劉靜，程燕，許慧，張沖（山東省分析測(cè)試中心，濟(jì)南 250014）

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電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定面制食品中的鋁

劉靜，程燕，許慧，張沖
（山東省分析測(cè)試中心，濟(jì)南 250014）

建立電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)面制食品中鋁含量的方法。以硝酸-過(guò)氧化氫作為消解體系，樣品經(jīng)微波消解后以5%硝酸定容，測(cè)定。對(duì)儀器條件進(jìn)行了優(yōu)化，鋁的分析譜線為396.153 nm，射頻功率為1 150 W，霧化氣流量為0.5 L/min。鋁的質(zhì)量濃度（X ）在0.5～10 mg/L范圍內(nèi)與譜線強(qiáng)度（Y ）線性良好，工作曲線方程為Y=1 743.2X+58.0，線性相關(guān)系數(shù)r=0.999 9；測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%（n=6），加標(biāo)回收率為92.8%～107.0%。用該方法與標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)面食樣品進(jìn)行測(cè)定，兩種方法測(cè)定結(jié)果相一致。該方法簡(jiǎn)便、靈敏、準(zhǔn)確，適用于面制食品中鋁含量的測(cè)定。

微波消解；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；鋁；面制食品

鋁是一種對(duì)人體健康有害的金屬元素，過(guò)量的攝入鋁會(huì)對(duì)人體細(xì)胞正常代謝產(chǎn)生影響，導(dǎo)致記憶力減退，行動(dòng)遲緩，智力衰退，免疫功能降低等，特別是對(duì)正在生長(zhǎng)發(fā)育期的兒童，食用超標(biāo)的鋁可能造成神經(jīng)發(fā)育受損導(dǎo)致智力發(fā)育障礙。過(guò)多的鋁作用于骨組織可能促進(jìn)骨質(zhì)疏松。此外鋁對(duì)造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)有一定毒性，同時(shí)妨礙鈣、鋅、鐵、鎂等多種元素的吸收［1-4］。調(diào)查顯示北方人群膳食中，鋁平均攝入量為每周每千克體重2.935 mg，是南方人的4.6倍，這可能與北方人喜愛面食有關(guān)。我國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了鋁的限量標(biāo)準(zhǔn)是100 mg/kg。面食中的鋁元素可能主要來(lái)自于用于發(fā)酵的“膨松劑”明礬（十二水合硫酸鋁鉀）。膨松劑能讓食物變得松軟，常用于饅頭、面包、蛋糕、油條等面食的制作，過(guò)量使用會(huì)導(dǎo)致面食中的鋁殘留量超標(biāo)［5-10］。

測(cè)定面制食品中鋁含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 5009.182鉻天青S比色法，這種方法的顯色不易掌控，化學(xué)干擾多，重現(xiàn)性、靈敏度和精密度均較差。近年來(lái)隨著檢測(cè)技術(shù)和儀器的不斷發(fā)展，石墨爐原子吸收光譜法、等離子體質(zhì)譜法等方法開始應(yīng)用于金屬的測(cè)定［11-17］，其中電感耦合等離子體發(fā)射光譜法以其操作方便快捷，測(cè)定干擾小，線性范圍寬，靈敏度、精密度好等特點(diǎn)成為無(wú)機(jī)檢測(cè)中的先進(jìn)技術(shù)。筆者采用微波消解，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)面食中的鋁含量，與傳統(tǒng)方法相比，該方法操作簡(jiǎn)便、靈敏度高，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：iCAP7000型，美國(guó)熱電公司；

微波消解儀：Excel型，上海屹堯儀器公司；

Al標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：質(zhì)量濃度為1.0 mg/mL，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

硝酸：優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥公司；

雙氧水（30%）：優(yōu)級(jí)純，天津科密歐公司；

實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)水。

1.2儀器工作條件

分析譜線：396.153 nm；載氣（Ar）流量：0.5 L/min；輔助氣（Ar）流量：0.5 L/min；冷卻氣（Ar）流量：12 L/min；入射功率：1 150 W；霧化器壓力：172 kPa（25 psi）；光室溫度：（38±0.1）℃。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

