微波消解/干灰化-分光光度法测定面制食品中的铝

2011-09-24卞金辉张晓卫倪巍巍

化学研究 2011年2期

关键词：光度法分光精密度

卞金辉,张晓卫,倪巍巍

(洛阳市质量技术监督检验测试中心,河南洛阳 471000）

微波消解/干灰化-分光光度法测定面制食品中的铝

卞金辉,张晓卫,倪巍巍

(洛阳市质量技术监督检验测试中心,河南洛阳 471000）

采用微波消解法和干灰化法对面制品进行前处理,用分光光度法测定面制品中的铝含量,建立了微波消解/干灰化-分光光度法测定铝的方法.实验结果表明,本方法前处理简单,检测结果准确度高,精密度好,在0～10μg/25 mL线性范围内:相关系数 r=0.999 5,方法检出限为0.2μg/25 mL,样品的加标回收率在92.0%～101.0%,RSD为0.98%～4.56%.

微波消解法;干灰化法;分光光度法;铝;面制品

Abstract:A microwave digestion/dry ashing-spectrophotometric method was established to determine Al in flour products,with which the flour products were pretreated by microwave digestion and dry ashing,followed by measurement of Alviaspectrophotometric route.It has been found that the established method is simple,accurate and precise,having a linear range of 0-10μg/25 mL,correlation coefficient of 0.9995,detection limit of 0.2μg/25 mL,an average standard addition recovery of 92.0%-101.0%,and RSD of 0.98%-4.56%.

Keywords:microwave digestion;dry ashing;spectrophotometry;aluminum;flour products

铝是慢性蓄积性低毒元素,在自然界中广泛分布.在食品工业中铝主要用作食品容器、炊具、食品包装材料、食品添加剂、净水剂等.大多数食品中的铝含量不高,通常铝制炊具、容器中迁移到食品中的铝也很少.由于缺乏足够的研究和认识,长期以来人们并不认为铝是有毒元素,所以在食品领域被广泛应用,甚至滥用,使得部分面制品中铝含量超过国家规定标准[1-3].随着现代分析技术的发展,大量的研究表明,铝在毒理学上属于低毒元素,铝及其化合物很少被人吸收,进入细胞的铝可与多种蛋白质、酶、三磷酸腺苷等人体重要物质结合,影响体内的多种生化反应,干扰细胞和器官的正常代谢,导致某些功能障碍.许多研究还表明,神经系统是铝的主要靶器官之一,过量的铝可干扰人脑的意识与记忆功能,可出现视觉运动协调失灵,长期记忆减退,严重者可发生如早老性痴呆、帕金森氏病等免疫系统紊乱性疾病.过量的铝还可沉积在骨质中并置换出钙,导致骨生成抑制,发生骨软化症等[4-6].

目前,食品铝的测定方法有络合滴定法、分光光度法、原子吸收法、ICP-AES、ICP-MS法等.由于受实验室条件的限制,国标中常采用酸消解-分光光度法[7],这是食品监督中必须采用的检测铝的方法.但是该方法在处理样品时采用酸消解法,耗时长,耗酸多且加酸量不一致,赶酸是否彻底难以判定,在实际测定中标准曲线不理想,结果精密度和准确度都较差.作者在国标的基础上分别采用微波消解法和干灰化法处理样品,用分光光度法测定面制食品中的铝含量,并进行了样品加标对照实验,结果令人满意.

1 实验部分

1.1 主要试剂

浓硝酸(AR),高氯酸(AR),浓硫酸(AR),双氧水(30%)(AR),0.5 g/L铬天青 S(AR)溶液,10 g/L抗坏血酸(AR)溶液,0.2 g/L溴化十六烷基三甲胺(AR)溶液,p H值为5.5的乙酸-乙酸钠(AR)缓冲溶液,铝的国家标准溶液100 mg/L,铝标准使用液 (1.0 mg/L).

1.2 主要仪器

TU-1810紫外可见分光光度计,MDS-6型微波消解仪,ECH-1型电子控温加热板,SX2-2S-10马弗炉,石英玻璃坩埚若干.

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

将试样(不包括夹心、夹馅部分)粉碎均匀,取约30 g置于85℃烘箱中干燥4 h后备用.

1.3.1.1 微波消解法

称取处理后的样品0.2～0.5 g,置于聚四氟乙烯塑料内罐中,加6～8 mL浓硝酸,混匀后在电子控温加热板上于170℃预处理10～20 min.冷却后加1～2 mL双氧水,盖好安全阀.将消解罐放入微波炉消解系统中,根据不同种类的试样设置微波消解系统的最佳工作条件,至消解完全.冷却后再在电子控温加热板上于170℃赶酸10～20 min,用0.5%的硫酸溶液转移并定容至25 mL,混匀待测.同时做空白试验.

1.3.1.2 干灰化法

准确称取处理后的样品1.5～2.0 g,置于石英坩锅中,在电炉上加热至炭化,放入马弗炉中,在550℃灰化4～6 h,放冷,用0.5%硫酸溶液转移并定容至100.0 mL,混匀待测.同时做空白试验.

