微波消解-比色法测定食品中的铝

谭亚男，马伟，陆阳

四川省食品药品检验检测院（成都 610097）

铝是一种常量金属元素，食品中大量的铝主要来自食品添加剂。长期超量摄入铝会对健康产生严重影响，造成神经功能紊乱、生物酶活性降低、免疫系统抑制等不良后果。目前国家标准中采用分光光度法测定含铝食品添加剂的食品，该法容易受到环境、试剂及容器的污染，标准曲线线性、样品测定平行性和重复性不易保证。此次试验采用微波消解法消解样品，溶液在塑料离心管内显色，易控制测定时间，可以用于日常工作中含铝食品添加剂的食品的批量检验。样品消解溶液还可以用于ICP-MS、ICP-OES、原子吸收光谱仪等仪器，节省了试剂用量，减轻了检测人员工作量。

1 试剂及标准溶液

1.1 试剂

盐酸溶液（1+1）、硫酸溶液（1%）、对硝基苯酚乙醇溶液（1 g/L）、氨水溶液（1+1）、硝酸溶液（2+98）、乙醇溶液（1+1）、铬天青S溶液（1 g/L）、Triton X-100溶液（3%）、CPB溶液（3 g/L）、乙二胺溶液（1+2）、乙二胺-盐酸缓冲溶液（pH 6.7～7.0）、抗坏血酸溶液（10 g/L）。

1.2 标准溶液的配制

铝标准溶液：Al单元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号GSB 04-1713-2004，唯一标识17A032-4，标准值1 000 mg/L，有效期至2019年11月5日。

铝标准使用液（1.00 mg/L）：准确吸取0.10 mL铝标准溶液（1 000 mg/L），置于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5%）稀释至刻度，混匀。

2 仪器与设备

分光光度计（Evolution201，Thermo）；赶酸器（BHW-09A16，博通）；天平（CPA225D，Sartious）；微波消解仪（PRO 48MF，AntonPaar）；50 mL塑料离心管（Lab Serve）。

3 分析方法

3.1 试样制备

微波消解：称取0.3 g固体样品（面制品等样品粉碎均匀后，取约30 g置85 ℃恒温干燥箱中干燥4 h）于微波消解内罐中，加入7 mL硝酸，于120 ℃预消解20 min后放凉，旋紧罐盖，微波消解（消解条件见表1）。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，将消解罐放在控温电热板上，于160 ℃加热约60 min赶酸至约0.5 mL，用去离子水将消解液转入25 mL容量瓶中，再洗涤消解罐3次，洗液合并于容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀备用，同时做空白试验。

表1 样品消解仪参考条件

3.2 显色反应及比色测定

分别吸取1.00 mL（V2）试样消化液、空白溶液分别置于50 mL离心管中，加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。另取7支50 mL离心管，分别加入0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 mL铝标准使用溶液（该系列标准溶液中铝的质量分别为0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 μg），并依次向各管中加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。

向标准管、试样管、试剂空白管中滴加1滴对硝基苯酚乙醇溶液，混匀，滴加氨水溶液至浅黄色，滴加硝酸溶液至黄色刚刚消失，再多加1 mL，加入1 mL抗坏血酸溶液，混匀后加3 mL铬天青S溶液，混匀后加1 mL Triton X-100溶液、3 mL CPB溶液、3 mL乙二胺-盐酸缓冲溶液，加水定容至25.0 mL，混匀，放置40 min。

在620 nm波长处，用1 cm比色皿以空白溶液为参比测定吸光度。以标准系列溶液中铝的质量为横坐标，以相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。根据试样消化液的吸光度与标准曲线比较定量。

4 结果与讨论

4.1 微波消解条件的选择

试验中分别取了油条、粉丝、馒头等样品（0.3～0.5 g）微波消解，7 mL硝酸可以消解完全，不需要加入硫酸、双氧水、高氯酸、氢氟酸等其他酸溶液，降低了溶剂污染的概率，减少了试验操作步骤。同时单纯的硝酸体系，对后续试验操作中pH的调节有利，保证了样品的平行性。

