小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置与检测方法
【专利摘要】一种小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置与检测方法，包括设置在测量暗箱后壁内侧的反射板，对称安装在测量暗箱前端上下两侧的测色标准光源，以与反射板相对的方式设置在测量暗箱前端的比色皿，位于比色皿前方的摄相机，摄相机通过数据线与计算机相应接口相连接；检测方法包括：配制乙酸和磷酸溶液、淀粉-碘化钾显色液，制备溴酸钾、过氧化苯甲酰标准液和待检液；将溴酸钾和过氧化苯甲酰标准液或待检液加入淀粉-碘化钾显色液显色后，加入比色皿中，通过摄相机摄取显色后溶液的透射光谱图像，通过计算机读取其色度R值，用标准液显色后的色度R值制作标准曲线，将待检液显色后的色度R值与标准曲线对比，得出溴酸钾和过氧化苯甲酰的含量。
【专利说明】小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置与检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于食品添加剂快速检测【技术领域】，根据光学原理设计了显色溶液透射光谱图像的采集装置，并根据过氧化苯甲酰和溴酸钾显色后溶液的透射光谱图像的色度值与其浓度呈线性相关的原理，来实现对小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时快速检测。更具体说是涉及一种小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的检测装置与检测方法。
【背景技术】
[0002]溴酸钾(KBrO3)和过氧化苯甲酰(BPO)曾作为小麦粉改良剂而被广泛使用。溴酸钾用作小麦粉处理剂，能明显改善面团的结构和流变特性，使面包更加松软，过氧化苯甲酰添加到小麦粉中，不仅可以使小麦粉漂白，而且还具有防腐的功效。但由于长期食用含溴酸钾和过氧化苯甲酰的小麦粉会对人体产生不利的影响，我国分别于2005年和2011年禁用了溴酸钾和过氧化苯甲酰作为小麦粉处理剂。目前，小麦粉中溴酸钾的检测方法主要有:氧化还原滴定法、气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法、分光光度法，其中离子色谱法为国标推荐方法。过氧化苯甲酰的检测方法主要有:碘量法、气相色谱法、液相色谱法、化学发光法、生物传感器法、分光光度法等，国标推荐方法为液相色谱法。上述方法均只能测定溴酸钾和过氧化苯甲酰中的一种添加剂，且有的方法操作复杂、仪器昂贵，无法实现现场的快速筛查。已报道的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰同时测定的方法只有离子色谱法，但离子色谱仪价格昂贵，基层实验室难以普及，更不能实现现场检测。本研究利用溴酸钾和过氧化苯甲酰与淀粉-碘化钾显色液显色的原理，通过根据光学原理设计的显色溶液透射光谱图像的采集装置，以及据透射光谱图像的色度R值与显色液浓度呈线性相关的原理，来实现对小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时快速检测。
【发明内容】
[0003]本发明的目的正是为了提供一种简便的、造价成本低的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置，以及提供一种快速、准确的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测方法。
[0004]本发明的目的是通过下述技术措施来实现:
本发明的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置包括测量暗箱，设置在测量暗箱后壁内侧的可反射出均匀的平行光的反射板，对称安装在测量暗箱前端上下两侧的采用CIE规定的测色标准光源，以与反射板相对的方式设置在测量暗箱前端的用于盛放测定用显色溶液的比色皿，以及位于比色皿前方的摄相机，所述摄相机通过数据线与内置图像处理软件的计算机相应接口相连接；所述的检测用计算机内置图像处理软件，图像处理软件可由LabVIEW、MATLAB编写，也可使用具有图像处理功能的photoshop等软件，当比色皿中盛有溴酸钾和过氧化苯甲酰显色后溶液时，通过摄相机摄取的显色后溶液的透射光谱图像，并通过数据线传输到计算机中，计算机内的图像处理软件可对采集到的透射光谱图像进行降噪处理，并读取降噪后的图像色度R值。
