天然胶乳中尿素的快速检测方法

杨映华，刀建华，郑向前，魏用林，李保卫

（西双版纳州质量技术监督综合检测中心，云南 景洪 666100）

目前天然胶乳收购多以干胶含量作为质量标准和交易议价指标。近年来一些产胶区出现了胶乳掺杂现象，通过掺入尿素、蔗糖、淀粉、腻子粉和滑石粉等物质，提高干胶含量测定值，从中谋取暴利。以掺杂胶乳为原料加工而得的天然橡胶可能出现夹生、发粘、杂质和灰分含量高、塑性值和塑性保持率偏低、机械强度差以及加工难度大等现象，给生产企业造成巨大的经济损失，甚至影响下游橡胶制品的生产质量。

尿素又称碳酰胺，是一种简单的有机小分子化合物。尿素可作为保存剂添加至胶乳中[1]，质量分数通常低于0.02。尿素因价格便宜、溶解度大，掺入后胶乳性状稳定，短时间内不发生凝固、沉降、变色等现象，是最常见的胶乳掺杂物质之一，危害性较大。因此，建立鲜胶乳或氨保存胶乳中掺入尿素的快速检测方法，对于在胶乳收购环节有效识别掺杂胶乳具有重要意义。

尿素的快速检测多采用可见分光光度法，基于显色剂与尿素反应生成有色化合物，根据颜色深浅进行尿素的检测。采用较多的有丁二酮肟或二乙酰一肟显色法[2]、亚硝酸盐-格里斯试剂显色法[3-5]和对二甲氨基苯甲醛（PDAB）显色法[6-8]等。丁二酮肟或二乙酰一肟显色法需在强酸条件下沸水浴加热，操作繁琐、耗时较长，难以满足胶乳快速检测的需要。本工作对亚硝酸盐-格里斯试剂显色法和PDAB显色法的影响因素进行探讨，优选操作条件，建立简便、灵敏的胶乳中尿素的快速检测方法。

1 实验

1.1 原料及试剂

鲜胶乳及测试样品由橡胶加工企业提供；尿素为优级纯，PDAB、亚硝酸钠、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、浓盐酸和无水乙醇均为分析纯，市售；试验用水为去离子水。

PDAB显色剂：称取4.0 g PDAB溶于50 mL无水乙醇和40 mL盐酸混合溶液中，用去离子水定容至100 mL。

质量浓度为0.05 g L-1的亚硝酸钠-盐酸溶液：准确称取50 mg亚硝酸钠，用盐酸溶液（盐酸/水体积比为1∶4，下同）溶解并定容至100 mL，吸取10 mL用盐酸溶液稀释10倍，使用时临时配制。

格里斯试剂：A液（质量浓度为4 g L-1的对氨基苯磺酸溶液），准确称取对氨基苯磺酸400 mg，用盐酸溶液溶解并定容至100 mL；B液（质量浓度为2 g L-1的盐酸萘乙二胺溶液），准确称取盐酸萘乙二胺200 mg，用去离子水溶解并定容至100 mL。溶液均保存于棕色滴瓶中。

1.2 原理

1.2.1 PDAB显色法

酸性条件下，PDAB与尿素反应生成黄色物质对二甲氨基苯甲醛脲。以空白胶乳为参照，根据颜色变化可定性检测胶乳中是否掺入尿素。在一定浓度范围内，随尿素含量的增大，颜色随之变深，根据颜色的深浅可半定量检测掺入尿素的含量。

1.2.2 亚硝酸盐-格里斯试剂显色法

尿素与亚硝酸盐在酸性条件下能发生反应生成氮气和二氧化碳，而格里斯试剂能与亚硝酸盐发生偶氮反应，形成紫红色偶氮染料。以空白胶乳为参照，掺入尿素的胶乳由于亚硝酸盐的消耗而不会显色，空白胶乳则显紫红色。

1.3 测定方法

1.3.1 PDAB显色法

取待检测胶乳样品和空白胶乳各2 mL于试管中，分别加入PDAB显色剂1 mL，充分振摇，观察乳清层的显色情况。

1.3.2 亚硝酸盐-格里斯试剂显色法

取待检测胶乳样品和空白胶乳各2 mL于试管中，分别加入质量浓度为0.05 g L-1的亚硝酸钠-盐酸溶液1 mL，振摇10 min后加入格里斯试剂A液2滴，摇匀后加入格里斯试剂B液5滴，观察乳清层的显色情况。

2 结果与讨论

2.1 PDAB显色法条件确定

2.1.1 显色剂中PDAB的质量浓度

以尿素质量浓度为1和10 g L-1的胶乳和空白胶乳为试验对象，考察显色剂中PDAB质量浓度对显色结果的影响，控制显色剂中盐酸浓度为6 mol L-1，选择不同PDAB质量浓度的显色剂进行试验，结果见表1。

表1 不同PDAB质量浓度显色剂乳清层显色情况

加入显色剂后，含尿素胶乳乳清层发生显色，随着显色剂中PDAB含量的增大，颜色呈逐渐加深趋势。由于PDAB显色剂本身为浅黄色，随着PDAB含量的增大显色剂本底颜色亦加深。PDAB质量浓度为30 g L-1时，含尿素胶乳与空白胶乳颜色差别明显，因此本试验确定显色剂中PDAB的质量浓度为30 g L-1。

