浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定食品和饮料中的痕量铜
2010-10-23秦九红向国强
秦九红,陈 静,向国强＊ ,杨 君
(1.河南省有色金属地质勘查总院,河南郑州450052; 2.河南工业大学化学化工学院,河南郑州450002)
浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定食品和饮料中的痕量铜
秦九红1,陈 静2,向国强2＊,杨 君2
(1.河南省有色金属地质勘查总院,河南郑州450052; 2.河南工业大学化学化工学院,河南郑州450002)
研究了基于非离子表面活性剂 Triton X-114和螯合剂二乙基氨基二硫代甲酸钠 (DDTC)的浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定痕量铜的分析方法.考察了影响浊点萃取效率的参数,包括p H值、DDTC浓度、Triton X-114用量、平衡温度及时间等.在优化条件下,本法的检出限(3σ)为1.55μg/L,相对标准偏差RSD为3.4%(n=7,c=100μg/L),线性范围为0～250μg/L.将该法应用于茶叶标准样品(GBW07605)、奶粉和矿泉水等样品中痕量铜的测定,其回收率在96.7%～113.5%之间.
铜;浊点萃取;火焰原子吸收光谱
铜是人体必需的微量元素之一.食物是铜进入人体的主要途径,通常人体每天正常摄入的铜在1.5～2.0 mg,但摄入过量的铜会导致中毒甚至死亡[1-3].欧盟和美国要求饮用水中铜的最大限量分别为2 mg/L和1.3 mg/L[1].因此,有必要建立一种灵敏、准确的监测食物中铜含量的分析方法.
原子光谱法(FAAS/ETAAS[4-6]、ICP-MS/AES[7-9])、化学发光法[10]、电化学法[11]和分光光度法[12-13]是分析痕量铜常用的分析方法.FAAS操作简便、分析速度快,但其分析灵敏度较低,对于基体复杂、含量极低的样品,在测定前仍需辅以一定的分离富集技术.浊点萃取技术(Cloud Point Extraction,CPE)是近年兴起的新型液-液萃取技术.它以非离子表面活性剂胶束溶液的浊点现象和增溶性为基础,通过改变体系p H、温度及离子强度等参数诱发相分离,萃取分离溶液中疏水性物质[14-15].它具有不使用有毒有机试剂、简便高效以及易与其他仪器联用等优点[16-17].将CPE与 FAAS结合,不仅提高了灵敏度,同时克服了基体干扰,从而大大改善了分析性能.
作者研究了以DDTC为螯合剂,非离子表面活性剂 Triton X-114为萃取剂的浊点萃取体系,优化了p H,DDTC浓度,Triton X-114用量,平衡温度和时间等浊点萃取参数,建立了CPE-FAAS测定样品中痕量铜的新方法,并成功应用于茶叶标样(GBW07605)、奶粉和矿泉水中痕量铜的测定.
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
p HS-25B数字酸度计(上海大普仪器有限公司)、HH-4型恒温水浴锅和80-1型低速离心机(金坛市华峰仪器有限公司)、程控箱式电炉(上海精宏实验设备有限公司)、BS224S电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)、TAS-986原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)、Cu空心阴极灯(北京曙光电子光源仪器有限公司).仪器工作条件:波长:324.7 nm;灯电流:3 mA;光谱带宽:0.2 nm;燃烧器高度:6 mm;乙炔流量:1 600 mL/min.
1 000 mg/L Cu2+标准贮备溶液:称取3.802 3 g Cu(NO3)2·3H2O,用二次蒸馏水溶解,移入1 000 mL容量瓶中,定容、摇匀.各浓度Cu2+标准溶液均由此标准贮备溶液按逐级稀释法配制所得.1.0%Triton X-114(美国Sigma公司);1.0%DDTC(上海三爱思试剂有限公司)溶液;0.1 mol/L HNO3-CH3OH溶液;p H 4.5 HAc-NaAc缓冲溶液;按常规配制浓度均为1 000 mg/L K+、Na+、Ca2+、Zn2+、Pb2+、Mg2+、Ni2+、Fe3+、Al3+、Mn2+和Co2+标准溶液.所用试剂均为分析纯或分析纯以上,实验用水均为二次蒸馏水.所用容器使用前均用稀硝酸浸泡,并用二次蒸馏水淋洗.
茶叶标准样品(GBW07605)购自国家标准物质研究中心,奶粉和矿泉水均来自当地市场.
1.2 浊点萃取
在15 mL离心管中,加入8.00 mL Cu2+标准溶液(或样品溶液)、1.00 mL 1.0%DDTC和1.00 mL 1.0%Triton X-114溶液,用p H 4.5 HAc-NaAc缓冲溶液调节溶液p H至6.0,用二次蒸馏水稀释至15 mL,摇匀,置于50 ℃恒温水浴中保持15 min后,以3 500 r/min离心5 min分相,然后冰浴10 min;去掉上层水相后用0.1 mol/L HNO3-CH3OH溶液稀释胶束相至0.80 mL,最后用火焰原子吸收分光光度计测定胶束相中的Cu2+.
1.3 样品处理
茶叶和奶粉:各称取0.500 0 g茶叶标准样品(GBW07605)和奶粉,分别放入瓷坩埚中,在电炉上炭化至无烟后,在500℃马弗炉中灰化5～8 h.待其自然冷却后,用稀酸将其溶解并分别转移至100 mL和50 mL容量瓶中,定容.在6℃低温下避光保存,备用.
