微波消解-分光光度法測定面食中的鋁含量

胡慶蘭

（湖北第二師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，武漢 430205）

1 前言

鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，自然界中的鋁主要源于地質(zhì)礦化、冶金等而廣泛存在于自然界中。鋁長期以來作為低毒物質(zhì)用于抗酸藥、食品容器和炊具、食品包裝材料、飲水中混凝劑以及食品添加劑[1]。面食作為我國北方大部分地區(qū)的主食，鋁元素在面食產(chǎn)品中主要來源于泡達粉[2]中，泡達粉在面制食品中主要起疏松膨化作用，尤其是在餅、面包等一些膨化食品中使用廣泛。我國也于1994年提出了面制食品中鋁的限量衛(wèi)生標準（≤100mg/kg）[3]。人們在日常生活中攝入一定量的鋁，經(jīng)機體吸收，如果不能及時排出體外，就會殘留在人體的組織細胞中，鋁的大量攝入會在人體內(nèi)蓄積而產(chǎn)生慢性毒性。

鋁的神經(jīng)系統(tǒng)毒性：唐煥文等[4]研究表明，人體長期攝入過量的鋁，并沒有及時地排出體外，可引起大腦頂葉、小腦及海馬神經(jīng)元細胞的數(shù)目減少，進而會導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶功能出現(xiàn)障礙。人體若長期過量攝入鋁，而機體又沒有及時排出過量的鋁元素，會導(dǎo)致人體的平衡失調(diào)，認知能力、記憶能力以及邏輯推理能力下降。

鋁的骨骼毒性：王曉波[5]通過動物試驗表明，鋁的攝入濃度與骨蓄積程度之間存在著明顯的正相關(guān)的關(guān)系，過量的鋁攝入量會導(dǎo)致人體血磷降低，進而導(dǎo)致骨質(zhì)脫鈣。黃國偉[8]等研究發(fā)現(xiàn)鋁能直接損害體外培養(yǎng)的人胚成骨細胞的活性，會使細胞變性壞死，從而抑制骨的基質(zhì)的合成。

鋁的生殖毒性：張本忠[6]等探討鋁的發(fā)育毒性及機理，通過大鼠胚胎體外培養(yǎng)測量卵黃囊直徑、胚胎干重、胚胎體長及頭長得出結(jié)論，隨著鋁試劑計量的增加，反映胚胎生長發(fā)育和器官分化的各項指標呈現(xiàn)出下降趨勢，有一定的劑量與效應(yīng)關(guān)系。當(dāng)鋁試劑的量大于一定時，胚胎的形態(tài)分化以及發(fā)育情況會受到抑制，同時胚胎畸形的發(fā)生率明顯變高。

鋁的免疫毒性：韋小敏[7]等通過將T、B淋巴細胞進行體外短期培養(yǎng)，探討鋁對人T、B淋巴細胞合成腫瘤壞死因子的影響，試驗得出結(jié)論鋁對人T、B淋巴細胞的生長以及合成分泌腫瘤壞死因子有著直接的抑制作用。

微波消解[8-10]是利用消解液和試樣能夠吸收微波的能量而被加熱，使試樣分解。由于微波消解一般采用密閉容器，這樣可以加熱到較高溫度和壓力，使樣品分解得更完全，同時也可以減少樣品和溶劑的用量及易揮發(fā)組分的損失。微波消解由于具有快速、準確、省費用、污染少等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于植物、土壤、食品等諸多物質(zhì)的消解。

分光光度法[11]是利用溶液中待測元素與某些顯色劑反應(yīng)生成有色化合物，根據(jù)化合物顏色的深淺與溶液中待測元素的含量成正比來測定待測物的濃度，該方法是建立在物質(zhì)對光的選擇性吸收的基礎(chǔ)之上的分析方法，符合光的吸收定律：A=kbc（朗伯-比爾定律）。在分光光度法測定鋁的含量時，以鉻天青S為顯色劑來測定鋁元素的含量是最常用的一種方法[12-13]，鉻天青S分光光度法也是目前食品中鋁含量測定的國家標準方法。分光光度法由于方法操作簡單，靈敏度高，而被廣泛使用。

本實驗旨在研究測定面食中鋁元素的含量，采用微波消解對面食樣品進行消解，采用分光光度法測定其中的鋁含量，為消費者不盲目食用高鋁含量的面食，且為面食中鋁含量的測定進一步研究提供了相關(guān)實驗依據(jù)。

2 實驗部分

2.1 實驗試劑、材料和儀器

鋁標準溶液（1000μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）、氨水、濃硝酸、鹽酸、對硝基苯酚、硫酸、無水乙醇、乙二胺、抗壞血酸（均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）、聚乙二醇辛基苯醚（TritonX-100）、溴代十六烷基吡啶（CPB）、鉻天青S（均為分析純，上海麥克林生化科技）。

本實驗所用水均為超純水，所用的玻璃儀器均需在使用前用10%硝酸浸泡24h，然后用超純水沖洗，待其干燥后再使用。在使用微波消解儀時，應(yīng)該提前將微波消解儀的內(nèi)罐用10%～20%的硝酸浸泡24h，然后用超純水清洗，將其晾干，其外壁一定要保持干燥才可將樣品裝罐再進行消解。

