一種面制食品中鋁的測定新方法方法
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作者：鄭曉敏
目前，對微量鋁的測定方法有鉻天青S(簡稱CAS)分光光度法、鋁試劑分光光度法、原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。鉻天青S分光光度法由于操作簡便、靈敏度高，而被用于面制食品中鋁的測定。
鉻天青S是一種酸性染料，易溶于水，隨溶液pH的改變，分別以H5CAS+，H4CAS，H3CAS-，
H2CAS2-，HCAS3-，CAS4-形式存在，并呈現(xiàn)出不同的顏色。Al3+與CAS反應(yīng)可生成紅色的二元絡(luò)合物，加入表面活性劑后可以生成藍(lán)色的三元絡(luò)合物，其最大吸收峰波長發(fā)生紅移，靈敏度也顯著提高，因此，近年來對三元絡(luò)合物的研究及應(yīng)用日益受到重視。
試驗(yàn)中采用鉻天青S分光光度法對面制食品中鋁含量的測定及影響因素進(jìn)行了研究，對國標(biāo)法GB/T5009.182-2003進(jìn)行了一系列改進(jìn)，取得了良好的效果。
1試驗(yàn)部分
1.1儀器與試劑
Caryl00紫外可見分光光度計(jì)：Varian公司；ECH-Ⅱ微機(jī)控溫加熱板：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；MDS-6微波消化儀：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；DELTA 320 pH計(jì)：METTER TOLEDO公司；XW-80A旋渦混合器：上海醫(yī)科大學(xué)儀器廠。
水中鋁（0.100 g/L國家二級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，上海市質(zhì)量測試技術(shù)研究院）；鉻天青S( 1.0 g/L)；十六烷基三甲基溴化銨（簡稱CTMAB，3.0 g/L）；溴化十六烷基吡啶（簡稱CPB，3.0 g/L）；抗壞血酸(10 g/L)；4-硝基酚乙醇溶液(1.0 g/L)；乙二胺一鹽酸緩沖溶液( pH 6.3～7.0)；氨水(1+6)、硝酸溶液（0.5 mol/L）、硝酸（優(yōu)級純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；優(yōu)級純，德國默克公司）；30%過氧化氫、硫酸（優(yōu)級純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）。
1.2樣品前處理及測定方法
1.2.1微波消解法
準(zhǔn)確稱取經(jīng)85 0C干燥4h的樣品0.5 g于微波消解罐中，加入5 mL硝酸，置電熱板上加熱45 min，冷卻。向消解罐中補(bǔ)加1 mL HN03，1 mL H202，放入微波消化儀中，設(shè)定微波消解條件進(jìn)行消解。消解完全后，于電熱板上加熱趕酸。冷卻，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，定容，混勻備用。同時做試劑空白。
1.2.2濕式消解法
準(zhǔn)確稱取經(jīng)85℃干燥4h的樣品0.5 g于高型燒杯中，加入10 mL硝酸，放置電熱板上加熱至冒白煙，冷卻。加入5 mL H202，消化至消化液無色透明或略帶黃色，冷卻，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，定容，混勻備用。同時做試劑空白。
1.2.3干法灰化
準(zhǔn)確稱取經(jīng)85 0C干燥4h的樣品0.5 g于瓷坩堝中，先在可調(diào)式電爐上小火炭化至無煙，再放人馬弗爐中550℃灰化4h，冷卻。若樣品灰化不徹底，則加少量去離子水溶解，于電熱板上蒸干，繼續(xù)移人馬弗爐中灼燒直至灰化完全。放冷，加入0.5 mL H2S04（1+1）溶解灰分，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，定容，混勻備用。同時做試劑空白。
1.2.4測定方法
準(zhǔn)確吸取1.0 mL消化好的試樣液于50 mL具塞比色管中，另取7支比色管，分別加入1.00μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液0.0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0 mL（相當(dāng)于含鋁0.0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0 μg）。各加入1.0 mL抗壞血酸溶液，混勻，補(bǔ)水至25 mL。向各管
