ICP-OES測(cè)定醋酸酯淀粉中10種元素含量

陳同歡,繆　璐,周紅尖,莫佳琳,何善廉,梁露鋒

(1.廣西壯族自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧　530007;2. 廣西農(nóng)墾明陽(yáng)生化集團(tuán)股份有限公司，廣西 南寧　530226)

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分析測(cè)試新成果(096～101)

ICP-OES測(cè)定醋酸酯淀粉中10種元素含量

陳同歡1,繆璐1,周紅尖1,莫佳琳1,何善廉1,梁露鋒2

(1.廣西壯族自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧530007;2. 廣西農(nóng)墾明陽(yáng)生化集團(tuán)股份有限公司，廣西 南寧530226)

醋酸酯淀粉樣品經(jīng)微波消解后，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測(cè)定其中鉀、鈣、鈉、鎂、銅、鐵、鋅、錳、磷、鎳等10種元素含量.方法線性范圍寬，線性相關(guān)系數(shù)r大于0.999 4，回收率為90.0%～106.7%，RSD小于3.9%.方法具有操作簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)，在醋酸酯淀粉分析中，取得了令人滿意的結(jié)果.檢測(cè)結(jié)果表明:醋酸酯淀粉中含有豐富的鈣元素，磷、鉀、鈉元素含量較豐富，含有微量的鎂、銅、鐵、錳、鎳等元素.

醋酸酯淀粉；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；元素

醋酸酯淀粉屬于變性淀粉的一類，是利用淀粉分子中部分2，3，6-位的羥基與乙?；瘎┻M(jìn)行取代反應(yīng)而制備得到，通過(guò)乙?；饔酶纳频矸叟c溶劑的親和力，使其具有糊化溫度較低、粘度高、凝沉性弱、儲(chǔ)存穩(wěn)定的特性[1]. 目前大多食品應(yīng)用以醋酸酯化交聯(lián)淀粉為主體，主要用于面制品用粉，保水、抗凍，使餃子皮等不易開(kāi)裂，耐煮性好，具有咀嚼性與彈性，能夠改善面團(tuán)操作性，增加面制品的透明度與潤(rùn)滑度，還能夠延長(zhǎng)面制品的貯存時(shí)間[2].

隨著食品工業(yè)的發(fā)展，作為食品原料及食品添加劑，醋酸酯淀粉在食品中廣泛使用，其含有礦物元素，如鉀、鈣、鈉、鎂、磷等. 這些元素與人體的生理功能密切相關(guān)，其含量的多少關(guān)系到人體的健康. 目前元素的測(cè)定方法主要有原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法等[3-4]. 原子吸收光譜法前處理復(fù)雜、靈敏度較低，ICP-OES法可同時(shí)檢測(cè)多種元素、線性范圍寬、靈敏度高[5-6]. 因此，本文選用ICP-OES同時(shí)測(cè)定醋酸酯淀粉中鉀、鈣、鈉、鎂、銅、鐵、鋅、錳、磷、鎳10種元素，為醋酸酯淀粉的食用安全及生產(chǎn)工藝控制提供一種快速的檢測(cè)方法.

1　試驗(yàn)部分

1.1樣品與試劑

醋酸酯淀粉1～4號(hào)樣品(不同木薯產(chǎn)區(qū)，相同工藝，廣西農(nóng)墾明陽(yáng)生化集團(tuán)股份有限公司提供).

氬氣(純度99.999%). 試驗(yàn)用水為超純水，電導(dǎo)率為18.2 MΩ·cm，所用玻璃容器均需用10%硝酸浸泡24 h以上.

1 000 mg/L鉀、鈣、鈉、鎂、銅、鐵、鋅、錳、磷、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液(購(gòu)自中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院). 過(guò)氧化氫(30%)、硝酸(65%)：優(yōu)級(jí)純.

1.2儀器

iCAP 6000型等離子體發(fā)射光譜儀(美國(guó)Thermo Fisher公司)；微波消解系統(tǒng)：Multiwave 3000(奧地利Anton Paar公司).