[0005]本发明中所述比色皿置于反光白板相对的面的中间部分采用弧形设计，这样可以防止光源发出的光直接照射到比色皿中，确保透过比色皿的光全为经过反光白板反射出来的平行光。比色皿在弧形中间安装两个，分别用于溴酸钾和过氧化苯甲酰的测定，也可以用作单个测定的平行试验。
[0006]所述的摄相机为USB制式，支持USB规范2.0和3.0，根据朗伯比尔定律，溶液的真实颜色应为透射光谱的颜色，所以，摄相机安装于暗箱外侧弧形中间，与两个比色皿相对各安装一个；摄像机通过数据线与计算机相应的端口相连。
[0007]本发明的检测方法包括以下步骤:
Cl) 10 ug/mL溴酸钾和过氧化苯甲酰标准液的配制:
准确称取130°C下干燥后的溴酸钾0.1306 g用二次蒸馏水溶解后于100 mL容量瓶中定容，然后准确移取1.0 mL于100 mL容量瓶中定容，此时浓度为10 ug/mL ；
准确称取0.100 g过氧化苯甲酰，取适量无水乙醇溶解后，定容于100 mL容量瓶中，然后准确移取1.0 mL于100 mL容量瓶中定容，此时浓度为10 ug/mL ；
(2)淀粉-碘化钾显色液的配制:
准确称取1.0 g淀粉，加入100 mL水后加热煮沸溶解完全后，冷却至室温，加入5g碘化钾搅拌溶解；
(3)0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液的配制:
按照常规方法配制0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液；
(4)标准曲线的绘制:
a、溴酸钾测定的标准曲线:取11只5mL比色管，按照梯度加入O mL-2.0 mL的不同量的溴酸钾标准液，之后分别加入I mL乙酸溶液和2 mL碘化钾-淀粉显色液，用蒸馏水定容至5 mL，反应5 min后取适量于比色皿中，通过摄相机将摄取的显色后溶液的透射光谱图像传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值；以色度R值为纵坐标，溴酸钾浓度为横坐标，制作标准曲线；
b、过氧化苯甲酰测定的标准曲线:取11只5mL比色管，按照梯度加入O mL-2.0 mL的不同量的过氧化苯甲酰标准液，之后分别加入1.5 mL磷酸溶液和1.5 mL碘化钾-淀粉显色液，反应5 min后取适量于比色皿中，通过摄相机将摄取的显色后溶液的透射光谱图像传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值；以色度R值为纵坐标，过氧化苯甲酰浓度为横坐标，制作标准曲线；
(5)待检液的制备:
取小麦粉样品混匀后，准确称取两份2.0OOg小麦粉于三角瓶中，一份加入20 mL水，另一份加入20 mL无水乙醇，震荡15 min后，过0.45μπι滤膜，滤液即为待检液；其中，水的滤液为溴酸钾待检液，无水乙醇滤液为过氧化苯甲酰待检液；
(6)溴酸钾及过氧化苯甲酰的测定:
取溴酸钾和过氧化苯甲酰待检液各2 mL于比色管中，溴酸钾待检液中加入I mL乙酸溶液和2 mL淀粉-碘化钾显色液，过氧化苯甲酰待检液加入1.5 mL磷酸溶液和1.5 mL淀粉-碘化钾显色液；反应5 min后，取适量于两只比色皿中，通过摄相机将摄取的显色后溶液的透射光谱图像传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值，与标准曲线对照，得出溴酸钾和过氧化苯甲酰的含量。
[0008]本发明的有益效果如下:
本发明针对小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰两种小麦粉中常见违禁添加物，设计了一种造价低廉、携带方便的检测装置，以及基于此装置的快速检测方法。本发明检测速度快，可对溴酸钾和过氧化苯甲酰进行同时检测，同时可以实现小麦粉样品的现场筛查以及大批量样品的快速处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明装置的原理结构图。
【具体实施方式】
[0010]本发明下面结合实施例(附图)作进一步描述。
