微波消解—濁點(diǎn)萃取原子吸收光譜法測(cè)定糧食中的銅

夏昊云+喬秋菊

摘要：建立以8-羥基喹啉（8-HQ）為絡(luò)合劑、TritonX-114為表面活性劑的濁點(diǎn)萃取火焰原子吸收光譜法測(cè)定痕量金屬銅的分析方法，對(duì)影響金屬離子萃取率的主要試驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，在最佳條件下，該方法檢出限為0.60 μg/L，相關(guān)系數(shù)為0.9986，RSD為3.1%，富集倍數(shù)為15倍。結(jié)合微波消解的預(yù)處理技術(shù)，將其應(yīng)用于糧食中痕量銅（Ⅱ）的測(cè)定，加標(biāo)回收率為97.6%～100.8%。

關(guān)鍵詞：銅；微波消解；濁點(diǎn)萃?。换鹧嬖游展庾V法；糧食

中圖分類號(hào)： O657.31文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2014）02-0250-03

收稿日期：2013-05-28

基金項(xiàng)目：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃（編號(hào)：201313842014Y）。

作者簡(jiǎn)介：夏昊云（1980—），女，江蘇泰州人，碩士，講師，主要從事痕量分析及其應(yīng)用研究。E-mail：xiahaoyun@163.com。銅是人體必需微量元素之一[1]，對(duì)人體內(nèi)分泌、造血細(xì)胞的生長(zhǎng)都有一定的生理作用，但攝入過量也會(huì)引起多種疾病。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定糧食中銅含量不得高于 10 mg/kg，因此了解天然食物中含銅量對(duì)人們合理安排膳食具有重要意義。當(dāng)非離子表面活性劑的水溶液加熱超過某一溫度時(shí)，溶液出現(xiàn)渾濁和相分離，這種現(xiàn)象稱為濁點(diǎn)現(xiàn)象，此時(shí)的溫度稱為濁點(diǎn)溫度。濁點(diǎn)萃?。╟loud point extraction，CPE）以非離子表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點(diǎn)現(xiàn)象為基礎(chǔ)，通過改變?cè)囼?yàn)參數(shù)引發(fā)疏水性物質(zhì)和親水性物質(zhì)的分離。因?yàn)楸砻婊钚詣┫嗟捏w積遠(yuǎn)小于水相，所以分析物在與基體分離的同時(shí)也得到了一定程度的富集。與傳統(tǒng)液-液萃取技術(shù)相比較，它不使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境無污染[2]，滿足了綠色分析發(fā)展的需要[3]。

目前測(cè)定微量銅的常見方法有分光光度法[4]、火焰原子吸收光譜法[5-7]、石墨爐原子吸收光譜法[8]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[9]。火焰原子吸收光譜法操作簡(jiǎn)便、分析速度快，結(jié)合濁點(diǎn)萃取的預(yù)處理技術(shù)，大大提高了測(cè)定靈敏度，改善了分析性能。本研究以8-羥基喹啉為絡(luò)合劑，以Triton X-114 為表面活性劑，采用濁點(diǎn)萃取與火焰原子吸收光譜聯(lián)用法測(cè)定微波消解后糧食中的痕量銅，結(jié)果表明該方法能夠獲得較低的檢出限和較高的萃取率，用于實(shí)際樣品分析，結(jié)果令人滿意。

1材料與方法

1.1材料

大米、玉米、蕎麥、綠豆樣品，為市售。

1.2儀器

TAS-990原子吸收分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）及銅空心陰極燈；XT-9900型智能微波消解儀（上海新拓微波溶樣測(cè)試技術(shù)有限公司）；AL204電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]。

1.3試劑

1 000 μg/mL銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（北京有色金屬研究總院）；20 μg/mL銅標(biāo)準(zhǔn)使用液（稀釋銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液得到）；磷酸系列緩沖溶液；Triton-114（上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）；8-羥基喹啉（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司）；硝酸甲醇溶液（體積比1 ∶9）。試驗(yàn)試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為超純水。

Triton-114配成5%的水溶液。0.010 mol/L 8-羥基喹啉溶液配置：稱取0.145 g 8-羥基喹啉，用0.10 mol/L鹽酸溶液溶解后，以超純水稀釋至100 mL。

