微乳液增敏光度法測(cè)定面制食品中的鋁

周菊峰，謝 紅，彭愛姣，張 輝

(1.湘南學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，湖南 郴州 423000；2.湘南學(xué)院圖書館，湖南 郴州 423000)

微乳液增敏光度法測(cè)定面制食品中的鋁

周菊峰1，謝 紅1，彭愛姣2，張 輝1

(1.湘南學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，湖南 郴州 423000；2.湘南學(xué)院圖書館，湖南 郴州 423000)

目的：在微乳液介質(zhì)中，用分光光度法測(cè)定面制食品中鋁的含量。方法：樣品經(jīng)智能消解儀消解，在聚乙烯醇、正丁醇、正庚烷和水構(gòu)成的微乳液中，以乙酸-乙酸鈉為緩沖體系，用鉻天青S作顯色劑，其吸光度與鋁含量在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈正比。結(jié)果：鋁含量在0～6.0μg/25mL之間線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r=0.9971，回收率在95%～108%之間。結(jié)論：該方法簡(jiǎn)便、靈敏、穩(wěn)定，適用于面制食品中鋁的測(cè)定。

智能消解儀；微乳液；鉻天青S；分光光度法；面制食品；鋁

Abstract：Objective:To determine the content of aluminum in flour with spectrophotometry in microemulsion medium.Methods:Samples were dissolved using an intelligent electronic digestion system in microemulsion medium composed of PVA,n-butanol,n-heptanol and water in acetic acid-sodium acetate buffer system. The chromogenic agent was chrome azurol S (CAS)and the absorbance has a direct proportion to the concentration of aluminum in solution. Results:Standard curve revealed an excellent linearity within the range of 0.0 － 6.0 μg/25 mL with a correlation coefficient of 0.9971. The recovery rates of spiked samples were 95%－108%. Conclusion:This method is simple, sensitive and stable, and it can be used to determine the content of aluminum in flour.

Key words：intelligent digestion system；microemulsion；chrome azurol S；spectrophotometry；flour products；aluminum

鋁是一種低毒金屬元素。食品中鋁含量過高，將導(dǎo)致人的早期衰老，鋁在腦中蓄積可引起大腦神經(jīng)的退化，記憶力衰退，智力和性格也會(huì)受到影響，引發(fā)老年性癡呆[1]。當(dāng)體內(nèi)鋁蓄積量超過正常的5～16倍時(shí)，可抑制腸道對(duì)磷的吸收，干擾體內(nèi)正常的鈣、磷新陳代謝，可能出現(xiàn)貧血、骨質(zhì)疏松等疾病。世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(WHO/FAO)已于1989年正式將鋁確定為食品污染物加以控制，提出人體鋁每周容許攝入量標(biāo)準(zhǔn)(按人體質(zhì)量計(jì))為7mg/kg[2]。據(jù)中國(guó)疾病預(yù)防控制中心的監(jiān)測(cè)顯示，中國(guó)四成居民日常食品鋁含量超標(biāo)，主要原因是很多面制類食品在加工過程中加入了明礬等膨化劑。中國(guó)食品中污染物鋁限量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋁不高于100mg/kg[3]。

測(cè)定面制食品中鋁含量的方法主要有分光光度法[4-5]、石墨爐原子吸收光譜測(cè)定法[6]、微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP)法[7]、熒光光度法[8]等。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測(cè)定》[4]中，是在鋁-鉻天青顯色體系中加入表面活性劑十六烷基三甲溴化銨增溶，穩(wěn)定性和靈敏度不高，影響測(cè)定的準(zhǔn)確度。常見處理面制食品樣品的方法有硝酸-高氯酸濕法消解法[4-5]、微波消解法[7,9]、高溫灼燒灰化法[10]。

微乳液粒徑介于膠束和宏觀乳狀液之間，作為反應(yīng)介質(zhì)，微乳液油水之間的高面積接觸和穩(wěn)定性等可以使分子接觸更加全面。與表面活性劑的膠束體系比較，微乳液具有超低界面張力和很高的增溶能力[9]，對(duì)光度分析更有增穩(wěn)、增敏[11]作用，已得到廣泛應(yīng)用[12-15]。本實(shí)驗(yàn)利用智能消解儀處理樣品，樣品受熱均勻，便于控制溫度，可避免樣品炭化，也易于控制高氯酸的去除。在顯色體系中將加入表面活性劑改為加入微乳液(聚乙烯醇/正丁醇/正庚烷/二重蒸餾水)，穩(wěn)定性和靈敏度提高。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油條(1.市場(chǎng)攤點(diǎn)；2.學(xué)校食堂)；油餅(市場(chǎng)攤點(diǎn))；餅干(1、2、3)；面包(1、2)。