矿泉水:用0.45μm孔径的滤膜过滤矿泉水,并用稀硝酸酸化处理滤液,贮存于容量瓶中,在6℃低温避光保存,备用.
2 结果与讨论
2.1 p H的影响
p H主要影响到疏水性金属螯合物的形成及其稳定性.因此,合适的p H有利于形成稳定的疏水性金属螯合物及其浊点萃取.图1为不同p H对Cu2+浊点萃取效率的影响.图1表明,p H在1.0～5.0范围内变化时,Cu2+的吸光度随p H增大逐渐增大;吸光度在p H 5.0～7.0之间达到最大并保持相对稳定,即在此p H范围内可获得较好的萃取效率.为此,本实验控制p H为6.0.
2.2 DDTC浓度的影响
适当浓度的DDTC是保证Cu2+转化为疏水性金属螯合物及其被萃取的关键因素.实验考察了DDTC浓度变化对富胶束相溶液中Cu2+吸光度的影响.实验发现,DDTC浓度在0.5%～3.0%范围内变化时,富胶束相溶液中Cu2+的吸光度基本保持相对稳定,即此时能够实现溶液中Cu2+的完全萃取.因此,选择1.0%作为实验用DDTC浓度.
2.3 表面活性剂 Triton X-114用量的影响
Triton X-114的用量影响浊点萃取效果以及相分离过程.图2为1.0%Triton X-114的用量(0.20～2.50 mL)对富胶束相中铜吸光度的影响.结果表明,Triton X-114用量在0.50～2.00 mL之间变化时,吸光度达到最大并保持相对稳定;继续增大其用量,相体积比(富胶束相与水相体积比)增大,富集倍数可能下降,导致吸光度有所减小.本法选择 Triton X-114用量为1.00 mL.
图1 p H对富胶束相中Cu2+吸光度的影响Fig.1 Effect of p H on the analytical intensity of copper in rich-surfactant phase
图2 Triton X-114用量对富胶束相中铜离子吸光度的影响Fig.2 Effect of Triton X-114 on the analytical intensity of copper in rich-surfactant phase
2.4 平衡温度和时间的影响
合适的平衡温度和时间对于完成浊点萃取和诱导浊点分相是必要的.Triton X-114溶液具有较低浊点温度(18～22℃)和较高的密度,在较低的温度下就可以实现浊点萃取和浊点分相.实验考察了平衡温度和时间(即:水浴温度和时间)对铜的浊点萃取效率影响.结果表明,在40～70℃中水浴5～20 min即可获得较好的浊点萃取效率.因此,本文选取在50℃水浴中平衡15 min.
2.5 干扰离子的影响
按照1.2方法,考察了常见的干扰离子对铜(125μg/L)的浊点萃取效率的影响.当相对误差不大于±5%时,质量倍数1 000倍的 K+、Na+、Ca2+、Mg2+,500倍的Al3+,40倍的 Co2+、Ni2+,30倍的 Mn2+、Fe3+、Cr3+、Pb2+对测定均无干扰.
2.6 分析性能
在优化条件下,得到该法检出限(3σ)为1.55μg/L,相对标准偏差(RSD)为3.4%(n=5,c=100μg/L),线性范围0～250μg/L.
2.7 实际样品测定
为了验证该法的准确性和可行性,按照1.2方法测定了茶叶标准样品(GBW07605)中Cu2+的含量,测定值为16.70±0.35μg/g,参考值为17.30±0.31μg/g.将该法应用于奶粉和矿泉水样品中痕量Cu2+的测定,结果列于表1.加入回收实验表明,回收率在96.7%～113.5%之间.
表1 奶粉和矿泉水样品中Cu2+含量的测定(n=3)Table 1 Analytical results of copper in milk powder and mineral water samples
3 结论
研究了以螯合剂DDTC和非离子表面活性剂 Triton X-114的浊点萃取痕量Cu2+的体系,并与FAAS联用测定了食品和饮料样品中痕量Cu2+.该法具有分析快速、成本低廉和操作简便等优点.
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Determination of Trace Copper in Food and Beverage by Flame Absorption Spectrometry-Cloud Point Extraction
A new method for determination of trace copper in food and beverage samples by flame atomic absorption spectrometry combined with cloud point extraction was developed.The cloud point extraction system was based on Triton X-114 as surfactant and sodium diethyldithiocarbamate(DDTC)as chelating agent.The parameters affecting cloud point extraction,including p H,dosage of Trion X-114,concentration of DDTC,extraction temperature and time were investigated and optimized.It was found that under optimized test conditions,a detection limit(3σ)of 1.55μg/L,relative standard deviation of 3.4%(n=7,c=100μg/L),and linear scope of 0～250μg/L were reached.The proposed method was successfully applied to determine trace copper in tea certified reference sample(GBW07605),milk powder and mineral water,with recovery being 96.7%～113.5%.
copper;cloud point extraction;flame atomic absorption spectrometry
O 657.3
A
1008-1011(2010)05-0072-04
2010-06-24.
河南工业大学校科研基金(09XJC003).
秦九红(1969-),女,工程师,学士,研究方向为痕量元素分析技术.＊
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