1.3標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制

用體積分?jǐn)?shù)為1%的HNO3介質(zhì)將鉀、鈣、鈉、鎂、銅、鐵、鋅、錳、磷、鎳元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋于50 mL容量瓶中，配制成混合標(biāo)準(zhǔn)系列,其中鉀、鈉、鎂、銅、鐵、鋅、錳、鎳元素的質(zhì)量濃度為0.0、1.0、5.0、10.0、20.0 μg/mL,鈣、磷元素的質(zhì)量濃度為0.0、5.0、10.0、20.0、50.0 μg/mL. 空白溶液是體積分?jǐn)?shù)為1%的HNO3.

1.4儀器測(cè)定條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作參數(shù)如表1所列. 各元素推薦使用分析譜線如表2所列.

表1　電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作參數(shù)

表2　各元素分析譜線波長(zhǎng)

1.5樣品前處理方法

稱取樣品l g(準(zhǔn)確到0.000 1 g)置于微波消解罐中，首先使用少量水潤(rùn)濕，然后加入5 mL硝酸、1 mL過(guò)氧化氫，設(shè)定合適的微波消解條件(使用微波最大功率1 500 W，設(shè)定壓力18 bar，其它條件如表3所列)進(jìn)行消解. 消解完畢后，轉(zhuǎn)入到25 mL比色管中，并用水少量多次轉(zhuǎn)移消解溶液，定容至刻度，搖勻備測(cè). 同時(shí)做空白試驗(yàn).

表3　微波消解條件

2　結(jié)果與討論

2.1樣品前處理酸體系的確定

分解樣品常用的無(wú)機(jī)酸有硝酸、鹽酸、氫氟酸. 硝酸是一種很好的氧化劑，能夠分解樣品的有機(jī)物，是微波消解中最常用的酸介質(zhì). 硝酸與過(guò)氧化氫共同使用能提高氧化能力，使消解效果更佳[7-9]. 經(jīng)試驗(yàn)采用硝酸-過(guò)氧化氫(5+1，體積比)體系，按表3所示微波消解條件消解醋酸酯淀粉樣品，消解后溶液無(wú)色清亮，效果滿意.

2.2觀察方向的選擇

ICP-OES的炬管安裝方式有垂直和水平兩種方式，等離子體觀測(cè)方式有軸向觀測(cè)和側(cè)向觀測(cè). 軸向觀測(cè)是觀測(cè)窗從炬管中心軸方向觀測(cè)等離子體“焰心”，光強(qiáng)度大，靈敏度高，但是需要消除等離子的“尾焰”，因?yàn)椤拔惭妗弊晕⒅亟M等干擾特別嚴(yán)重. 而ICP光源可有效消除自吸現(xiàn)象，這是由于ICP光源具有“趨膚效應(yīng)”，即感應(yīng)電流在外表面處的密度大，使得表面溫度高、軸心溫度低的緣故. 側(cè)向觀測(cè)是觀測(cè)窗垂直于炬管中心軸觀測(cè)等離子體，觀測(cè)的是等離子體的“外測(cè)面”，光強(qiáng)度相對(duì)較弱，靈敏度低[10].

醋酸酯淀粉樣品除鈣、磷元素含量較高，其他元素含量較低，因此選擇靈敏度高的軸向觀測(cè).

2.3測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

測(cè)定條件中所推薦的波長(zhǎng)為常用波長(zhǎng)，也可以選用相應(yīng)元素的其它波長(zhǎng)，原則是所選用波長(zhǎng)附近無(wú)干擾元素或影響較小. 其中樣品中鈣元素含量較高，不推薦使用靈敏線，因此選擇干擾元素影響較小的波長(zhǎng)；而鈉、鎂、鐵靈敏線易飽和，故推薦使用線性佳、干擾元素少的波長(zhǎng)；其他元素可選用儀器推薦波長(zhǎng)或GB5413.21推薦值[11].

2.4線性范圍及檢出限

在選定的測(cè)定參數(shù)下，將所配制的K、Ca、Na、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn、P、Ni元素混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液用ICP-OES法測(cè)定各元素強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出其線性回歸方程. 對(duì)樣品空白溶液進(jìn)行12次平行測(cè)定，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的檢出限，結(jié)果如表4所列. 由表4可見(jiàn)，各測(cè)定元素的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999 4.