1.4試驗(yàn)方法

1.4.1原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定條件波長(zhǎng)325.3 nm，燈電流0.6 mA，狹縫寬度0.5 nm，燃燒器高度5 mm，光譜帶寬0.4 nm，乙炔流量1.5 L/min，空氣流量6 L/min。

1.4.2樣品的預(yù)處理稱取約0.500 0 g粉碎均勻的糧食樣品置于消解罐中，同時(shí)做試劑空白；加入5mL優(yōu)級(jí)純硝酸，充分混勻，再加入2 mL 30%H2O2，裝好外消解罐；調(diào)試好微波消解儀，選擇消解條件進(jìn)行消解，消解程序見表1。消解完畢，取出消化罐冷卻至室溫后，加熱趕酸至2 mL，以1%硝酸溶液定量轉(zhuǎn)移并定容至25 mL，混勻后待用。

1.4.3濁點(diǎn)萃取和測(cè)定方法取一定量銅工作溶液于 10 mL 離心管中（為使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加精確，先對(duì)離心管的刻度進(jìn)行重新標(biāo)定），加入0.010 mol/L 8-羥基喹啉溶液1.5 mL，用磷酸緩沖溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為7.5，靜置20 min后，加入體積分?jǐn)?shù)5%的TritonX-114溶液0.5 mL，用去離子水稀釋至10 mL，搖勻，置于50 ℃恒溫水浴中，加熱25 min后，趁熱以3 000 r/min離心5 min使分相。分相后的溶液置于冰浴中冷卻至接近0 ℃，使表面活性劑相變成黏滯的液相，然后棄去水相，加入0.2 mL硝酸甲醇溶液，以降低表面活性劑相的黏度，并用超純水定容至2 mL，搖勻后直接使用原子吸收分光光度計(jì)（FAAS）對(duì)銅含量進(jìn)行測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2.1萃取條件的選擇

2.1.1溶液pH值溶液的pH值主要影響絡(luò)合物的形成，合適的酸度條件有利于金屬離子與絡(luò)合劑形成穩(wěn)定的螯合物，獲得滿意的萃取率。試驗(yàn)考察了pH值在5.0～8.5時(shí)體系的萃取效果，發(fā)現(xiàn)銅的吸光度隨pH值的升高而逐步增大，在pH值為7.5～8.0時(shí)吸光度達(dá)到最大且保持相對(duì)穩(wěn)定（圖1），因此本試驗(yàn)選取的溶液pH值為7.5。

2.1.2絡(luò)合劑8-羥基喹啉用量絡(luò)合劑的用量對(duì)濁點(diǎn)萃取的效率有很大影響，絡(luò)合劑用量過大會(huì)使溶液產(chǎn)生一定沉淀，影響原子吸收光譜的測(cè)定；而用量過少則銅不能被完全絡(luò)合。試驗(yàn)考察了0.010 mol/L 8-HQ溶液的用量對(duì)萃取率的影響，當(dāng)8-HQ用量大于1.5 mL時(shí)，銅的吸光度達(dá)到最大且保持相對(duì)穩(wěn)定（圖2），因此本試驗(yàn)選取的8-HQ用量為 1.5 mL。endprint

2.1.3表面活性劑TritonX-114用量濁點(diǎn)萃取的富集效果取決于水相與表面活性劑相兩相的體積比，在保證萃取完全的前提下，擴(kuò)大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114濃度的大小決定了表面活性劑相體積的大小。試驗(yàn)考察了表面活性劑用量為0.3～2.5 mL時(shí)對(duì)萃取率的影響，結(jié)果表明當(dāng)5%TritonX-114用量為1.0 mL時(shí)，銅的吸光度達(dá)到最大（圖3），因此選取TritonX-114的用量為1.0 mL。

2.1.4平衡溫度和時(shí)間合適的平衡溫度和時(shí)間對(duì)反應(yīng)的完成、相分離和萃取效率都很重要。為了在盡可能低的平衡溫度和最短的時(shí)間達(dá)到完全萃取，試驗(yàn)了不同溫度和時(shí)間對(duì)萃取率的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)50 ℃時(shí)溶液出現(xiàn)明顯的相界面，平衡時(shí)間25 min時(shí)可以萃取完全（圖4），因此本試驗(yàn)選擇在 50 ℃ 中加熱25 min。

