試紙法快速測定食品中鎘的含量

李琴 楊璐 楊弘 侯艷霞

摘要[目的]以試紙作為載體，建立了食品中有害重金屬鎘的快速檢測方法。[方法]以馬鈴薯為樣品，在試樣中加入抗壞血酸和碘化鉀，用硫酸調(diào)節(jié)pH，取混合試樣與制作好的鎘試紙片反應(yīng)后，與標(biāo)準(zhǔn)比色板比較。[結(jié)果]以0.3%乙醇溶液配制的0.002%維多利亞藍(lán)B作為顯色劑溶液，使用快速定量濾紙浸泡在配制好的顯色劑溶液中，在40～45 ℃恒溫浸泡80～90 min后避光晾干制作成鎘試紙。用干灰化法處理樣品，在消化處理后的試樣中加入少量0.06 mol/L抗壞血酸溶液和1.20 mol/L碘化鉀溶液并混勻，使用濃硫酸2.0 mL調(diào)節(jié)試液的pH，最后測出的馬鈴薯中有害重金屬鎘的含量約為0.041 6 mg/kg。[結(jié)論]該研究建立的方法具有檢測靈敏、快速方便等特點，可用于食品中鎘含量的快速檢測。

關(guān)鍵詞鎘；快速檢測；試紙

中圖分類號TS207.5+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）21-0077-03

Fast Determination of Cadmium Content in Food by Test Paper Method

LI Qin， YANG Lu， YANG Hong et al

（ Zhixing College of Hubei University， Wuhan，Hubei 430011）

Abstract[Objective] It was based on the test paper as the carrier， to establish a fast determination method of harmful heavy metal cadmium in food.[Method]Taking potato as the sample， adding ascorbic acid and potassium iodide into the processed sample， adjusting the pH with sulfuric acid， the mixed sample was reacted with the prepared cadmium paper， and compared with the standard colorimetric plate.[Result]The 0.002% Vitoria blue B prepared with 0.3% ethanol solution was used as a chromogenic agent solution and was immersed in the formulated chromogenic agent solution using rapid quantitative filter paper，After soaking for 80-90 min at constant temperature at 40-45 ℃， the paper was dried and made into a cadmium test paper.The samples were treated by dry ashing， and a small amount of 0.06 mol/L ascorbic acid solution and 1.20 mol/L potassium iodide solution were added into the digested sample and mixed.Concentrated sulfuric acid solution of 2.0 mL was used to adjust pH.The experimental results measured the content of cadmium in potato was about 0.041 6 mg/kg.[Conclusion]The method was sensitive， rapid and convenient， and could be used for the rapid detection of cadmium in food.

Key wordsCadmium；Fast determination；Test paper

重金屬鎘在人體內(nèi)長期積聚將對骨骼、腎臟等造成不可逆轉(zhuǎn)性的損害，是對人體健康威脅最大的有害元素之一。所以，及時檢測出食品中的鎘含量就顯得格外重要。近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者對鎘離子的快速檢測技術(shù)進(jìn)行了研究，研發(fā)出了多種快速檢測方法[1-3]，主要有免疫分析方法、酶分析法、生物化學(xué)傳感器法[4]、試紙法[5]等。但前3種方法都需要特定的儀器，而試紙法操作簡單、成本低、攜帶方便，不需要特定的儀器，現(xiàn)場檢測時也不用特定的專業(yè)人員。所以筆者研究的是采用試紙法來檢測食品中鎘的含量。

1材料與方法

1.1試劑

鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg/L）；

1.20 mol/L碘化鉀溶液；

0.06 mol/L抗壞血酸溶液；

2.0%鄰菲羅啉溶液；

0.3%乙醇溶液；

0.002%維多利亞藍(lán)B溶液：用0.3%乙醇溶液為顯色劑溶劑配制；

8 mol/L硝酸溶液；

6 mol/L鹽酸溶液；

6 mol/L硫酸溶液；

1.0%淀粉溶液。

1.2方法

1.2.1制作鎘試紙片。

取直徑為12.5 cm的快速定量濾紙[6]，浸泡在由0.3%的乙醇配制的0.002%維多利亞藍(lán)B顯色劑中，在45 ℃恒溫水浴鍋中加熱80 min后取出，在陰涼干燥處懸掛晾干，用裁紙刀將試紙裁成8 mm×6 mm的紙片，低溫避光保存。

1.2.2樣品前處理。

用干灰化法灰化[7]馬鈴薯試樣。稱取30 g樣品于瓷坩堝中灰化完全，再將冷卻好的樣品置于電爐上，加入1 mol/L的硝酸3 mL消解灰分，將用硝酸消化好的試樣轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中，用去離子水定容，待檢測。

1.2.3制作鎘標(biāo)準(zhǔn)比色板。

將配制好的系列鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液和去離子水各取5 mL于9個小燒杯中，依次加入現(xiàn)配制的抗壞血酸溶液、碘化鉀溶液，然后再加酸，調(diào)節(jié)酸度，搖勻。將系列鎘標(biāo)準(zhǔn)混合溶液和空白試樣與鎘試紙反應(yīng)，制成標(biāo)準(zhǔn)比色板[8]，如圖1所示。

1.2.4樣品檢測。

取5 mL用硝酸消解處理后的馬鈴薯試樣溶液于25 mL小燒杯中，依次加入新配制的抗壞血酸溶液、碘化鉀溶液和酸，再加入2.0%的鄰菲羅啉1.0 mL，搖勻。取混合試樣與鎘試紙片反應(yīng)后，與標(biāo)準(zhǔn)比色板比較。估計試樣中鎘的含量，記錄檢測結(jié)果[9-12]。

