微波消解/干灰化-分光光度法測(cè)定面制食品中的鋁

卞金輝,張曉衛(wèi),倪巍巍

(洛陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,河南洛陽(yáng) 471000）

微波消解/干灰化-分光光度法測(cè)定面制食品中的鋁

卞金輝,張曉衛(wèi),倪巍巍

(洛陽(yáng)市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,河南洛陽(yáng) 471000）

采用微波消解法和干灰化法對(duì)面制品進(jìn)行前處理,用分光光度法測(cè)定面制品中的鋁含量,建立了微波消解/干灰化-分光光度法測(cè)定鋁的方法.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本方法前處理簡(jiǎn)單,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度高,精密度好,在0～10μg/25 mL線性范圍內(nèi):相關(guān)系數(shù) r=0.999 5,方法檢出限為0.2μg/25 mL,樣品的加標(biāo)回收率在92.0%～101.0%,RSD為0.98%～4.56%.

微波消解法;干灰化法;分光光度法;鋁;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

鋁是慢性蓄積性低毒元素,在自然界中廣泛分布.在食品工業(yè)中鋁主要用作食品容器、炊具、食品包裝材料、食品添加劑、凈水劑等.大多數(shù)食品中的鋁含量不高,通常鋁制炊具、容器中遷移到食品中的鋁也很少.由于缺乏足夠的研究和認(rèn)識(shí),長(zhǎng)期以來(lái)人們并不認(rèn)為鋁是有毒元素,所以在食品領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,甚至濫用,使得部分面制品中鋁含量超過(guò)國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)[1-3].隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展,大量的研究表明,鋁在毒理學(xué)上屬于低毒元素,鋁及其化合物很少被人吸收,進(jìn)入細(xì)胞的鋁可與多種蛋白質(zhì)、酶、三磷酸腺苷等人體重要物質(zhì)結(jié)合,影響體內(nèi)的多種生化反應(yīng),干擾細(xì)胞和器官的正常代謝,導(dǎo)致某些功能障礙.許多研究還表明,神經(jīng)系統(tǒng)是鋁的主要靶器官之一,過(guò)量的鋁可干擾人腦的意識(shí)與記憶功能,可出現(xiàn)視覺運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)失靈,長(zhǎng)期記憶減退,嚴(yán)重者可發(fā)生如早老性癡呆、帕金森氏病等免疫系統(tǒng)紊亂性疾病.過(guò)量的鋁還可沉積在骨質(zhì)中并置換出鈣,導(dǎo)致骨生成抑制,發(fā)生骨軟化癥等[4-6].

目前,食品鋁的測(cè)定方法有絡(luò)合滴定法、分光光度法、原子吸收法、ICP-AES、ICP-MS法等.由于受實(shí)驗(yàn)室條件的限制,國(guó)標(biāo)中常采用酸消解-分光光度法[7],這是食品監(jiān)督中必須采用的檢測(cè)鋁的方法.但是該方法在處理樣品時(shí)采用酸消解法,耗時(shí)長(zhǎng),耗酸多且加酸量不一致,趕酸是否徹底難以判定,在實(shí)際測(cè)定中標(biāo)準(zhǔn)曲線不理想,結(jié)果精密度和準(zhǔn)確度都較差.作者在國(guó)標(biāo)的基礎(chǔ)上分別采用微波消解法和干灰化法處理樣品,用分光光度法測(cè)定面制食品中的鋁含量,并進(jìn)行了樣品加標(biāo)對(duì)照實(shí)驗(yàn),結(jié)果令人滿意.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

濃硝酸(AR),高氯酸(AR),濃硫酸(AR),雙氧水(30%)(AR),0.5 g/L鉻天青 S(AR)溶液,10 g/L抗壞血酸(AR)溶液,0.2 g/L溴化十六烷基三甲胺(AR)溶液,p H值為5.5的乙酸-乙酸鈉(AR)緩沖溶液,鋁的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液100 mg/L,鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液 (1.0 mg/L).

1.2 主要儀器

TU-1810紫外可見分光光度計(jì),MDS-6型微波消解儀,ECH-1型電子控溫加熱板,SX2-2S-10馬弗爐,石英玻璃坩堝若干.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

將試樣(不包括夾心、夾餡部分)粉碎均勻,取約30 g置于85℃烘箱中干燥4 h后備用.