2.1.5黏度濁點(diǎn)萃取后得到的表面活性劑相是黏稠的液體，為了方便地把表面活性劑富集相引入原子吸收分光光度計(jì)的霧化器，在相分離后可加入硝酸甲醇溶液來降低黏度。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入硝酸甲醇溶液體積為0.2 mL時(shí)，銅的吸光度最大；當(dāng)加入體積小于0.2 mL時(shí)，由于溶液黏度下降，吸收信號(hào)減?。▓D5）。因此試驗(yàn)中選取0.2 mL為最佳黏度調(diào)節(jié)劑用量。

2.2分析特性

在最佳試驗(yàn)條件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液系列經(jīng)濁點(diǎn)萃取后可得到吸光度（D）與銅離子濃度（C）的校正曲線D=0.975 1C+0.039（校正曲線的線性范圍為0～0.2 mg/L），相關(guān)系數(shù)為0.998 6。連續(xù)測(cè)定11次空白溶液求得檢出限（3σ）為0.60 μg/L，對(duì)100 μg/L銅平行富集測(cè)定11次，得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.1%。用常規(guī)火焰原子吸收法測(cè)定銅離子含量所得的校正曲線為D=0.065C-0.002。由對(duì)比可知，濁點(diǎn)萃取富集后銅測(cè)定靈敏度約是原來的15倍。

2.3共存離子干擾試驗(yàn)

試驗(yàn)考察了常見干擾離子對(duì)銅（100 μg/L）的濁點(diǎn)萃取效率的影響，結(jié)果表明：當(dāng)相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%時(shí)，質(zhì)量倍數(shù)200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+對(duì)測(cè)定無干擾；Fe3+對(duì)測(cè)定有干擾，可加入抗壞血酸消除干擾。

2.4實(shí)際樣品測(cè)定

按本試驗(yàn)“1.4”方法對(duì)市售糧食樣品中的銅含量進(jìn)行測(cè)定，加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果表明，回收率在97.6%～101.8%之間（表2）。

3結(jié)論

濁點(diǎn)萃取是一種簡(jiǎn)單、安全、快捷的分離富集痕量金屬的方法。TritonX-114作為濁點(diǎn)萃取劑具有低濁點(diǎn)溫度、高密度等優(yōu)點(diǎn)。本研究以8-羥基喹啉為絡(luò)合劑、以TritonX-114為萃取劑測(cè)定銅含量，確定了試驗(yàn)最佳條件，并成功地與火焰原子吸收分光光度法聯(lián)用測(cè)定了微波消解后糧食樣品中的銅含量。該法具有分析快速、成本低廉和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)預(yù)防科學(xué)醫(yī)學(xué)院. 食物成分表[M]. 北京：人民衛(wèi)生出版社，1992：54.

[2]馬岳，閻哲，黃駿雄. 濁點(diǎn)萃取在生物大分子分離及分析中的應(yīng)用[J]. 化學(xué)進(jìn)展，2001，13（1）：25-32.

[3]Keith L H，Gron L U，Young J L. Green analytical methodologies[J]. Chem Rev，2007，107（6）：2695-2708.

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[6]Citak D，Tuzen M. A novel preconcentration procedure using cloud point extraction for determination of lead，cobalt and copper in water and food samples using flame atomic absorption spectrometry[J]. Food and Chemical Toxicology，2010，48（5）：1399-1404.

[7]楊方文，王洪波，張波. 濁點(diǎn)萃取-火焰原子吸收光譜法測(cè)定荔枝和桂圓肉中痕量銅[J]. 化學(xué)研究與應(yīng)用，2011，23（7）：951-954.

[8]韓平，馬智宏，付偉利，等. 原子吸收光譜法測(cè)定蘆葦中重金屬（銅、鋅、鉛、鎘）[J]. 分子科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26（1）：33-36.