表4　標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及檢出限

2.5回收率和精密度

對(duì)已知質(zhì)量濃度的醋酸酯淀粉樣品進(jìn)行三水平添加回收率試驗(yàn)，每個(gè)水平重復(fù)5次，結(jié)果如表5所列. 由表5可以看出，其回收率為90.0%～106.7%，RSD值低于3.9%.

表5　回收率和精密度(n=5)

注：NA表示未檢出

2.6試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度

為確保所使用試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性及可靠性，本試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)灌木枝葉(GBW07602)，按照ICP-OES測(cè)定醋酸酯淀粉中10種元素含量的方法，與其中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，符合性較好，結(jié)果如表6所列.

表6　方法的準(zhǔn)確度

注：“±”號(hào)后的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)偏差；元素后帶“*”含量單位為10-2，其余含量單位為10-6.

2.7樣品測(cè)定

選取4個(gè)不同產(chǎn)區(qū)的木薯，采用相同工藝生產(chǎn)醋酸酯淀粉，其檢測(cè)結(jié)果如表7所列. 由表7可以看出，醋酸酯淀粉的營(yíng)養(yǎng)元素鈣含量最高，其次是磷元素. 鈣是人體骨骼的主要組成部分，具有調(diào)節(jié)心律、降低心血管的通透性、控制炎癥和水腫、維持酸堿平衡等作用；磷以磷酸形式參與生命的新陳代謝活動(dòng)，促進(jìn)成長(zhǎng)及身體組織器官的修復(fù)，協(xié)助脂肪和淀粉的代謝，供給能量且參與酸堿平衡的調(diào)節(jié)[12].

表7　樣品檢測(cè)結(jié)果

注：NA表示未檢出.

3　結(jié)論

采用微波消解、ICP-OES法測(cè)定醋酸酯淀粉中K、Ca、Na、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn、P、Ni等10種元素.方法線性范圍寬，線性相關(guān)系數(shù)r大于0.999 4，回收率為90.0%～106.7%，RSD低于3.9%. 該方法具有操作簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)，在醋酸酯淀粉分析中，取得了令人滿意的結(jié)果，適用于醋酸酯淀粉中K、Ca、Na、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn、P、Ni元素的測(cè)定.

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Determination of Contents of Ten Elements in Starch Acetate Samples by ICP-OES

CHEN Tong-hua1，MIAO Lu1，ZHOU Hong-jian1，MO Jia-lin1，HE Shan-lian1,LIANG Lu-feng2

(1.GuangxiZhuangAutonomousRegionInstituteofProductQualityInspection,Nanning530007,China;2.GuangxiStateFarmsMingyangBiochemicalGroupINC.,Nanning530226,China)

The contents of ten mineral elements(K,Ca,Na,Mg,Cu,Fe,Zn,Mn,P,Ni) in starch acetate were determined by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry(ICP-OES). The samples were pretreated by microwave digestion. The results showed that the linear range of the method was wide. The linear correlation coefficient (r) was more than 0.999 4. The recovery was between 90.0% and 106.7%, and the relative standard deviation (RSD) was lower than 3.9%. The method is proved to be simple, fast, sensitive, and accurate in the analysis of starch acetate samples with satisfactory results. It was indicated that Ca had the highest content among all the measured elements. The contents of P, K, and Na were relatively abundant, and in the starch acetate samples there were, also trace amounts of Mg, Cu, Fe, Mn and Ni.

starch acetate; ICP-OES;elements

2016-02-01;

2016-03-28.

廣西科技計(jì)劃項(xiàng)目(桂科攻14122006-3)

陳同歡(1976-)，男，工程師，主要從事食品檢測(cè)技術(shù)研究工作

莫佳琳，女，博士，高級(jí)工程師，主要從事食品檢測(cè)技術(shù)研究工作，E-mail: maggeimo@163.com.

O657.31

B

1006-3757(2016)02-0096-06

10.16495/j.1006-3757.2016.02.006