4.2 容器的选择

食品中铝元素属于微量元素分析，在实验操作中很容易受到环境、试剂及容器的污染，避免使用玻璃器皿。若使用玻璃容器，均需以硝酸（1+5）浸泡24 h以上，用自来水反复冲洗，最后用纯水冲洗晾干后方可使用。试验中发现采用国标中的玻璃比色管，需要提前泡酸清洗，操作复杂，效果不佳。改用50 mL PE塑料离心管，可以有效地避免玻璃器皿带入的污染，不需泡酸，使用前只需要用2%硝酸溶液清洗一次，去离子水清洗一次即可。

4.3 试剂的选择

国标中为避免试剂污染，硫酸、盐酸、氨水、乙醇均采用超纯试剂。实际试验发现，若采用分析纯试剂，空白管显色后为淡黄色，说明试剂中铝含量不高，可以用分析纯试剂代替优级纯试剂，通过扣除空白的方式排除试剂干扰。

4.4 线性考察

标准溶液中铝的含量分别为0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 μg，以相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，相关系数为0.999 4，线性良好。重复试验20次，相关系数均能保持在0.999 0～0.999 9范围内。

图1 标准曲线

4.5 方法检出限

重复测定11次试剂空白溶液，求得标准差。计算得到方法检出限为0.5 mg/kg。

4.6 方法精密度

分别精密称取1#，2#和3#粉丝样品各6份，进行方法精密度试验，结果见表2。该方法RSD%均小于10%，符合国标规定要求。

表2 精密度试验结果

4.7 加标回收试验

取2#粉丝样品做回收率试验，添加水平为20，40和60 mg/kg，计算加标回收率。结果见表3。

4.8 与国标方法结果比较

分别用该法和国标法测定6份样品中铝的含量，结果见表4。经SPSS 23软件统计学处理、F检验（方差齐性检验），得到Sig=0.074＞0.05，即两组数据的方差无显著性差异。统计量t值=0.942，查表得t0.05(5)=2.57＞t值，所以两组数据无显著性差异。从两组数据的标准差S比较，该方法S值更小，数据更靠近准确值，故根据该方法测定的数据优于国标法。

表3 回收率试验结果（n=3）

表4 两种测定方法的比较

4.9 显色时间的考察

铝和铬天青S产生蓝绿色的四元胶束不稳定，显色放置40 min后需尽快测定，放置70 min后吸光度降低2.5%，放置160 min后吸光度降低20%，放置10 h后颜色基本褪去。若采用玻璃比色管反应，吸光度降低更快。

4.10 试验试剂配制关键点

（1）氨水易挥发，应尽量现用现配。配制好的氨水溶液应密封保存。

（2）Triton X-100为黏稠液体，吸取时注意慢吸慢放，保证体积的精确。加水定容时，注意沿容器壁缓慢加入，否则易产生气泡影响定容。Triton X-100溶解较慢，振摇易产生气泡，可通过超声的方式加速溶解。

（3）乙二胺-盐酸缓冲溶液配制过程中会产生大量热量和浓烟，需在通风橱操作。加入时剧烈放热，采取少量多次的方式搅拌加入乙二胺和盐酸溶液。配制好的缓冲液呈无色至淡黄色。缓冲液密封保存可在2个月内使用，但每次使用前都应测定pH，若超过使用范围需再次调节。

（4）显色反应过程中，每份样品溶液pH不同，需要的氨水溶液和硝酸溶液不同。注意滴加氨水溶液及硝酸溶液时，每加入一滴都需混匀，等待产生颜色变化。

5 结论

采用微波消解法消解样品，样品消解液酸度相对固定，采用塑料离心管作容器，试验过程中使用了更常见易得的分析纯试剂，在显色反应40 min后尽快测定吸光度，方法检出限可以达到为0.5 mg/kg。在0～5 μg/25 mL范围内，线性相关大于0.999 0，RSD小于8%（n=6）。加标浓度在20～60 mg/kg范围内，回收率为95.5%～101.1%，与原方法比较，结果无明显差异，利于批量测定。同时该溶液还可以用于国标中多种仪器的测定以及其他金属元素的联测。