[9]李文東，張林，王瓊，等. ICP-AES測(cè)定高含量鋅、鎘和銅[J]. 光譜實(shí)驗(yàn)室，2011，28（5）：2310-2312.endprint

2.1.3表面活性劑TritonX-114用量濁點(diǎn)萃取的富集效果取決于水相與表面活性劑相兩相的體積比，在保證萃取完全的前提下，擴(kuò)大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114濃度的大小決定了表面活性劑相體積的大小。試驗(yàn)考察了表面活性劑用量為0.3～2.5 mL時(shí)對(duì)萃取率的影響，結(jié)果表明當(dāng)5%TritonX-114用量為1.0 mL時(shí)，銅的吸光度達(dá)到最大（圖3），因此選取TritonX-114的用量為1.0 mL。

2.1.4平衡溫度和時(shí)間合適的平衡溫度和時(shí)間對(duì)反應(yīng)的完成、相分離和萃取效率都很重要。為了在盡可能低的平衡溫度和最短的時(shí)間達(dá)到完全萃取，試驗(yàn)了不同溫度和時(shí)間對(duì)萃取率的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)50 ℃時(shí)溶液出現(xiàn)明顯的相界面，平衡時(shí)間25 min時(shí)可以萃取完全（圖4），因此本試驗(yàn)選擇在 50 ℃ 中加熱25 min。

2.1.5黏度濁點(diǎn)萃取后得到的表面活性劑相是黏稠的液體，為了方便地把表面活性劑富集相引入原子吸收分光光度計(jì)的霧化器，在相分離后可加入硝酸甲醇溶液來降低黏度。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入硝酸甲醇溶液體積為0.2 mL時(shí)，銅的吸光度最大；當(dāng)加入體積小于0.2 mL時(shí)，由于溶液黏度下降，吸收信號(hào)減小（圖5）。因此試驗(yàn)中選取0.2 mL為最佳黏度調(diào)節(jié)劑用量。

2.2分析特性

在最佳試驗(yàn)條件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液系列經(jīng)濁點(diǎn)萃取后可得到吸光度（D）與銅離子濃度（C）的校正曲線D=0.975 1C+0.039（校正曲線的線性范圍為0～0.2 mg/L），相關(guān)系數(shù)為0.998 6。連續(xù)測(cè)定11次空白溶液求得檢出限（3σ）為0.60 μg/L，對(duì)100 μg/L銅平行富集測(cè)定11次，得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.1%。用常規(guī)火焰原子吸收法測(cè)定銅離子含量所得的校正曲線為D=0.065C-0.002。由對(duì)比可知，濁點(diǎn)萃取富集后銅測(cè)定靈敏度約是原來的15倍。

2.3共存離子干擾試驗(yàn)

試驗(yàn)考察了常見干擾離子對(duì)銅（100 μg/L）的濁點(diǎn)萃取效率的影響，結(jié)果表明：當(dāng)相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%時(shí)，質(zhì)量倍數(shù)200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+對(duì)測(cè)定無干擾；Fe3+對(duì)測(cè)定有干擾，可加入抗壞血酸消除干擾。

2.4實(shí)際樣品測(cè)定

按本試驗(yàn)“1.4”方法對(duì)市售糧食樣品中的銅含量進(jìn)行測(cè)定，加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果表明，回收率在97.6%～101.8%之間（表2）。

3結(jié)論

濁點(diǎn)萃取是一種簡(jiǎn)單、安全、快捷的分離富集痕量金屬的方法。TritonX-114作為濁點(diǎn)萃取劑具有低濁點(diǎn)溫度、高密度等優(yōu)點(diǎn)。本研究以8-羥基喹啉為絡(luò)合劑、以TritonX-114為萃取劑測(cè)定銅含量，確定了試驗(yàn)最佳條件，并成功地與火焰原子吸收分光光度法聯(lián)用測(cè)定了微波消解后糧食樣品中的銅含量。該法具有分析快速、成本低廉和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

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[3]Keith L H，Gron L U，Young J L. Green analytical methodologies[J]. Chem Rev，2007，107（6）：2695-2708.

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[5]胡艷，賈文平. 濁點(diǎn)萃取-火焰原子吸收光譜法測(cè)定某些中藥中的銅含量[J]. 化學(xué)研究與應(yīng)用，2010，22（5）：648-651.

[6]Citak D，Tuzen M. A novel preconcentration procedure using cloud point extraction for determination of lead，cobalt and copper in water and food samples using flame atomic absorption spectrometry[J]. Food and Chemical Toxicology，2010，48（5）：1399-1404.

