陳溫嫻,王文豪,王朝瑾,鄭 蓉
(1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306;2.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院,上海 200233)
海蜇加工過程中經(jīng)常會加入硼砂和硼酸作為防腐劑,這兩種物質(zhì)是國家不允許使用的食品添加劑,硼砂能使人產(chǎn)生中毒癥狀,包括惡心、嘔吐、血痢和腹痛[1]。硼酸和硼砂的非法加入導(dǎo)致海蜇加工廢水中含有大量的硼,這些廢水不經(jīng)處理就排放,對水質(zhì)造成了嚴重污染。根據(jù)水質(zhì)指標(biāo),硼在生活飲用水中的質(zhì)量濃度限值為0.5 mg/L[2],而海蜇加工廢水中硼的含量嚴重超過此標(biāo)準。這些硼污染水會影響飲用水的水質(zhì),同時污染水體中的水生物和土壤中的農(nóng)作物,都會對人體的健康造成嚴重的危害。因此研究一種快速、準確、簡便、易普及的檢測廢水中硼酸和硼砂的方法,并將這種方法推廣應(yīng)用于水質(zhì)的檢測,對確保水質(zhì)和人類健康具有重要意義。本文比較研究了姜黃比色分光光度法[3]和萃?。S比色分光光度法[4]應(yīng)用于海蜇廢水中硼酸含量的測定。并在此基礎(chǔ)上,試圖研究硼的快速測試方法,應(yīng)用于生產(chǎn)實際。
草酸(AR,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司永華特種化學(xué)試劑廠);鹽酸(AR,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司永華特種化學(xué)試劑廠);95%乙醇(AR,國藥集團化學(xué)試劑有限公司);硼酸(AR,國藥集團化學(xué)試劑有公司);姜黃素(AR,國藥集團化學(xué)試劑有限公司);無水乙醇(AR,國藥集團化學(xué)試劑有限公司);硫酸(AR,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司);2-Ethylhexane-1,3-diol(AlfaAesar,A Johnson Matthey Company)。
姜黃素草酸溶液:稱取0.04 g姜黃素和5.0 g草酸,溶于95%乙醇,加入4.2 mL鹽酸,用95%乙醇稀釋至100 mL。硼酸標(biāo)準貯備溶液A(600.0 mg/L):稱取 0.300 0 g干燥無水硼酸(H3BO3)溶于純水,并定容至500 mL,儲存于聚乙烯瓶中;硼酸標(biāo)準貯備溶液B(500 mg/L):稱取0.500 g干燥無水硼酸(H3BO3)溶于純水,并定容至 1 000 mL,儲存于聚乙烯瓶中。硼酸標(biāo)準溶液A(6.0 mg/L):吸取10.00 mL硼酸標(biāo)準貯備溶液A,用蒸餾水定容1 000 mL,儲存于聚乙烯瓶中;硼酸標(biāo)準溶液B(5.0 mg/L):取10.00 mL硼酸標(biāo)準貯備溶液B,用蒸餾水定容1 000 mL,儲存于聚乙烯瓶中。姜黃-冰乙酸溶液:稱取姜黃0.10 g溶解于100 mL冰乙酸中,此溶液保存于塑料容器中;乙基己二醇三氯甲烷溶液(EHD-CHCl3):取2-乙基-1,3-乙二醇10 mL,用三氯甲烷(CHCl3)稀釋至100 mL,此溶液保存于塑料容器中。
UV-2000紫外可見分光光度計(UNICOTM公司);數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4型(國華電器有限公司)。
標(biāo)準曲線A制作:分別取硼酸標(biāo)準溶液A 0.00,0.25,0.50,0.75,1.00 mL 于瓷蒸發(fā)皿上,各加純水至1.00 mL。再向盛有溶液的蒸發(fā)皿中各加入姜黃素草酸溶液4 mL,輕輕旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)皿使之混合均勻。將蒸發(fā)皿置于80℃恒溫水浴上,蒸干后繼續(xù)維持15 min,取出冷卻。用95%乙醇溶解蒸發(fā)皿內(nèi)固體物,并完全移入25 mL容量瓶內(nèi),用95%乙醇溶液定容至25 mL,用1 cm比色皿在550 nm波長處,測定其吸光度。這個標(biāo)準系列濃度為:0.00、0.06、0.12、0.18、0.24 mg/kg。以標(biāo)準系列的硼酸濃度為橫坐標(biāo),以吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準曲線。
標(biāo)準曲線B制作:準確量取硼酸標(biāo)準溶液B 0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00 mL 于 25 mL 塑料試管中,各加水至5 mL,加硫酸(1+1)溶液1 mL,震蕩混勻。然后加EHD-CHCl3溶液5 mL,蓋上蓋子,超聲清洗儀超聲約2 min,離心分層,吸取下層的EHD-CHCl3溶液并通過濾紙干燥過濾。各取1.00 mL過濾液于50 mL塑料試管中,依次加入姜黃-冰乙酸溶液1.0 mL、濃硫酸0.5 mL,搖勻,靜置30 min,加無水乙醇25 mL,靜置10 min后,于550 nm處測吸光度。這個標(biāo)準系列的濃度為:0.00、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20 mg/kg。以標(biāo)準系列的硼酸濃度為橫坐標(biāo),以吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準曲線。