[0011]根据朗伯比尔定律，肉眼所观察到的溶液的表面颜色为其反射光谱的颜色，并不是溶液的整体颜色。所以，溶液颜色的测量不能测量其反射光谱的颜色，应该测量其透射光谱的颜色。据此设计了溶液透射光谱图像的采集装置，并利用该装置和溶液透射光谱的色度值来实现小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测。
[0012]如图1所示，本发明的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置包括测量暗箱1，设置在测量暗箱后壁内侧的可反射出均匀的平行光的反射板2，对称安装在测量暗箱前端上下两侧的采用CIE规定的测色标准光源3，以与反射板相对的方式设置在测量暗箱前端的用于盛放测定用显色溶液的比色皿4，以及位于比色皿前方的摄相机5，所述摄相机5通过数据线与计算机6相应接口相连接；当比色皿中盛有溴酸钾和过氧化苯甲酰显色后溶液时，摄像机采集显色后溶液的透射光谱图像，并通过数据线传输到计算机中。
[0013]更具体说，所述的测量暗箱I采用不透光且对光极不敏感纸材料制成；反射板2为漫反射较好的有机材料白板，其可以反射出均匀的平行光；所述比色皿置于反光白板相对的面的中间部分采用弧形设计，这样可以防止光源3发出的光直接照射到比色皿4中，确保透过比色皿的光全为经过反光白板反射出来的平行光。比色皿4在弧形中间安装两个，分别用于溴酸钾和过氧化苯甲酰的测定，也可以用作单个测定的平行试验。
[0014]摄相机5为USB制式，支持USB规范2.0和3.0，根据朗伯比尔定律，溶液的真实颜色应为透射光谱的颜色，所以，摄相机5安装于暗箱外侧弧形中间，与两个比色皿相对各安装一个。摄相机5通过USB数据线与计算机6连，计算机6内置图像处理软件，当比色皿中盛有溴酸钾和过氧化苯甲酰显色后溶液时，摄像机采集显色后溶液的透射光谱图像，并通过数据线传输到计算机中，通过计算机中的图像处理软件，可对采集到的透射光谱图像进行降噪处理，并读取降噪后的色度值，图像处理软件可由LabVIEW、MATLAB编写，也可使用photoshop等具有图像处理功能的软件。
[0015]本发明的检测方法包括以下步骤:
Cl) 10 ug/mL溴酸钾和过氧化苯甲酰标准液的配制:
准确称取130°C下干燥后的溴酸钾0.1306 g用二次蒸馏水溶解后于100 mL容量瓶中定容，然后准确移取1.0 mL于100 mL容量瓶中定容，此时浓度为10 ug/mL。
[0016]准确称取0.1000 g过氧化苯甲酰,取适量无水乙醇溶解后,定容于100 mL容量瓶中，然后准确移取1.0 mL于100 mL容量瓶中定容，此时浓度为10 ug/mL。
[0017](2)淀粉-碘化钾显色液的配制:
准确称取1.0 g淀粉，加入100 mL水加热煮沸溶解完全后，冷却至室温，加入5g碘化钾搅拌溶解，冷却至室温，即制成淀粉-碘化钾显色液。
[0018](3)0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液的配制:
按照常规方法配制0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液。
[0019](4)溴酸钾测定的标准曲线:
取11只5 mL比色管，按照梯度分别加入O mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0mL> 1.2 mL> 1.4 mL> 1.6 mL> 1.8 mL、2.0 mL的溴酸钾标准液,之后分别加入I mL乙酸溶液和2 mL淀粉-碘化钾显色液,用蒸懼水定容至5mL,反应5 min,然后取适量于比色皿中，通过摄相机摄取的显色后溶液的透射光谱图像，并通过数据线传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值；以色度R值为纵坐标，溴酸钾浓度为横坐标，制作标准曲线。
[0020](5)过氧化苯甲酰测定的标准曲线
取11只5 mL比色管，按照梯度分别加入O mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0mL> 1.2 mL> 1.4 mL> 1.6 mL> 1.8 mL、2.0 mL的过氧化苯甲酰标准液,之后分别加入1.5 mL磷酸溶液和1.5 mL淀粉-碘化钾显色液，用蒸馏水定容至5 mL，反应5 min。然后取适量于比色皿中，通过摄相机摄取的显色后溶液的透射光谱图像，并通过数据线传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值；以色度R值为纵坐标，过氧化苯甲酰浓度为横坐标，制作标准曲线。