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[8]韓平，馬智宏，付偉利，等. 原子吸收光譜法測(cè)定蘆葦中重金屬（銅、鋅、鉛、鎘）[J]. 分子科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26（1）：33-36.

[9]李文東，張林，王瓊，等. ICP-AES測(cè)定高含量鋅、鎘和銅[J]. 光譜實(shí)驗(yàn)室，2011，28（5）：2310-2312.endprint

2.1.3表面活性劑TritonX-114用量濁點(diǎn)萃取的富集效果取決于水相與表面活性劑相兩相的體積比，在保證萃取完全的前提下，擴(kuò)大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114濃度的大小決定了表面活性劑相體積的大小。試驗(yàn)考察了表面活性劑用量為0.3～2.5 mL時(shí)對(duì)萃取率的影響，結(jié)果表明當(dāng)5%TritonX-114用量為1.0 mL時(shí)，銅的吸光度達(dá)到最大（圖3），因此選取TritonX-114的用量為1.0 mL。

2.1.4平衡溫度和時(shí)間合適的平衡溫度和時(shí)間對(duì)反應(yīng)的完成、相分離和萃取效率都很重要。為了在盡可能低的平衡溫度和最短的時(shí)間達(dá)到完全萃取，試驗(yàn)了不同溫度和時(shí)間對(duì)萃取率的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)50 ℃時(shí)溶液出現(xiàn)明顯的相界面，平衡時(shí)間25 min時(shí)可以萃取完全（圖4），因此本試驗(yàn)選擇在 50 ℃ 中加熱25 min。

2.1.5黏度濁點(diǎn)萃取后得到的表面活性劑相是黏稠的液體，為了方便地把表面活性劑富集相引入原子吸收分光光度計(jì)的霧化器，在相分離后可加入硝酸甲醇溶液來降低黏度。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入硝酸甲醇溶液體積為0.2 mL時(shí)，銅的吸光度最大；當(dāng)加入體積小于0.2 mL時(shí)，由于溶液黏度下降，吸收信號(hào)減?。▓D5）。因此試驗(yàn)中選取0.2 mL為最佳黏度調(diào)節(jié)劑用量。

2.2分析特性

在最佳試驗(yàn)條件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 銅離子標(biāo)準(zhǔn)溶液系列經(jīng)濁點(diǎn)萃取后可得到吸光度（D）與銅離子濃度（C）的校正曲線D=0.975 1C+0.039（校正曲線的線性范圍為0～0.2 mg/L），相關(guān)系數(shù)為0.998 6。連續(xù)測(cè)定11次空白溶液求得檢出限（3σ）為0.60 μg/L，對(duì)100 μg/L銅平行富集測(cè)定11次，得到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.1%。用常規(guī)火焰原子吸收法測(cè)定銅離子含量所得的校正曲線為D=0.065C-0.002。由對(duì)比可知，濁點(diǎn)萃取富集后銅測(cè)定靈敏度約是原來的15倍。

2.3共存離子干擾試驗(yàn)

試驗(yàn)考察了常見干擾離子對(duì)銅（100 μg/L）的濁點(diǎn)萃取效率的影響，結(jié)果表明：當(dāng)相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%時(shí)，質(zhì)量倍數(shù)200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+對(duì)測(cè)定無干擾；Fe3+對(duì)測(cè)定有干擾，可加入抗壞血酸消除干擾。

2.4實(shí)際樣品測(cè)定

按本試驗(yàn)“1.4”方法對(duì)市售糧食樣品中的銅含量進(jìn)行測(cè)定，加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果表明，回收率在97.6%～101.8%之間（表2）。

3結(jié)論

濁點(diǎn)萃取是一種簡(jiǎn)單、安全、快捷的分離富集痕量金屬的方法。TritonX-114作為濁點(diǎn)萃取劑具有低濁點(diǎn)溫度、高密度等優(yōu)點(diǎn)。本研究以8-羥基喹啉為絡(luò)合劑、以TritonX-114為萃取劑測(cè)定銅含量，確定了試驗(yàn)最佳條件，并成功地與火焰原子吸收分光光度法聯(lián)用測(cè)定了微波消解后糧食樣品中的銅含量。該法具有分析快速、成本低廉和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

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