1.3.1.1 微波消解法

稱取處理后的樣品0.2～0.5 g,置于聚四氟乙烯塑料內(nèi)罐中,加6～8 mL濃硝酸,混勻后在電子控溫加熱板上于170℃預(yù)處理10～20 min.冷卻后加1～2 mL雙氧水,蓋好安全閥.將消解罐放入微波爐消解系統(tǒng)中,根據(jù)不同種類的試樣設(shè)置微波消解系統(tǒng)的最佳工作條件,至消解完全.冷卻后再在電子控溫加熱板上于170℃趕酸10～20 min,用0.5%的硫酸溶液轉(zhuǎn)移并定容至25 mL,混勻待測(cè).同時(shí)做空白試驗(yàn).

1.3.1.2 干灰化法

準(zhǔn)確稱取處理后的樣品1.5～2.0 g,置于石英坩鍋中,在電爐上加熱至炭化,放入馬弗爐中,在550℃灰化4～6 h,放冷,用0.5%硫酸溶液轉(zhuǎn)移并定容至100.0 mL,混勻待測(cè).同時(shí)做空白試驗(yàn).

1.4 工作曲線的繪制及樣品測(cè)定

分別吸取1.0 mg/L鋁標(biāo)準(zhǔn)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處理好的試樣液,置于25 mL比色管中.向標(biāo)準(zhǔn)管、試樣管中依次加入8.0 mL乙酸-乙酸鈉緩沖液,1.0 mL 10 g/L抗壞血酸溶液,混勻;加2.0 mL 0.2 g/L溴化十六烷基三甲胺溶液,混勻;再加2.0 mL 0.5 g/L鉻天青S溶液,搖勻后,用水稀釋至刻度,配成濃度(μg/25 mL)為0.0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0的鋁標(biāo)準(zhǔn)系列溶液.室溫(25℃)放置20 min后,用1 cm比色皿,于紫外可見分光光度計(jì)上,以零管調(diào)零點(diǎn),于640 nm波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度,由儀器自帶軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,并計(jì)算樣品測(cè)定結(jié)果.

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方法的選擇

樣品的前處理是準(zhǔn)確測(cè)定鋁含量的關(guān)鍵.本文同時(shí)用三種方法—國(guó)標(biāo)的酸消解法以及本文的微波消解法和干灰化法分別對(duì)已知含量的質(zhì)控樣品進(jìn)行消化處理,分別用國(guó)標(biāo)分光光度法和本文改進(jìn)的分光光度法進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見表1.

表1 不同消解方法對(duì)質(zhì)控樣品中鋁含量的測(cè)定結(jié)果Table 1 The determined results of aluminum contamination in quality control samples with different digestive methods mg/kg

從表1可以看出,酸消解法測(cè)定結(jié)果不穩(wěn)定,相對(duì)誤差較大,均超出了要求范圍,與資料測(cè)定結(jié)果基本一致[8];微波消解法和干灰化法,相對(duì)誤差較小,且均在要求范圍內(nèi).原因在于酸消解法加入的高氯酸對(duì)顯色反應(yīng)有很大影響,高氯酸沸點(diǎn)高,蒸氣容易在瓶壁冷凝之后形成回流,使得消解時(shí)間增長(zhǎng),同時(shí)高氯酸是否徹底趕盡難以判定,最終導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果不穩(wěn)定,相對(duì)誤差較大,而且濕法消解酸消耗量大,消化時(shí)要實(shí)驗(yàn)室人員一直看守,消化時(shí)的酸霧對(duì)人體有害,費(fèi)時(shí)費(fèi)力.而微波消解法,樣品在密閉的消化管內(nèi),樣品前處理簡(jiǎn)單、快速、試劑用量少,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度高、精密度好,對(duì)人體損害較小.干灰化法,操作簡(jiǎn)單,試劑用量少,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度高、精密度好,因此本文采用微波消解法和干灰化法.

2.1.1 微波消解條件

選擇微波消解條件的好壞直接關(guān)系到測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度.如果消解不徹底,會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高或偏低,影響準(zhǔn)確度.