中加一滴4-硝基酚乙醇溶液，混勻，用氨水調(diào)節(jié)至溶液為淺黃色，然后加硝酸溶液至黃色恰好消失，再多加兩滴。加入CAS溶液3.0 mL，CTMAB溶液2.0 mL，乙二胺一鹽酸緩沖溶液5.0 mL，用去離子水稀釋至50mL，混勻，放置20 min，用l cm比色皿，在分光光度
計(jì)上，于640 nm處，以試劑空白作參比，測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。
2結(jié)果與討論
2.1方法的改進(jìn)
2.1.1消化方法的選擇
GB/T 5009.182-2003中用硝酸一高氯酸混合液進(jìn)行濕法消化，加入的高氯酸難以完全除去，殘留的高氯酸不僅影響溶液的最終酸度，而且會對顯色反應(yīng)產(chǎn)生干擾，從而影響測定的準(zhǔn)確性。
試驗(yàn)用硝酸一雙氧水進(jìn)行濕法消化，避免了高氯酸的干擾，但硝酸消耗量較大，而硝酸中含鋁，造成樣品空白值高于定量限。同時進(jìn)行了干法灰化，干法灰化過程中不用加硝酸等，可以避免酸帶來的背景干擾，但是瓷坩堝的主要成分為二氧化硅和氧化鋁，溶解灰分時加入的硫酸會將部分鋁溶出，造成樣品空白值很高，而且測定值不穩(wěn)定。而選用硝酸一雙氧水進(jìn)
行微波消化，硝酸消耗量少，樣品空白值較低且相對穩(wěn)定。通過比較各種消化方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選用硝酸一雙氧水進(jìn)行微波消化來測定面食中的鋁。
試驗(yàn)過程中還使用了不同品牌的硝酸進(jìn)行微波消解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，某品牌的硝酸中含鋁較高。圖1中比較了各種消化方法及不同品牌的硝酸對空白值的影響，其中前三種消化方法中使用的是同一品牌的硝酸，而微波消解2是選用另一品牌的硝酸。
由圖1可以發(fā)現(xiàn)，微波消解2中選用的硝酸中含鋁較高，對空白值影響很大，因此試驗(yàn)過程中應(yīng)該選擇高純度的硝酸，以降低背景值。
2.1.2酸度的控制
溶液的酸度對顯色反應(yīng)有很大的影響，酸度不一致會影響CAS的存在形式，從而影響絡(luò)合物的組成。國標(biāo)法中趕酸的程度難以控制，不能保證樣品與標(biāo)準(zhǔn)溶液的酸度一致，而本法用4-硝基酚為指示劑，用氨水和硝酸將溶液酸度調(diào)節(jié)一致，然后加入CAS。方法有效控制了溶液的酸度，提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
2.1.3表面活性劑的影響
準(zhǔn)確吸取1.00 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液4.00 mL，按照測定方法，改變表面活性劑的種類，分別在400～800 nm波長范圍內(nèi)進(jìn)行全掃描，繪制吸收光譜曲線，見圖2。
由圖2可知，CAS的最大吸收波長為428 nm，Al-CAS形成的二元絡(luò)合體系的最大吸收波長為545 nm，Al-CAS-CPB和Al-CAS-CTMAB的三元絡(luò)合體系的最大吸收波長分別為620 nm和640 nm。結(jié)果表明，b體系的最大吸收波長與CAS的最大吸收波長較為接近，其吸光度會受到CAS的干擾。而在b體系中加入表面活性劑CPB或CTMAB后，最大吸收峰位置發(fā)生明顯的紅移，同時d體系的吸光度也有所增大。這是由于加入表面活性劑后，陽離子表面活性劑親水部分的端電荷與Al3+和CAS相締合，形成三元膠束絡(luò)合物，使得最大吸收峰紅移，同時由于三元膠束絡(luò)合物是一種高次配位絡(luò)合物，有效生色面積增大，使靈敏度得到提高。綜上所述，選擇以CTMAB為表面活性劑的三元絡(luò)合體系較適宜。
2.1.4 緩沖溶液的選擇
國標(biāo)法采用乙酸一乙酸鈉緩沖溶液，在顯色過程中絡(luò)合物會部分凝聚而粘附于比色管和比色皿內(nèi)壁，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)曲線線性很差，而且鋁離子會與醋酸根離子絡(luò)合，造成反應(yīng)體系不穩(wěn)定。采用乙二胺一鹽酸緩沖溶液則有效避免了上述現(xiàn)象的發(fā)生，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較好，測量準(zhǔn)確度大大提高。
2.1.5緩沖溶液pH的影響
為了研究pH對顯色反應(yīng)的影響，試驗(yàn)取質(zhì)量濃度為1.00μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液4．O mL（相當(dāng)于含鋁4μg），測定了不同pH下的吸光度，結(jié)果見圖3。
由圖3可知，Al-CAS-CTMAB體系適宜的酸度范圍較寬，適宜pH范圍為6.3—7.5，而Al-CAS體系適宜的酸度范圍較窄，在pH 5.5處吸光度最大。