將面制食品試樣（不包括夾心部分）粉碎均勻，取約30 g置于85℃烘箱中干燥4 h，稱取0.2～5 g置于聚四氟乙烯塑料內(nèi)罐中，加入6 mL硝酸、1 mL過(guò)氧化氫混勻后靜置過(guò)夜。將消解罐放入微波爐消解系統(tǒng)，按表1條件進(jìn)行消解，消解完全后冷卻，置于電子控溫加熱板上于150℃趕酸至1 mL左右，用去離子水轉(zhuǎn)移并定容至25 mL，混勻待測(cè)。用水代替試樣，采樣上述步驟和試劑用量配制空白試樣。

表1　微波消解儀的消解條件

檢查儀器輔助設(shè)備如冷卻循環(huán)水，空壓機(jī)，氬氣，通風(fēng)設(shè)施，運(yùn)行正常后打開電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，預(yù)熱30 min，按1.2設(shè)定儀器工作條件，進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)工作曲線得到鋁的含量。

2　結(jié)果與討論

2.1儀器工作參數(shù)的選擇

2.1.1分析譜線

電感耦合等離子體發(fā)射光譜的激發(fā)能量高，能夠發(fā)射大量的譜線，元素的分析譜線均會(huì)受到不同程度的干擾，選擇干擾較少，峰形好，強(qiáng)度高的譜線作為測(cè)定元素的最佳分析譜線。根據(jù)上述原則選擇鋁測(cè)定的分析譜線為396.153 nm。

2.1.2射頻功率

多數(shù)元素的譜線強(qiáng)度都隨射頻功率的增加而增加，不同元素增加幅度不同，同時(shí)背景強(qiáng)度也隨之增大。選擇合適的射頻功率，會(huì)使信噪比達(dá)到最佳，并且有利于保護(hù)等離子體矩管。經(jīng)試驗(yàn)選擇射頻功率為1 150 W。

2.1.3霧化氣流量

霧化氣流量影響等離子體中心通道溫度、電子密度及分析物在等離子體中心通道的停留時(shí)間，同時(shí)霧化氣流量的大小也會(huì)影響試液提升率及霧化效率。在選定的射頻功率下，考察了霧化氣流量在0.3～0.7 L/min之間變化時(shí)對(duì)鋁元素譜線強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)霧化氣流量達(dá)到0.5 L/min時(shí)，信噪比最大，因此實(shí)驗(yàn)選擇霧化氣流量為0.5 L/min。

2.2消解方法的選擇

金屬測(cè)定的消解方法主要有干灰化法、濕法消解法和微波消解法，干灰化法存在消解時(shí)間長(zhǎng)，不能一次消解完全，需要反復(fù)消解，操作繁瑣的缺點(diǎn)；而濕法消解法用酸量較大，容易帶來(lái)污染，空白值高，消解過(guò)程繁瑣，不易控制；微波消解法所用試劑量少，操作簡(jiǎn)單，消解完全，空白低，樣品損失小，提高了分析的準(zhǔn)確性。硝酸在常壓下的沸點(diǎn)為120℃，在0.5 MPa下，溫度可達(dá)176℃，其氧化電位顯著增大，氧化性增強(qiáng)。過(guò)氧化氫是一種弱酸性氧化劑，在較低溫度下即可分解成高能態(tài)活性氧，與濃硝酸共同用可以用來(lái)提高混合酸的氧化能力，完全破壞有機(jī)質(zhì)。因此實(shí)驗(yàn)選擇硝酸-過(guò)氧化氫作為消解體系，采用微波消解法消解樣品。

