且分析结果准确而且可以同时检测多种离子类化合物。离子色谱可以分为离子交换色谱、离子对色谱和离子排斥色谱。其中，离子交换色谱通常应用于中药材中无机离子的分析，而离子排斥色谱通常应用于中药材中的有机酸、醇类、弱酸的分析。5 脱除二氧化硫的方法一定的二氧化硫可以使中药材保持干燥，达到防腐、防霉变和长期储存的目的。但如果长期食用含有过量二氧化硫的中药材和食品，轻者会出现恶心、头晕、头痛等现象，重者会对人体的肝脏造成损害。因此研究脱除食品和药材中二氧化硫的方法是当今国内外的热门课题，但是直到目前

20、还没有找到一种完善的方法可以解决这个难题。在我国，把研究二氧化硫的脱除技术主要应用于环境污染和水体恶化等方面。而对于药材和食品中二氧化硫的脱除却几乎没有报道。芦晓芳等14将菊花浸泡在50的清水中，然后通过具有300W辐射功率的超声波，每3h换一次水，在超声波的作用下使菊花中的二氧化硫浸入水中，来达到脱硫的目的。经过检测，该法脱除率可达到72.4%。国外将研究二氧化硫的脱除技术主要应用于发酵果酒方面。葡萄酒在加工过程中为了达到杀菌、抗氧化的目的需要在里面加入二氧化硫；而且葡萄酒在发酵过程中自身也会产生二氧化硫，因此葡萄酒是一种二氧化硫特别容易超标的食品。将国外脱除发酵果酒中二氧化硫的方法归纳起来

21、主要有以下3种：离子交换法、化学氧化法和酶法。离子交换法：应用离子交换树脂吸收葡萄酒中的二氧化硫，与此同时离子交换树脂还吸附了葡萄酒中的风味成分，致使酒的品质降低。化学氧化法：在一种膜反应器上固定一种非扩散型氧化剂，将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，该方法可能使葡萄酒的品质下降。以上两种方法均可以将葡萄酒中的二氧化硫残留量降低到10mg/kg。酶法：利用亚硫酸氧化酶氧化亚硫酸盐，Jolivet15等从菠菜中提取叶绿体，利用其中亚硫酸氧化酶体系将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，该方法安全、高效，应用前景广泛。国内外对中药材干姜中含有的二氧化硫脱除技术几乎没有报道。目前脱除二氧化硫的想法主要是应用新型的干燥方法，有远

22、红外干燥法、微波干燥法、热风干燥法、离心喷雾干燥法，用其它方法代替硫磺熏蒸法从源头上控制。这些方法具有设备成本高、耗电量大等缺点。我们以干姜为例，研究提取过程中脱除植物中二氧化硫的方法.提取原植物中富集的二氧化硫，提取物产品中有大量二氧化硫存在；另一方面，通过用物理方法可脱除干姜样品中约80%的二氧化硫残留量，此物理方法可有效保护植物中的呈味成分。这是一种有效脱除或减少植物中二氧化硫残留量的新途径，可应用于大量干姜的生产加工过程中。6 小结与展望药材中二氧化硫的主要来源是采用硫磺熏蒸技术，其在中药材中的主要存在形态有游离态、不可逆结合态和可逆结合态3种。为了中药材的长期保存，采用硫磺熏蒸中药材

23、在我国已非常普遍，但残留在药材中的二氧化硫不仅会破坏药材的化学成分而且会改变药剂的功效，通过血液吸收危害人体的身体健康。在安全指标范围内和检测技术指导下，研究一种脱除食品和药材中二氧化硫的方法是值得人们期望的。国内外对食品和药材中二氧化硫的残留量是有规定的，但我国的限量标准要比国外宽松，这就需要我们找到一套完善的检测和脱除食品和药材中二氧化硫残留量的方法。目前，二氧化硫残留量的检测方法有MW法、凯氏定氮仪、色谱法和滴定法，其中色谱法对仪器设备要求严格，因此它的使用范围较小，但是该方法操作简便、干扰少、准确度和精密度都比较高。凯氏定氮仪容易操作且快速方便，减少了中间环节造成的误差，因此精确度和准

24、确度均较高。滴定法操作快速、简便，适合大批量药品的检测。MW法对试剂和仪器要求简单，一般检验机构均能达到，且能测定总二氧化硫量，因而比较适合用于对药材中二氧化硫残留量的检测。但MW法较费时（1.75h），不利于快速检测。国内外在研究脱除食品和药材中二氧化硫的方法还没有得到完善，我国把研究二氧化硫的脱除技术主要应用于环境污染和水体恶化等方面，而国外将研究二氧化硫的脱除技术主要应用于发酵果酒方面，因此研制并且完善一种脱除食品和药材中二氧化硫的方法是刻不容缓的。另一方面，应从源头控制硫磺熏蒸中药材的现象，研究开发一种可以代替硫磺熏蒸中药材的方法，从根本上控制药材中二氧化硫的残留量，保证药材质量，使人

25、们可以安全放心的去服用一些中草药。参考文献1 徐靖.中草药中二氧化硫的使用研究现状J.中医中药,2011,2（1）：117119.2 袁向辉，乔蓉霞，刘海静，等.菊花中二氧化硫残留量测定方法研究J.安徽医药，2011,1 （1）：3233.3 中华人民共和国卫生部.GB27602011 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准S.北京： 中国标准出版社，2011.4 北京市卫生防疫站.GB/T5009.342003 食品中亚硫酸盐的测定S.北京：中国标准出版 社,2004.5 陈琴鸣，周海燕，吴迎春，等.改良Monierwiliams法测定药材中SO2的残留量J.中草药，2005,36（9）：14071409.6 陈曙，万丽，马熙，等.熏硫药材中二氧化硫残留在中药提取过程中的溶出率研究J.中 药与临床,2010（4）：2729. 7 袁观富，樊亚鸣，何芝洲，杨庆，曾源，孔令会，陈镜标. 干姜及其提取物中二氧化硫的研究现状及展望J.中国调味品，2014.8 Bernstein J A, Alexis N, Barnes C, et al. Health effect of air pollution J. Allergy Clin Immunol,2004,114:11161123.9 Agar A, Kucukatay V, Yargicoglu P, et al. The