實驗樣品太陽餅、饅頭于湖北第二師范學(xué)院楚才源食堂購買。手撕面包在面包店購買。

光束TU-1950型紫外可見分光光度計，TANK BASIC微波消解儀，趕酸器（TK12），QYZH-20A

型超純水機，ST2100型pH計，F(xiàn)A-2004型電子天平。

2.2 實驗方法

2.2.1 標準溶液的配制

100mg/L鋁標準中間溶液：準確吸取2.50mL鋁標準溶液（1000mg/L）于25mL容量瓶中，用5%硝酸溶液進行定容，至刻度，搖勻，貼上標簽。

1.00μg/mL的鋁標準使用溶液：準確吸取1.00mL鋁標準中間液置于100mL容量瓶中，再用5%硝酸溶液進行定容，至刻度，搖勻，貼上標簽。

2.2.2 樣品處理

微波消解：準確稱取研磨的太陽餅樣品0.2000g、面包樣品0.2000g、饅頭樣品0.5000g 于微波消解儀的內(nèi)罐中，再依次向其中加入10.00mL硝酸，靜置10min，然后擰緊消解罐蓋子，放于微波消解儀中，按一定的程序（見表1）進行消解，消解完成后，待溫度降到60℃時，取出消解罐，然后將其置于趕酸器中，液體接近1～2mL時取出，待其冷卻至室溫，將消化液倒入燒杯中，用超純水稍稍潤洗消解罐并轉(zhuǎn)移至燒杯中，然后轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，并用超純水定容，作為待測液。

表1 微波消解程序

2.2.3 標準曲線的繪制

取7 只25mL 的比色管，用移液管分別向其中加入0.00mL、0.05mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL 1.00μg/mL 鋁標準使用溶液，1.00mL 1%硫酸溶液，再分別依次加入超純水至10mL 刻度線，加入1 滴1g/L對硝基苯酚乙醇溶液，滴加（1+1）氨水溶液至溶液為淺黃色，再加入2.5%硝酸至淺黃色消失，用移液管繼續(xù)加入1.00mL2.5%硝酸溶液，1.00mL 10g/L 抗壞血酸，2.50mL 1g/L 鉻天青S 溶液，再繼續(xù)滴加1.00mL 3%TritonX-100溶液，3.00mL 3g/LCPB 溶液，加入3.00mL乙二胺-鹽酸（pH=6.7～7.0）溶液，用超純水稀釋至刻度，搖勻。靜置30min后，用1cm比色皿，以不加鋁標液的試劑為參比，測定其各溶液的吸光度，繪制鋁標準曲線。

3 結(jié)果與討論

3.1 最佳波長的選擇

在編號為1、2 的兩只25mL 的比色管中各加入鋁標準使用溶液0.00mL、5.00mL，再分別依次加入超純水至10mL刻度線，加入1滴1g/L對硝基苯酚乙醇溶液，滴加（1+1）氨水溶液至溶液為淺黃色，再滴加2.5%硝酸至淺黃色消失，用移液管量取2.5%硝酸1.00mL 加入比色管中，1.00mL 10g/L 抗壞血酸，3.00mL 1g/L 鉻天青S溶液，再繼續(xù)滴加1.00mL 3%TritonX-100溶液，3.00mL 3g/L CPB溶液，加入3.00mL乙二胺-鹽酸（pH=6.7～7.0）溶液，用超純水稀釋至刻度，搖勻。40min 后，用1cm 比色皿，以不加鋁標準溶液的空白試劑為參比溶液，在570～650nm之間測吸光度，繪制吸收曲線。

從表2中可以看出，在615nm處，吸光度有最大值，即最佳吸收波長為615nm。

表2 波長與吸光度的關(guān)系

3.2 顯色劑用量的選擇

取7只25mL比色管，分別編號，向其中各依次加入5.00mL鋁標準使用溶液、加入超純水至10mL刻度線、1滴1g/L對硝基苯酚乙醇溶液，繼續(xù)滴加（1+1）氨水溶液至溶液為淺黃色，滴加2.5%硝酸溶液直至溶液的淺黃色消失，繼續(xù)加入1.00mL2.5%硝酸溶液，1.00mL 抗壞血酸溶液，再分別加入不同體積的鉻天青S（1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL、3.00mL、3.50mL、4.00mL）溶液，1.00mL 3%TritonX-100 溶液，3.00mL 3g/LCPB 溶液，加入3.00mL乙二胺-鹽酸（pH=6.7～7.0）溶液以超純水稀釋至刻度，搖勻，放置40min后，以超純水為參比溶液，在選定波長615nm下測定各溶液的吸光度，確定顯色劑的最佳用量。