一般情況下,脂肪和蛋白質(zhì)含量低的樣品,消解時(shí)間較短,最高控制壓力也較低,預(yù)處理和趕酸的時(shí)間也較短;脂肪和蛋白質(zhì)的含量越高,樣品消解時(shí)間越長(zhǎng),最高控制壓力也越高,預(yù)處理和趕酸時(shí)間也越長(zhǎng).下面是常見的幾種食品的微波消解條件,僅供參考.

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.

饅頭: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

干灰化法是食品衛(wèi)生理化檢驗(yàn)常用的前處理方法,其優(yōu)點(diǎn)是耗酸少,可降低測(cè)定空白值.鋁屬于高溫元素,可選用較高的灰化溫度而不會(huì)揮發(fā)損失.但使用主要成分為鋁硅酸鹽的瓷質(zhì)坩堝灰化樣品會(huì)帶來(lái)污染,所以不宜采用瓷坩堝作為灰化的容器,而石英玻璃坩堝不會(huì)帶來(lái)污染,所以選用石英玻璃坩堝.

2.2 顯色條件

按照國(guó)標(biāo)方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列和樣品進(jìn)行顯色處理,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),樣品空白值為負(fù)值,且絕對(duì)值超過(guò)1.5 μg/25 mL,樣品測(cè)定結(jié)果也經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象.原因是所加試劑對(duì)顯色反應(yīng)產(chǎn)生干擾,為消除樣品空白的干擾,使樣品、樣品空白和標(biāo)準(zhǔn)系列具有相近的顯色環(huán)境,特在標(biāo)準(zhǔn)系列中也加入2.0 mL的樣品空白液.

2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定的回歸曲線方程

按照1.4工作曲線的繪制及樣品測(cè)定中的實(shí)驗(yàn)方法,配制濃度分別為0,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0,10.0 μg/25 mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)系列,室溫(25℃)放置20 min后,按儀器工作條件,依次對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定,由儀器自帶軟件計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù).結(jié)果表明:鋁的濃度在0～10.0μg/25 mL內(nèi)呈線性關(guān)系,線性回歸方程為 A=0.117 49C+0.148 65,相關(guān)系數(shù)為0.999 5.

2.4 方法的檢出限

根據(jù)測(cè)量得出的面制食品中鋁標(biāo)準(zhǔn)系列濃度—吸光度校準(zhǔn)曲線,并連續(xù)測(cè)量11次空白溶液的吸光度,然后計(jì)算4倍于11次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差,得到本分析方法的檢出限為0.2μg/25 mL.

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)

分別對(duì)三種不同鋁濃度的樣品做6次平行測(cè)定,其結(jié)果見表2.

表2 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果(n=6)Table 2 The results of the precision experiment(n=6)

2.6 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

分別對(duì)三種不同鋁濃度的樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn),其回收率在92.0%～101.0%范圍內(nèi).結(jié)果見表3.

表3 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of the average recovery of standard addition

2.7 共存離子的影響

分別對(duì)三種不同鋁濃度含量(1.1 mg/kg、12.4 mg/kg、65.0 mg/kg)的樣品進(jìn)行了共存離子 Fe、Zn、Cu、Mn、Pb、As、Cd、Cr的影響實(shí)驗(yàn). 結(jié)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等對(duì)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響.

3 結(jié)論

鋁現(xiàn)在已經(jīng)被明確定為食品污染物,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對(duì)食品中的鋁限量做出了明確規(guī)定.現(xiàn)行的、在監(jiān)督機(jī)構(gòu)普遍采用的酸消解-分光光度法越來(lái)越不能滿足日常監(jiān)督工作的需要.采用微波消解/干灰化-分光光度法,操作簡(jiǎn)單,精密度和準(zhǔn)確度好,樣品加標(biāo)回收率比較理想,值得在食品日常監(jiān)督中推廣.

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Determination of aluminum in flour products by microwave digestion/dry ashing-spectrophotometry

BIAN Jin-hui,ZHANG Xiao-wei,NI Wei-wei

(Center of Inspection and Testing of Quality Technology Supervision of L uoyang City,L uoyang471000,Henan,China)

O 657.3

A

1008-1011(2011)02-0061-04

2010-09-06.

卞金輝(1969-),男,工程師,碩士,主要從事食品理化檢驗(yàn)工作.