2.3酸度的選擇

選擇體積分?jǐn)?shù)分別為1%，2%，5%，10%，15%，20%的硝酸溶液，考察酸度對(duì)1.00 mg/L的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定的影響。結(jié)果表明，酸度在1%～10%時(shí)，儀器信號(hào)強(qiáng)度變化不大；酸度在10%～15%時(shí)，儀器信號(hào)強(qiáng)度隨酸度的增大而逐漸增強(qiáng)；酸度高于15%時(shí)，儀器信號(hào)強(qiáng)度隨酸度變化的趨勢(shì)更為明顯。酸度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致鋁水解沉淀，而酸度過(guò)大時(shí)，溶液粘度加大，導(dǎo)致霧化不完全，同時(shí)對(duì)儀器有腐蝕作用。綜合考慮選擇酸度為5%。

2.4線性范圍及檢出限

將1.0 mg/mL鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液用5%硝酸溶液稀釋為100 mg/L的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液。分別移取鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00，0.50，1.00，2.00，4.00，8.00，10.00 mL 于100 mL容量瓶中，加入5%硝酸溶液混勻后定容至標(biāo)線，分別稀釋為質(zhì)量濃度為0，0.5，1.0，2.0，4.0，8.0，10.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。在1.2儀器工作條件下分別測(cè)定，以鋁的質(zhì)量濃度（X ）為橫坐標(biāo)，以譜線強(qiáng)度（Y ）為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得線性方程：Y=58.0+1 743.2X，線性相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。

按照實(shí)驗(yàn)方法對(duì)試劑空白進(jìn)行11次平行測(cè)定，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限，方法檢出限為0.5 mg/kg。國(guó)標(biāo)方法鉻天青S比色法的檢出限為2 mg/kg，可見該法的檢出限更低。

2.5精密度與回收試驗(yàn)

分別取面包、饅頭、油條樣品，按1.3實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行處理，然后進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算測(cè)定測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表2。同時(shí)做加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收率結(jié)果見表3。由表2可知本方法對(duì)3種面食樣品測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，說(shuō)明方法的精密度良好。由表3可知，加標(biāo)回收率為92.8%～107.0%，說(shuō)明方法的準(zhǔn)確度較高。

表2　精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.6方法比對(duì)試驗(yàn)

用本法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 5009.182）方法對(duì)3種面食樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。

表4　國(guó)標(biāo)方法與本方法對(duì)面食樣品測(cè)定結(jié)果比較

由表4可知，本方法測(cè)定結(jié)果與國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果相符，說(shuō)明電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3　結(jié)語(yǔ)

采用微波消解樣品，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)面制食品中的鋁含量，方法具有快速、簡(jiǎn)便、測(cè)定干擾小，線性范圍寬，操作方便，靈敏度、精密度高等特點(diǎn)，與GB/T 5009.182鉻天青S比色法比較，減少了人為誤差，測(cè)定速度快，更適用于面制食品中鋁含量的測(cè)定。

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Determination of Aluminum in Wheaten Food by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

Liu Jing， Cheng Yan， Xu Hui， Zhang Chong
（Shandong Analysis and Test Center， Jinan 250014， China）

A method for the detemination of aluminum content in wheaten food by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry was developed. The sample was dissolved by nitric acid and hydrogen peroxide， then diluted to the volume by 5% nitric acid solution after microwave digestion. The experiment conditions were optimized. The analytical spectral line of aluminum was 396.153 nm，RF power was 1 150 W，and atomizing gas flow was 0.5 L/min. The mass concentration of aluminium（X ） was linear with emission intensity（Y ） in the range of 0.5-10 mg/L. The linear regression equation was Y=1 743.2X+58.0， with correlation coefficient of 0.999 9. The relative standard deviation of detetion results was less than 5%（n=6）， the added recovery was 92.8%-107.0%. Aluminum content of wheaten food was determined by this method and standard method， determination results by two methods was consistent. This method is simple， sensitivity and accurate，it can be used to determine aluminum content in wheaten food .

microwave digestion； inductively coupled plasma atomic emission spectrometry； aluminum； wheaten food

O657.3

A

1008-6145（2016）04-0072-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.04.019

聯(lián)系人：劉靜；E-mail: 13589047342@163.com

2016-04-12