[0021]利用上述制作好的标准曲线，对小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰进行同时检测的步骤为:
(I)淀粉-碘化钾显色液的配制
准确称取1.0 g淀粉，加入100 mL水后加热煮沸溶解完全后，冷却至室温，加入5g碘化钾搅拌溶解，冷却至室温，即制成淀粉-碘化钾显色液。
[0022](2)0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液的配制 按照常规方法配制0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液。
[0023](3)待检液的制备
取小麦粉样品混匀后，准确称取两份2.0OOg小麦粉于三角瓶中，一份加入20 mL水，另一份加入20 mL无水乙醇，震荡15 min后，过0.45 μ m滤膜，滤液即为待检液。其中，水的滤液为溴酸钾待检液，无水乙醇滤液为过氧化苯甲酰待检液。
[0024](4)小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的测定
取2 mL溴酸钾和过氧化苯甲酰待检液分别于两只5 mL比色管中，溴酸钾待检液中加入I mL乙酸和2 mL淀粉-碘化钾显色液，过氧化苯甲酰待检液中加入1.5 mL的磷酸和1.5mL淀粉-碘化钾显色液，两只比色管反应5 min后，取适量于比色皿中，通过摄相机摄取的显色后溶液的透射光谱图像，并通过数据线传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值，与标准曲线对比，得出溴酸钾和过氧化苯甲酰的含量。
[0025]实施例2
为了验证本发明检测装置和检测方法的效果，发明人采用实施例1中检测装置及检测方法对小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰进行了检测实验，结果如下:
1.干扰实验
实验仪器采用本发明实验装置，实验方法采用本发明检测方法。
[0026]实验结果:
在选择的条件下，实验常见干扰物质对溴酸钾和过氧化苯甲酰测定结果的影响。在相对误差< 5%的条件下，对于浓度为0.1 mg/L的溴酸钾，允许的共存物为:500倍葡萄糖、苯甲酸钠，1000倍K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、N03_、S042_等。对于浓度为0.1 mg/L的过氧化苯甲酰，允许共存的物质为:1000 倍 K.、Na+、Cr、Mg2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cr3+、NOf、SO:等。溴酸钾和过氧化苯甲酰均能氧化碘化钾，但由于溴酸钾能溶于水而不溶于大部分有机溶剂，而过氧化苯甲酰能溶于大部分有机溶剂而不溶于水，本发明使用水提取溴酸钾，用无水乙醇提取过氧化苯甲酰，所以可排除二者间的相互干扰。
[0027]实验结论:本法具有较强的抗干扰能力。
[0028]2.检出限实验
实验仪器采用本发明实验装置，实验方法采用本发明检测方法。
[0029]实验结果:
在选择的条件下，分别对溴酸钾和过氧化苯甲酰进行11次空白测定实验，得到11次空白实验的标准偏差为:SKBrt3=0.199，Sbpo=0.274，3倍标准偏差对应的标准曲线浓度分别为Ckmj3=L 26X10_2 mg/L，Cbpq=L 84X10_2 mg/L。所以，溴酸钾的检出限为 1.26X10—2 mg/L,过氧化苯甲酰的检出限为1.84X10—2 mg/L。
[0030]实验结论:本发明具有较低的检出限。
[0031]3.加标回收实验及精密度实验
实验仪器采用本发明实验装置，实验方法采用本发明检测方法。
[0032]实验结果:
在选择的条件下，对溴酸钾(KBrO3)和过氧化苯甲酰(BPO)进行加标回收实验，每个实验组平均测定11次。
[0033]表1加标回收测定结果(n=ll)
【权利要求】