國標(biāo)法中反應(yīng)物在pH 5.5的條件下反應(yīng)，生成的絡(luò)合物呈紫色，為紅色的二元絡(luò)合物和藍(lán)色的三元絡(luò)合物的混合物，紫色表明二元絡(luò)合物未完全轉(zhuǎn)化為三元絡(luò)合物，顯色不完全，這也是導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較差的一個原因。控制乙二胺一鹽酸緩沖溶液的pH為6.3～7.0，絡(luò)合物呈藍(lán)色，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好。
2.2方法的確認(rèn)
2.2.1絡(luò)合物的穩(wěn)定性
準(zhǔn)確吸取1.00μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液4.00 mL，按照試驗(yàn)方法，測定了Al-CAS-CTMAB體系在不同時間的吸光度，結(jié)果如圖4所示。
由圖4可以看出，絡(luò)合體系在20 min之前吸光度較低，說明顯色還未完全，顯色20—60 min吸光度基本穩(wěn)定，之后吸光度又逐漸降低。為準(zhǔn)確定量，試驗(yàn)選擇在顯色20～60 min內(nèi)進(jìn)行測定。
2.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍和定量限
按照上述試驗(yàn)方法，以50 mL中鋁的含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖5。
標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為y=0.105 Sx-0.017 6，相關(guān)系數(shù)為0.999 4，該方法在0.01—0.20 μg/mL的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，定量限為0.5 μg。
2.2.3加標(biāo)回收率和精密度
按所述方法對手工拉面、壓縮餅干、月餅、綠豆糕等樣品進(jìn)行測定，含量均小于定量限。
向陰性樣品中分別加入不等量的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別含鋁12.5，50.0和100 μg，各測定6組，計(jì)算加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差( RSD)，結(jié)果見表1。
由表1可知，加標(biāo)回收率達(dá)95.9%—101.5%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.58%—2.19%，說明該方法準(zhǔn)確度高，精密度好，能夠滿足面制食品中鋁含量的測定要求。
3結(jié)論
對面制食品中鋁的測定方法進(jìn)行了改進(jìn)，成功解決了國標(biāo)法存在的反應(yīng)體系不穩(wěn)定，顯色絡(luò)合物凝聚及標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較差的問題。建立的方法于640 nm波長處，在0.01～0.20 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.999，方法檢出限為25.0 mg/kg。通過對手工拉面，壓縮餅干，月餅，綠豆糕等樣品進(jìn)行檢測與加標(biāo)回收試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的可行性，樣品的加標(biāo)回收率達(dá)95.9%—101.5%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.58%—2.19%。所建方法具有檢測結(jié)果準(zhǔn)確，靈敏度高，精確度好等優(yōu)點(diǎn)，適用于面制食品中鋁的測定。
4摘要
采用微波消解法對面制食品進(jìn)行前處理，用分光光度法測定了其中的鋁含量。通過對消化方法的改進(jìn)、溶液酸度的控制及緩沖溶液的選擇，成功解決了國標(biāo)法存在的反應(yīng)體系不穩(wěn)定、顯色絡(luò)合物凝聚及標(biāo)準(zhǔn)曲線線性較差的問題。所建方法于640 nm波長處，在0.01-0.20 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.999，方法檢出限為25．O mg/kg,加標(biāo)回收率達(dá)95.9%/~101.5%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.58%-2.19%。該方法具有檢測結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高、精確度好等優(yōu)點(diǎn)，適用于面制食品中鋁的測定。