2結(jié)果與分析

將混合試樣與鎘試紙片反應(yīng)后即得到馬鈴薯試樣檢測結(jié)果如圖2所示，與圖1標(biāo)準(zhǔn)比色板對比，鎘含量約為0.05 mg/L。

根據(jù)下列公式可計算出馬鈴薯中鎘的含量：

C1=C2×Vm

式中，C1為土豆中鎘的含量；C2為溶液中鎘的濃度；V為試樣體積；m為土豆試樣質(zhì)量。

根據(jù)試驗結(jié)果計算得出，所測馬鈴薯中鎘的含量約為0041 6 mg/kg。結(jié)果與小組其他成員用石墨爐原子吸收法測得的結(jié)果（0.046 1 mg/kg）相接近[13-15]。

2.1顯色劑溶劑選擇

將浸泡完成的濾紙取出，如圖3a，顯色劑溶劑為無水乙醇，雖然維多利亞藍(lán)B在無水乙醇中溶解度較好，但由該試劑浸泡所得的試紙顏色非常淺，說明維多利亞藍(lán)B未完全附著到試紙上。圖3b顯色劑溶劑為常溫去離子水，維多利亞藍(lán)B只能部分溶解，無法達(dá)到相應(yīng)的濃度，且浸泡所得濾紙顏色不均勻，有未溶解的維多利亞藍(lán)B顆粒附著在試紙上。如圖3c，顯色劑溶劑為0.3%的乙醇溶液，維多利亞藍(lán)B溶解度較好，且試紙上色度也較好。所以0.3%乙醇溶液為最佳顯色劑溶劑。

2.2試紙浸泡溫度

由于維多利亞藍(lán)B微溶于冷水，需加熱，但溫度過高溶液會產(chǎn)生不溶性紅棕色沉淀，使試紙上出現(xiàn)色斑，如圖4所示。當(dāng)溫度大于50 ℃時，可觀察到溶液開始有沉淀生成，慢慢從溶液底部上升，漂浮到溶液表面。溫度過低，維多利亞藍(lán)B不易溶解，所以溫度40～45 ℃為試紙最佳浸泡溫度。

2.3試紙浸泡時間

當(dāng)試紙浸泡時間低于70 min時，試紙上色度較差；浸泡時間大于100 min時，試紙纖維易斷，不易晾干。所以試紙浸泡時間80～90 min為最佳。

2.4試紙晾掛方式

如圖5所示，圖中左邊的試紙為非避光處晾干，可明顯看到試紙上的顯色劑在陽光照射下部分被分解；右邊的試紙在避光處晾干，試紙顏色上色度適中且均勻。所以試紙在晾干時需注意避光。

2.5試驗反應(yīng)溫度

該試驗得出，放在恒溫水浴鍋里反應(yīng)的反應(yīng)板與常溫下反應(yīng)的反應(yīng)板在相同時間內(nèi)的顯色反應(yīng)無明顯差別。所以選擇在常溫下反應(yīng)，方便且容易觀察顯色情況。

2.6酸的種類

維多利亞藍(lán)B[16]在強(qiáng)酸條件下呈淡黃色，所以需加入強(qiáng)酸調(diào)節(jié)酸度。如圖6，加入8 mol/L硝酸0.8 mL時，溶液變色，其顏色與碘單質(zhì)顏色相近，猜測是濃硝酸將碘化鉀中的碘離子氧化生成碘單質(zhì)。如圖7所示，用現(xiàn)配的淀粉試紙驗證溶液變色，確定為碘單質(zhì)析出。濃鹽酸和維多利亞藍(lán)B反應(yīng)易生成藍(lán)色沉淀，且鹽酸易揮發(fā)，在反應(yīng)過程中鹽酸會隨時間逐漸揮發(fā)直至試紙顏色恢復(fù)到原本的顏色，無法判斷反應(yīng)終點。所以最終確定用濃硫酸作為酸度調(diào)節(jié)劑。

2.7酸的用量

維多利亞藍(lán)B試紙本身可做酸堿指示劑使用，隨pH的變化，試紙會顯現(xiàn)出不同的顏色。用不同酸量配制空白試樣，其顯色會有明顯的不同。維多利亞藍(lán)B顯色試紙在強(qiáng)酸性條件下為淡黃色，而當(dāng)酸的濃度不夠時，空白試紙會顯藍(lán)色或藍(lán)綠色，色差區(qū)分度不夠。當(dāng)酸的濃度過高時，空白試紙顏色會加深，逐漸向棕紅色靠攏。如果空白顏色太深，空白的底色會影響到鎘離子顯色的識別度，降低試紙檢測靈敏度。圖8為不同酸用量的空白試紙顯色情況，結(jié)果可見2.0 mL酸用量顯色最佳，因此2.0 mL即為酸的最適用量。

3結(jié)論與討論

該研究以維多利亞藍(lán)B作為顯色劑，以0.3%的乙醇溶液為顯色劑溶劑，并使用快速定量濾紙浸泡在配制好的顯色劑溶液中，在40～45 ℃恒溫浸泡80～90 min后避光晾干制作成鎘試紙。用干灰化法處理樣品，使用濃硫酸2.0 mL調(diào)節(jié)試液的pH，最后測出的馬鈴薯中鎘的含量約為0.041 6 mg/kg。該研究建立的方法具有操作簡便、成本低、分析速度快、靈敏度高、專一性好等優(yōu)點，可為現(xiàn)場快速篩查、檢測食品中的鎘含量提供更加簡便、快捷的途徑，并且也不需要特定的專業(yè)技術(shù)人員。該方法具有實用價值，可進(jìn)行市場化應(yīng)用來更好地防止鎘的污染，保障食品安全，提高人們的生活品質(zhì)。

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