1.一种小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置，其特征在于:所述检测装置包括测量暗箱，设置在测量暗箱后壁内侧的可反射出均匀的平行光的反射板，对称安装在测量暗箱前端上下两侧的采用CIE规定的测色标准光源，以与反射板相对的方式设置在测量暗箱前端的用于盛放测定用显色溶液的比色皿，以及位于比色皿前方的摄相机，所述摄相机通过数据线与内置图像处理软件的计算机相应接口相连接。
2.根据权利要求1所述的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置，其特征在于:所述比色皿置于反光白板相对的面的中间部分采用弧形设计，比色皿在弧形中间安装两个，分别用于溴酸钾和过氧化苯甲酰的测定，也可用于单个测定的平行实验。
3.根据权利要求1所述的小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰的同时检测装置，其特征在于:所述摄相机为USB制式，支持USB规范2.0和3.0，摄相机安装于暗箱外侧弧形中间，分别与两个比色皿相对各安装一个。
4.一种利用权利要求1所述检测装置同时对小麦粉中溴酸钾和过氧化苯甲酰进行检测的方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: (1)10μ g/mL溴酸钾和过氧化苯甲酰标准液的配制: 准确称取130°C下干燥后的溴酸钾0.1306 g用二次蒸馏水溶解后于100 mL容量瓶中定容，然后准确移取1.0 mL于100 mL容量瓶中定容，此时浓度为10 μ g/mL ； 准确称取0.100 g过氧化苯甲酰，取适量无水乙醇溶解后，定容于100 mL容量瓶中，然后准确移取1.0 mL于100 mL容量瓶中定容，此时浓度为10 μ g/mL ； (2)淀粉-碘化钾显色液的配制: 准确称取1.0 g淀粉，加入100 mL水后加热煮沸溶解完全后，冷却至室温，加入5g碘化钾搅拌溶解； (3)0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液的配制: 按照常规方法配制0.1 mol/L乙酸、磷酸溶液； (4)标准曲线的制作 a、溴酸钾测定的标准曲线:取11只5mL比色管，按照梯度加入O mL-2.0 mL的不同量的溴酸钾标准液，之后分别加入I mL乙酸溶液和2 mL淀粉-碘化钾显色液，用蒸馏水定容至5 mL，反应5 min后取适量于比色皿中，通过摄相机将摄取的显色后溶液的透射光谱图像传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值；以色度R值为纵坐标，溴酸钾浓度为横坐标，制作标准曲线； b、过氧化苯甲酰测定的标准曲线:取11只5mL比色管，按照梯度加入O mL-2.0 mL的不同量的过氧化苯甲酰标准液，之后分别加入1.5 mL磷酸溶液和1.5 mL碘化钾-淀粉显色液，用蒸馏水定容至5 mL，反应5 min后取适量于比色皿中，通过摄相机将摄取的显色后溶液的透射光谱图像传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值，以色度R值为纵坐标，过氧化苯甲酰浓度为横坐标，制作标准曲线； (5)待检液的制备: 取小麦粉样品混匀后，准确称取两份2.0OOg小麦粉于三角瓶中，一份加入20 mL水，另一份加入20 mL无水乙醇，震荡15 min后，过0.45 μ m滤膜，滤液即为待检液；其中，水的滤液为溴酸钾待检液，无水乙醇滤液为过氧化苯甲酰待检液； (6)溴酸钾及过氧化苯甲酰的测定:取溴酸钾和过氧化苯甲酰待检液各2 mL于比色管中，溴酸钾待检液中加入I mL乙酸溶液和2 mL淀粉-碘化钾显色液，过氧化苯甲酰待检液加入1.5 mL磷酸溶液和1.5 mL淀粉-碘化钾显色液；反应5 min后，取适量于两只比色皿中，通过摄相机将摄取的显色后溶液的透射光谱图像传输到计算机中，打开计算机内的图像处理软件，降噪处理后读取其色度R值，并与标准曲线对比，得出溴酸钾和过氧化苯甲酰的含量。
【文档编号】G01N21/78GK103792233SQ201410076153
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】张玉荣, 张德伟, 周显青 申请人:河南工业大学