微乳液：由聚乙烯醇溶液、正丁醇、正庚烷和二重蒸餾水組成；高氯酸、硫酸、濃鹽酸、濃硝酸(均為分析純)；乙酸-乙酸鈉溶液；0.5g/L鉻天青溶液；0.2g/L十六烷基三甲溴化銨溶液；鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液(1μg/mL)。

1.2 儀器與設(shè)備

JRY智能電熱消解儀 湖南瀏陽(yáng)儀器廠；722型分光光度計(jì) 上海天翔醫(yī)療儀器廠；JGD65-1型干燥箱 北京市朝陽(yáng)區(qū)來廣營(yíng)醫(yī)療機(jī)械廠；電子天平 德國(guó)賽多利斯(Sartorius)公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將樣品粉碎均勻，取約30g，置90℃烘箱中干燥4h后，精確稱取2.0000g，置于消解管中，按高氯酸:硝酸=1:5(V/V)的比例移取高氯酸2mL、硝酸10mL于消解管，放置過夜。取表面磨砂的玻璃珠一粒放入消解管中，塞上塞子，插入消解儀孔中，設(shè)置消解儀溫度為45℃，緩慢加熱使樣品起泡，恒溫10min。升溫到65℃，使酸回流清洗試管內(nèi)壁，保持30min。升溫到135℃保持2h，消解樣品(如果溶液不透明，冷卻后補(bǔ)加混酸，或滴加雙氧水，升溫并保持溫度，至溶液透明)，升溫到150℃，趕酸至2mL左右。

將消解好的樣品加1.0mL的體積分?jǐn)?shù)1%硫酸，不塞塞子，置智能消解儀上加熱除去高氯酸至白色煙霧不再冒出，加10mL蒸餾水，加熱至沸，放冷后用二重蒸餾水定容至50mL。若樣品稀釋倍數(shù)不同，應(yīng)保證樣品溶液中含有1%硫酸，同時(shí)做高氯酸濃硝酸混酸試劑空白。

1.3.2 測(cè)定

取待測(cè)溶液1.0mL置25mL比色管中，加入1.0mL 1%硫酸溶液，8.0mL乙酸-乙酸鈉緩沖液，1.0mL抗壞血酸溶液，混勻；再加8.0mL微乳液、2.0mL鉻天青S溶液，混勻后，用水稀釋至刻度。在75℃水浴中析相15min，取出后冷卻50min左右，用1cm比色杯，以試劑空白參比，在580nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度。由下式計(jì)算測(cè)定結(jié)果。

式中：A為吸光度(相當(dāng)于1.0mL樣品溶液鋁的微克數(shù))；X為樣品中鋁的含量/(mg/kg)；m為樣品質(zhì)量(2.0000g)；V1為樣品消化液總體積(50mL)；V2為測(cè)定用樣品消化液體積(1/25mL)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

在波長(zhǎng)540～700nm范圍分別測(cè)定了一份油條樣品和一份標(biāo)準(zhǔn)品溶液的吸光度，得到最大吸收波長(zhǎng)為580nm，在640～700nm范圍吸光度趨于穩(wěn)定。

2.2 微乳液的增敏效應(yīng)

與國(guó)標(biāo)GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測(cè)定》比較，在微乳液體系中，不加十六烷基三甲溴化銨，靈敏度明顯提高。吸取1.0mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，對(duì)比了GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測(cè)定》方法和本測(cè)定方法的吸光度，經(jīng)6次測(cè)定，得到表觀摩爾吸光系數(shù)分別為：微乳液條件，ε微=1.15×104L/(mol·cm)；GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測(cè)定》法，εG=7.08 × 103L/(mol·cm)。

同時(shí)，用1mL油餅樣品溶液比較了幾個(gè)不同波長(zhǎng)處的吸光度，結(jié)果同樣證明了微乳液的增敏效應(yīng)(表1)。

表1 不同波長(zhǎng)吸光度比較Table 1 Comparison of absorbance in different wavelengths

2.3 顯色反應(yīng)條件的選擇

吸取油條樣品溶液1mL，以試劑空白作對(duì)照調(diào)零，測(cè)定方法除測(cè)試項(xiàng)條件外，均參照1.3.2節(jié)方法，于580nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度。

2.3.1 微乳液組成及用量

2.3.1.1 微乳液的組成

比較了幾種不同配比微乳液的吸光度，考慮渾濁等不利于測(cè)定的效應(yīng)，找出了最佳范圍及最佳配比(表2)為V聚乙烯醇溶液:V正丁醇:V正庚烷:V二重蒸餾水=2.7:15:1.5:4。

表2 微乳液配比與吸光度關(guān)系Table 2 Relationship between absorbance and microemulsion ratio

2.3.1.2 微乳液的用量

表3 微乳液用量與吸光度關(guān)系Table 3 Relationship between absorbance and microemulsion amount