姜黃直接比色法測樣品:吸取樣液1 mL,按標(biāo)準曲線A的方法測定吸光值,同時作空白。
萃?。S比色法測樣品:吸取樣液3 mL,按標(biāo)準曲線B的方法測定吸光值,同時作空白。
2.1.1 最佳波長的選擇 取硼酸標(biāo)準溶液A 0.50 mL,加純水至1.00 mL,按照標(biāo)準曲線A的方法處理,同時作對照,最后在不同的波長下測定吸光度,吸光值與波長的關(guān)系如圖1,選擇最佳波長為550 nm。
2.1.2 溫度的選擇 取硼酸標(biāo)準溶液A 0.50 mL于8個蒸發(fā)皿上,各加純水至1.00 mL,按照標(biāo)準曲線A的方法處理,同時作對照,水浴溫度分別為50,55,60,65,70,80,90,100℃,最后得溫度與吸光值的關(guān)系如圖2,可知最佳溫度為80℃。
圖1 波長與吸光值的關(guān)系
圖2 溫度和吸光值的關(guān)系
2.1.3 姜黃草酸溶液加入量的選擇 取硼酸標(biāo)準溶液A 0.50 mL于5個蒸發(fā)皿上,各加純水至1.00 mL,同時作對照,再向盛有溶液的蒸發(fā)皿中分別加入 2,3,4,5,6 mL 姜黃素草酸溶液,其余按標(biāo)準曲線A的方法處理,最后得到姜黃素草酸溶液加入量與吸光值的關(guān)系如圖3,故最佳加入量為4 mL。
2.1.4 標(biāo)準曲線A 以標(biāo)準A系列的硼酸(0~0.24 mg/kg)制作硼酸標(biāo)準曲線A,如圖4,硼酸的回歸方程為y=1.201 7 x+0.002 2,R2=0.999 6,相關(guān)性顯著。
圖3 姜黃加入量與吸光值的關(guān)系
圖4 硼酸的濃度與吸光值的關(guān)系
2.2.1 最佳波長的選擇 準確量取硼酸標(biāo)準溶液B 3.00 mL于25 mL塑料試管中,按標(biāo)準曲線B的方法處理,同時作空白對照,最后在不同的波長下測定吸光度,吸光值與波長的關(guān)系如圖5,故選擇最佳波長為550 nm。
2.2.2 靜置時間對吸光值的影響 準確量取硼酸標(biāo)準溶液B 3.00 mL于25 mL塑料試管中,按標(biāo)準曲線B的方法處理,加入硫酸后分別靜置10,20,30,40,50 min,同時作空白對照,然后于550 nm處測其吸光值,得靜置時間與吸光值的關(guān)系如圖6,靜置30 min后吸光值基本不再增加,故選30 min。
圖5 波長與吸光值的關(guān)系
圖6 靜置時間與吸光值的關(guān)系
2.2.3 標(biāo)準曲線B 以標(biāo)準B系列的硼酸濃度(0~0.20 mg/kg)制作硼酸標(biāo)準曲線B,如圖7,硼酸的回歸方程為y=2.198 6 x-0.006 5,R2=0.996 8,相關(guān)性顯著。
圖7 硼酸的濃度與吸光值的關(guān)系
用兩種方法分別對樣品進行了8次測定,結(jié)果如表1所示,姜黃直接比色法的RSD%為3.73%,萃?。S比色法的RSD%為2.35%。
表1 兩種方法測定結(jié)果對照
用兩種方法分別對樣品進行了回收率試驗,結(jié)果如表2所示。姜黃直接比色法的加標(biāo)回收率范圍為97.9%~102.2%,萃?。S比色法的加標(biāo)回收率范圍為84.2%~92.3%。
表2 回收率試驗
在萃?。S比色法的基礎(chǔ)上,研制出硼酸快速檢測試劑條。試劑條制備及樣品檢測方法如下。
(1)由多種酸、醇、顯色劑和穩(wěn)定劑制成浸泡液,將濾紙條放入上述浸泡液中浸泡10 h,取出晾干。
(2)樣品處理液:該液體含有酸、醇、鹵代烴等多種有機試劑,能夠同時處理固、液食品,并能很好的對硼酸進行萃取和富集。
(3)標(biāo)準比色板的制作:用試劑條,結(jié)合處理液,對不同系列的標(biāo)準濃度硼酸溶液進行顯色,進而得到系列色差的試劑條,用這些系列色差條制成標(biāo)準比色板。
(4)樣品測定:用吸管吸取少量經(jīng)處理過的樣品液體于快速檢測試劑條上,用吹風(fēng)機吹1~2 min,看試劑條是否顯色,若含有硼酸,則試劑條顯示橙紅色或紅色,不含硼酸則不變色。每次檢測用凈水做一個空白對照。根據(jù)樣液與快速檢測試劑條反應(yīng)顯色情況,比對標(biāo)準比色卡,即可知道樣液中硼酸的大致含量。
本文采用兩種方法比較測定了海蜇加工廢水中硼酸的含量,其中萃?。S比色法能夠?qū)ε鹚徇M行富集、萃取,去除共存鹽類的干擾,同時處理方法較姜黃直接比色法簡單,適用于樣品的快速檢測。
[1] 中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院標(biāo)準處.食品衛(wèi)生國家標(biāo)準匯編(4)[G].北京:國家標(biāo)準出版社,1997.324.
[2] 生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范[Z].2001.
[3] 鄭 彬,鄭春梅.分光光度法測定食品中硼砂[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2004,31(3):446-447.
[4] 黃華軍,余裕娟,奚星林,等.萃取-分光光度法快速測定醬油中硼酸含量[J].廣州食品工業(yè)科技,2004,20(2):105-106,108.
[5] 任桂蘭,宋玉彤.分光光度法測定水溶液中硼酸的含量[J].齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2000,16(2):63-64.