2.1.2 显色剂中盐酸浓度

酸性条件有利于PDAB与尿素反应，控制显色剂中PDAB质量浓度为30 g L-1，以尿素质量浓度为1和10 g L-1的胶乳和空白胶乳为试验对象，考察显色剂中盐酸浓度对显色结果的影响，结果见表2。

表2 不同盐酸浓度PDAB显色剂乳清层显色情况

加入显色剂后，含尿素胶乳均迅速变色。由于胶乳保存过程中可能加入一定量的氨，消耗显色剂中的盐酸，使乳清酸度较低，因此本试验选择较大的盐酸用量，确定显色剂中盐酸浓度为4.8 mol L-1。

2.1.3 胶乳中氨含量

胶乳采收后为防止自然凝固，通常需加氨保鲜。以氨质量分数为0，0.001，0.002，0.005，0.008和0.01的空白胶乳和掺尿素胶乳（尿素质量浓度为1和10 g L-1）为试验对象，考察胶乳中氨含量对显色的影响。结果表明，氨质量分数为0～0.01时掺尿素胶乳正常显色。

2.1.4 检测下限

考察掺入尿素胶乳在尿素质量浓度为0.05，0.10，0.25，0.40，0.50，0.75和1.0 g L-1的显色情况。结果表明，随尿素含量增大，显色呈渐深趋势，与空白胶乳对照，胶乳中尿素质量浓度达到0.25 g L-1显色明显易辨。

2.2 亚硝酸盐-格里斯试剂显色法条件确定

2.2.1 酸用量

酸性条件有利于亚硝酸钠与尿素快速反应，也利于格里斯试剂与残留亚硝酸盐的显色反应。使用盐酸调节酸度，为简化操作步骤，将盐酸与亚硝酸钠配制在一起同时加入。以掺尿素胶乳（尿素质量浓度为5 g L-1）和空白胶乳为试验对象，固定亚硝酸钠质量浓度为2 g L-1，反应时间为10 min，考察以不同浓度盐酸为介质的显色情况，结果见表3。

表3 不同盐酸浓度亚硝酸盐-格里斯试剂显色剂乳清显色情况

从表3可以看出，盐酸/水体积比为1∶9时，尿素与亚硝酸钠即可反应完全，考虑到胶乳保存过程中可能加入氨，会消耗一定量盐酸，因此本试验选择盐酸/水体积比为1∶4的盐酸溶液为酸度调节剂。

2.2.2 亚硝酸钠用量

试验时样品中的尿素先与亚硝酸盐反应，如反应完全，亚硝酸盐被完全消耗，滴加格里斯试剂后样品不显色；如样品中尿素含量过低，加入的亚硝酸盐未被完全消耗，可与格里斯试剂发生显色反应，使乳清层显紫红色。因此亚硝酸盐加入量决定了方法检测下限和灵敏度。在2 mL空白胶乳中加入质量浓度为0.05，0.1，0.2，0.4，1.0，1.6和2.0 g L-1的亚硝酸钠溶液（介质为盐酸/水体积比为1∶4的盐酸溶液）1 mL，空白胶乳乳清层均显紫红色，表明亚硝酸钠质量浓度为0.05 g L-1即可明显显色，因此确定此浓度为亚硝酸钠-盐酸溶液的使用浓度。

2.2.3 反应时间

在2 mL掺尿素胶乳（尿素质量浓度为1和5 g L-1）中加入质量浓度为0.05 g L-1的亚硝酸钠-盐酸溶液1 mL，摇匀，放置若干分钟后滴加格里斯试剂，现象见表4。通过对反应时间的考察，选择反应时间为10 min。

表4 反应时间对乳清层显色的影响

2.2.4 胶乳中氨含量

以 氨 质 量 分 数 为0，0.001，0.002，0.005，0.008和0.01的空白胶乳和掺尿素胶乳（尿素质量浓度为1和5 g L-1）为试验对象，考察胶乳中氨含量对显色的影响。结果表明，空白胶乳组均显紫红色，掺尿素胶乳均未显色，说明氨质量分数为0～0.01对本方法无干扰。

2.2.5 检测下限

本方法的检测下限取决于亚硝酸盐加入量，当硝酸钠质量浓度为0.05 g L-1时，方法检测下限为1 g L-1。

2.3 方法实用性试验

2.3.1 错检率及漏检率

分别以上述两种方法测试空白胶乳样品和尿素质量分数为0.005～0.15的胶乳样品。结果显示：30个空白胶乳样品均未检出尿素，无错检；30个添加尿素胶乳样品均检出尿素，该浓度水平的尿素无漏检。

2.3.2 样品检测

取样品77个分别用两种方法测试，样品均来自西双版纳和红河地区，包括鲜胶乳样品（氨质量分数低于0.001 5）46个、浓缩天然胶乳样品7个、凝固过程产生的乳清样品24个。其中19个样品检出尿素，两种方法测试结果一致。

3 结论

通过对显色条件的考察，确定了定性检测胶乳中掺入尿素的最佳条件。PDAB显色法：显色剂中PDAB质量浓度 30 g L-1，盐酸浓度 4.8 mol L-1，方法检测下限 0.25 g L-1；亚硝酸盐-格里斯试剂显色法：亚硝酸盐溶液质量浓度0.05 g L-1，介质 盐酸/水体积比为1∶4的盐酸溶液，反应时间 10 min，方法检测下限 1 g L-1。

这两种方法具有灵敏度高、检测下限低、速度快和操作简便等特点，可应用于胶乳验收及加工过程中掺入尿素的快速检测和实时监控。