微乳液用量相對(duì)較少時(shí)，靈敏度較高(表3)。考慮測(cè)吸光度所需體積及測(cè)試的方便，測(cè)定時(shí)用微乳液體積為8mL。

2.3.2 析相溫度與時(shí)間

2.3.2.1 析相溫度

析相溫度從30～60℃吸光度呈上升趨勢(shì)，75～85℃的吸光度較大，且趨于穩(wěn)定(圖1)。

圖1 析相溫度與吸光度的關(guān)系Fig.1 Relationship between absorbance and phase separation temperature

2.3.2.2 析相時(shí)間

常溫時(shí)析相時(shí)間長(zhǎng)，需要50～70min。溫度越高，微乳液相析出速度越快，而靈敏度變化很小。水浴溫度50℃時(shí)，30min左右析相完全；75℃時(shí)，15min左右析相完全(測(cè)定時(shí)選擇此析相溫度和時(shí)間)，結(jié)果見圖2。

圖2 析相時(shí)間與溫度的關(guān)系Fig.2 Relationship between phase separation temperature and phase separation time

2.3.3 緩沖溶液pH值與緩沖溶液用量

2.3.3.1 緩沖溶液pH值

圖3 緩沖溶液pH值與吸光度的關(guān)系Fig.3 Relationship between absorbance and pH in buffer solution

pH值在5.5左右吸光度最大，pH值從4.0到5.5時(shí)，吸光度逐漸增大，pH值從5.5～6.5時(shí)，吸光度又下降(圖 3)。

2.3.3.2 緩沖溶液用量

圖4 緩沖溶液用量與吸光度的關(guān)系Fig.4 Relationship between absorbance and the amount of buffer solution

由圖4可見，緩沖溶液用量為8mL時(shí)，吸光度最大。

2.3.4 顯色反應(yīng)穩(wěn)定性

在該微乳液條件下，顯色配合物32～60min內(nèi)吸光度基本保持不變，60～85min吸光度增大，85min左右時(shí)吸光度有最大值，隨后又下降(圖5)，從時(shí)間和實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性方面考慮，選擇32min為顯色時(shí)間。

圖5 冷卻時(shí)間與吸光度的關(guān)系Fig.5 Relationship between absorbance and cooling time

2.4 工作曲線線性范圍及檢出限

鋁含量在0～6.0μg/25mL之間線性關(guān)系良好，回歸方程A=0.1323v+0.0141，相關(guān)系數(shù)r=0.9971，檢出限為0.31μg。

2.5 加標(biāo)回收率和精密度

2.5.1 樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

測(cè)定2份不同濃度的油條和餅干2加不同量的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)得加標(biāo)回收率在95%～108%之間(表4)。

2.5.2 精密度實(shí)驗(yàn)

對(duì)兩份樣品重復(fù)6次測(cè)定，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差見表5。精密度較高，滿足分析要求。

2.6 部分面制食品中鋁的測(cè)定結(jié)果

表4 鋁測(cè)定的加標(biāo)回收率Table 4 Standard addition recovery rate of aluminum

表5 精密度實(shí)驗(yàn)Table 5 Results of precision experiments

吸取各樣品溶液1mL，參照1.3.2節(jié)測(cè)定方法，于590nm波長(zhǎng)處測(cè)吸光度，只有一份樣品沒有超標(biāo)，結(jié)果見表6。

表6 樣品測(cè)定結(jié)果Table 6 Determination results of aluminum in flour samples

3 結(jié) 論

用本實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定面制食品樣品中的鋁含量時(shí)，在國(guó)標(biāo)GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測(cè)定》硝酸-高氯酸濕法消解基礎(chǔ)上，采用智能消解儀，不僅能一次消解數(shù)個(gè)待測(cè)樣品，而且節(jié)省了消解時(shí)間。與微波消解法比較，儀器經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便；與高溫灼燒灰化法比較，可減少鋁的損失。測(cè)試經(jīng)處理后的樣品溶液，所需儀器為一般實(shí)驗(yàn)室都有的分光光度計(jì)，在微乳液介質(zhì)中進(jìn)行，與國(guó)標(biāo)法相比，無需加表面活性劑十六烷基三甲溴化銨，提高了穩(wěn)定性和靈敏性。用于實(shí)際樣品的檢測(cè)，結(jié)果令人滿意。

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Determination of Aluminum in Flour Food by Microemulsion Sensitization-Spectrophotometry

ZHOU Ju-feng1，XIE Hong1，PENG Ai-jiao2，ZHANG Hui1
(1. Department of Chemistry and Life Sciences, Xiangnan University, Chenzhou 423000, China；2. Library of Xiangnan University, Chenzhou 423000, China)

TS207.7

A

1002-6630(2010)22-0407-04

2010-01-31

周菊峰(1963—)，男，副教授，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)。E-mail：hnsd333@126.com