由表3可以看出，不同顯色劑用量，其吸光度值不同，顯色劑的最佳用量為2.50mL。

表3 顯色劑用量與吸光度關(guān)系

3.3 抗壞血酸用量的選擇

分別給7只25.00mL比色管，分別編號，向其中各依次加入5.00mL鋁標準使用溶液、加入超純水至10mL刻度線、1滴1g/L對硝基苯酚乙醇溶液，繼續(xù)滴加（1+1）氨水溶液至溶液為淺黃色，滴加2.5%硝酸溶液直至溶液的淺黃色消失，繼續(xù)加入1.00mL2.5%硝酸溶液，再分別向其中加入0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL、3.00mL、3.50mL、4.00mL 的抗壞血酸溶液，加入2.50mL 鉻天青S 溶液，1.00mL 3%TritonX-100 溶液，3.00mL 3g/LCPB溶液，加入3.00mL乙二胺-鹽酸（pH=6.7～7.0）溶液以超純水稀釋至刻度，搖勻，放置40min后，以超純水為參比溶液，測定掩蔽劑用量不同時溶液的吸光度，在波長615nm下測定各溶液的吸光度，確定抗壞血酸的最佳用量。

由表4 可以看出，掩蔽劑抗壞血酸的用量為1.00mL 時，吸光度值最大，本實驗加入的抗壞血酸用量為1.00mL。

表4 抗壞血酸用量與吸光度關(guān)系

3.4 標準曲線的繪制

根據(jù)表5 數(shù)據(jù)，以吸光度為縱坐標，溶液濃度為橫坐標，繪制鋁標準曲線如圖，可知，鋁標準溶液在0～0.2μg/mL濃度范圍內(nèi)，標準曲線呈較好的線性關(guān)系。

表5 鋁元素吸光度值

圖1 鋁標準曲線圖

3.5 精密度分析

平行測定五次鋁元素的吸光度值，求平均值，計算RSD，以此來表示分析結(jié)果的精密度。測定結(jié)果如表6：

表6 重現(xiàn)性實驗結(jié)果

從表中可以看出，溶液中鋁元素的RSD為1.00%，說明實驗結(jié)果較可靠。

3.6 樣品中鋁的含量

取2只25mL比色管，分別移取0.00mL、1.00mL待測液于比色管中，然后依向25mL比色管中依次加入超純水至10mL刻度線，加入1滴1g/L對硝基苯酚乙醇溶液，滴加（1+1）氨水溶液至溶液為淺黃色，再滴加2.5%硝酸至淺黃色消失，用移液管繼續(xù)加入1.00mL 2.5%硝酸溶液，1.00mL 10g/L 抗壞血酸，2.50mL 1g/L 鉻天青S溶液，再繼續(xù)滴加1.00mL 3%TritonX-100溶液，3.00mL 3g/L CPB溶液，加入3.00mL乙二胺-鹽酸（pH=6.7～7.0）溶液，以超純水稀釋至刻度，搖勻。靜置30min，以不加待測液為參比溶液，在波長615nm下測定樣品的吸光度，將其吸光度帶入標準曲線從而求得樣品中鋁的含量。對樣品平行測定三次，取平均值。測得其含量值分別見表，從表中數(shù)據(jù)可以看出，面食樣品經(jīng)過微波消解預(yù)處理后，用分光光度法測定太陽餅樣品中鋁元素的含量為676.3038μg/mg。手撕面包樣品中鋁元素的含量為83.2417μg/mg；饅頭樣品中鋁元素的含量為29.1976μg/mg。

表8 太陽餅中的鋁含量

表9 手撕面包中的鋁含量

表10 饅頭中的鋁含量

3.7 加標回收率實驗

為了驗證實驗的準確性，對三種不同品種的面食樣品進行加標回收率實驗，鋁元素的加標回收率在89.95%～114.75%，結(jié)果見表11

表11 面食中鋁元素加標回收率

4 結(jié)論

本實驗用微波消解法將三種不同面食樣品進行消解，消解液澄清透明，說明面食樣品被消解得很完全。同時采用分光光度法測定三種不同面食樣品中鋁元素的含量，實驗結(jié)果表明微波消解—分光光度法測定面食中的鋁含量快速、簡單，精密度高。實驗測得樣品太陽餅中鋁元素的含量為676.3083μg/mg；手撕面包中鋁元素的含量為83.2417μg/mg；饅頭中鋁元素的含量為29.1976μg/mg；RSD為1.00%，相關(guān)系數(shù)為0.9916；鋁元素的加標回收率為89.95%～114.75%。實驗測定的結(jié)果表明不同的面食中鋁元素的含量不盡相同，其中太陽餅中鋁元素的含量最高，手撕面包中鋁元素的含量次之，饅頭中鋁元素的含量最低。

國家標準食品中鋁元素的添加量不得超過100μg/mg，而實驗中測定太陽餅中的鋁含量是國家標準的6～7倍，該樣品含鋁量偏高，若長期食用，鋁攝入量過高，鋁在體內(nèi)沒有及時排除，會對人體造成危害。而手撕面包和饅頭中鋁元素的含量符合國家標準，人們可以放心食用。實驗結(jié)果提醒人們平時應(yīng)該多注意面食的食用，自覺提高抵制高鋁含量食品的意識，維持人體健康。