1.4 工作曲线的绘制及样品测定

分别吸取1.0 mg/L铝标准使用液0.0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 mL于25 mL比色管中,依次向各比色管中加入2.0 mL空白液.吸取2.0 mL处理好的试样液,置于25 mL比色管中.向标准管、试样管中依次加入8.0 mL乙酸-乙酸钠缓冲液,1.0 mL 10 g/L抗坏血酸溶液,混匀;加2.0 mL 0.2 g/L溴化十六烷基三甲胺溶液,混匀;再加2.0 mL 0.5 g/L铬天青S溶液,摇匀后,用水稀释至刻度,配成浓度(μg/25 mL)为0.0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0的铝标准系列溶液.室温(25℃)放置20 min后,用1 cm比色皿,于紫外可见分光光度计上,以零管调零点,于640 nm波长处测其吸光度,由仪器自带软件绘制标准曲线,并计算样品测定结果.

2 结果与讨论

2.1 消解方法的选择

样品的前处理是准确测定铝含量的关键.本文同时用三种方法—国标的酸消解法以及本文的微波消解法和干灰化法分别对已知含量的质控样品进行消化处理,分别用国标分光光度法和本文改进的分光光度法进行测定,结果见表1.

表1 不同消解方法对质控样品中铝含量的测定结果Table 1 The determined results of aluminum contamination in quality control samples with different digestive methods mg/kg

从表1可以看出,酸消解法测定结果不稳定,相对误差较大,均超出了要求范围,与资料测定结果基本一致[8];微波消解法和干灰化法,相对误差较小,且均在要求范围内.原因在于酸消解法加入的高氯酸对显色反应有很大影响,高氯酸沸点高,蒸气容易在瓶壁冷凝之后形成回流,使得消解时间增长,同时高氯酸是否彻底赶尽难以判定,最终导致测定结果不稳定,相对误差较大,而且湿法消解酸消耗量大,消化时要实验室人员一直看守,消化时的酸雾对人体有害,费时费力.而微波消解法,样品在密闭的消化管内,样品前处理简单、快速、试剂用量少,检测结果准确度高、精密度好,对人体损害较小.干灰化法,操作简单,试剂用量少,检测结果准确度高、精密度好,因此本文采用微波消解法和干灰化法.

2.1.1 微波消解条件

选择微波消解条件的好坏直接关系到测定结果的准确度.如果消解不彻底,会导致测定结果偏高或偏低,影响准确度.

一般情况下,脂肪和蛋白质含量低的样品,消解时间较短,最高控制压力也较低,预处理和赶酸的时间也较短;脂肪和蛋白质的含量越高,样品消解时间越长,最高控制压力也越高,预处理和赶酸时间也越长.下面是常见的几种食品的微波消解条件,仅供参考.

面粉:第一步600 W,0.5 MPa,5 min;第二步800 W,1.0 MPa,8 min;第三步600 W,1.5 MPa,5 min.

馒头:第一步600 W,0.5 MPa,3 min;第二步800 W,1.0 MPa,5 min;第三步1 000 W,1.5 MPa,7 min;第四步600 W,2.0 MPa,6 min.

桃酥:第一步600 W,0.5 MPa,3 min;第二步800 W,1.0 MPa,5 min;第三步1 000 W,1.5 MPa,8 min;第四步1 000 W,2.0 MPa,10 min;第五步800 W,2.5 MPa,5 min.

2.1.2 干灰化法

干灰化法是食品卫生理化检验常用的前处理方法,其优点是耗酸少,可降低测定空白值.铝属于高温元素,可选用较高的灰化温度而不会挥发损失.但使用主要成分为铝硅酸盐的瓷质坩埚灰化样品会带来污染,所以不宜采用瓷坩埚作为灰化的容器,而石英玻璃坩埚不会带来污染,所以选用石英玻璃坩埚.

2.2 显色条件

按照国标方法对标准系列和样品进行显色处理,实验中发现,样品空白值为负值,且绝对值超过1.5 μg/25 mL,样品测定结果也经常出现负值现象.原因是所加试剂对显色反应产生干扰,为消除样品空白的干扰,使样品、样品空白和标准系列具有相近的显色环境,特在标准系列中也加入2.0 mL的样品空白液.

2.3 标准溶液测定的回归曲线方程

按照1.4工作曲线的绘制及样品测定中的实验方法,配制浓度分别为0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 μg/25 mL的铝标准系列,室温(25℃)放置20 min后,按仪器工作条件,依次对各标准点进行测定,由仪器自带软件计算标准曲线的相关系数.结果表明:铝的浓度在0～10.0μg/25 mL内呈线性关系,线性回归方程为 A=0.117 49C+0.148 65,相关系数为0.999 5.

2.4 方法的检出限

根据测量得出的面制食品中铝标准系列浓度—吸光度校准曲线,并连续测量11次空白溶液的吸光度,然后计算4倍于11次测量值的标准偏差,得到本分析方法的检出限为0.2μg/25 mL.

2.5 精密度实验

分别对三种不同铝浓度的样品做6次平行测定,其结果见表2.

表2 精密度实验结果(n=6)Table 2 The results of the precision experiment(n=6)

2.6 加标回收率实验

分别对三种不同铝浓度的样品进行了加标回收率实验,其回收率在92.0%～101.0%范围内.结果见表3.

表3 加标回收率实验结果Table 3 The results of the average recovery of standard addition

2.7 共存离子的影响

分别对三种不同铝浓度含量(1.1 mg/kg、12.4 mg/kg、65.0 mg/kg)的样品进行了共存离子 Fe、Zn、Cu、Mn、Pb、As、Cd、Cr的影响实验. 结果表明:Fe、Zn<350 mg/kg,Cu<110 mg/kg;Mn<60 mg/kg,Pb、As<15 mg/kg,Cd、Cr<5 mg/kg等对本实验结果无影响.