劉學(xué)國，劉果

(南陽理工學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，河南 南陽 473004)

食鹽在我們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾慕巧?，使我們飯桌上的菜肴錦上添花、美味可口，適當選擇和食用還可以讓我們的身體更加健康[1,2]。隨著人類物質(zhì)條件的逐漸改善，人們的安全、健康意識也不斷增加。營養(yǎng)學(xué)家根據(jù)人們的實際需要，以現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)和生命科學(xué)為依據(jù)調(diào)配了各種營養(yǎng)強化鹽。即將人體每天必需的營養(yǎng)元素例如Ca、Se、Fe、K、Mg、Zn等中的一種或者幾種科學(xué)、合理地調(diào)配到一般的食用加碘鹽中，以此來滿足不同群體的需要。雖然在人們的身體中這些元素的含量少之甚少，但對人們的新陳代謝、生理功能等發(fā)揮著不可低估的作用[3]。這些元素含量的多少與人體的生命健康有很大的關(guān)系，與多種疾病的發(fā)生也密切相關(guān)[4-6]。目前，關(guān)于各種食物中微量元素的研究已經(jīng)日益成為食品科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域研究的熱點之一。 因此，本文將采用4200型微波等離子體原子發(fā)射光譜法(MP-AES)開展加鈣鹽、低鈉鹽、天山冰晶鹽、鈉鉀調(diào)和鹽、喜馬拉雅玫瑰鹽等8種食鹽的探究[7]，研究結(jié)果為廣大市民群眾對于食鹽中各營養(yǎng)成分做出科學(xué)的評估和正確的選擇提供了理論支持。

目前常用的測定樣品中礦物元素的分析方法有原子熒光光譜法(AFS)、高效液相色譜法、電化學(xué)法以及分光光度法等[8-13]，但由于這些分析方法都具有一定的自身局限性，例如不可以對樣品中的多種元素同時測定分析、成本高、操作繁雜、基體效應(yīng)大等。而MP-AES克服了以上方法中的絕大多數(shù)不足，它利用氮氣發(fā)生器從空氣中制取N2，在微波導(dǎo)波技術(shù)下氮氣被激發(fā)，發(fā)生電離形成氮等離子體，并作為穩(wěn)定的激發(fā)光源。試樣在激發(fā)光源的作用下發(fā)生原子化、能級躍遷，最終形成特征發(fā)射譜線，從而達到對待測組分的定性和定量分析。其具有操作簡單、穩(wěn)定性好、干擾小、快速、靈敏度高等優(yōu)點[14]。該方法為食鹽中多種元素的同時分析測定提供了一套簡便、快捷、準確度高的科學(xué)理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及工作條件

Agilent 4200型微波等離子體原子發(fā)射光譜儀工作條件：五通道蠕動泵，泵速12 r/mim，讀取時間3 s，穩(wěn)定時間15 s，Anto方式背景矯正，霧化器壓力180～240 kPa；沃特浦超純水設(shè)備:四川沃特爾水處理設(shè)備有限公司；Quintix 35-1分析天平：賽多利斯貿(mào)易有限公司；Top Pette移液槍：大龍興創(chuàng)儀器有限公司。

1.2 實驗試劑

濃鹽酸、濃硝酸(分析純，洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司)；氫氧化鈉、硼氫化鉀(分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；國家鈣、鎂標準溶液(鹽酸為穩(wěn)定介質(zhì)，分析純，國家材料測試中心鋼鐵研究總院)；鈉、鉀標準溶液(水為穩(wěn)定介質(zhì)，分析純，國家材料測試中心鋼鐵研究總院)；鐵、鋅、硒標準溶液(硝酸為穩(wěn)定介質(zhì)，分析純，國家材料測試中心鋼鐵研究總院)；實驗用水均由超純水設(shè)備制得(電導(dǎo)率為18.2 MΩ·cm)。

1.3 標準溶液的配制

本實驗采用標準儲備液的濃度均為1000 μg/mL，但由于母液的穩(wěn)定介質(zhì)不同，故需要分別配制混合標準溶液。

Ca、Mg、Fe、Zn、Se混合標準溶液的配制：用移液槍分別移取1000 μg/mL的Ca、Mg、Fe、Zn、Se標準溶液各500 μL于50 mL的容量瓶中，再分別用5% HCl和5% HNO3定容，搖晃均勻后，配制成10 mg/L的一級混合標準溶液。取13支刻度均為10 mL的比色管，依次進行編號。分別移取4，8，16，32，64，100，200，500 μL，1，2，4，8，10 mL的一級混合標準溶液于上述比色管中，再分別用5% HCl和5% HNO3定容，配制成濃度分別為4，8，16，32，64，100，200，500，1000，2000，4000，8000，10000 μg/L的標準溶液。同理，可配得Na、K混合系列標準溶液。

1.4 樣品處理

本實驗選取了從南陽各個超市及淘寶上購買的8種營養(yǎng)強化鹽作為檢測樣品，樣品的詳細信息見表1。

表1 樣品種類

為了探究樣品的處理方式對待測元素含量測定的影響，本實驗以喜馬拉雅玫瑰鹽粉試樣為代表對其采取了兩種處理方法：直接溶解法：用分析天平分別稱量0.2500 g的該食鹽樣品于3支50 mL的容量瓶中，再依次用5% HNO3、5% HCl、H2O溶解、稀釋，制成待測液。樣品消解法：用分析天平分別稱取該食鹽樣品0.2500 g于3支50 mL的燒杯中，然后各加入5 mL 5%的硝酸試劑，在90 ℃的水浴鍋中進行加熱消解。1 h后，把消解后的溶液分別轉(zhuǎn)入到50 mL的容量瓶中，然后用各自最優(yōu)介質(zhì)進行定容，搖勻，配制成樣品待測溶液。

1.5 樣品的測定

探究介質(zhì)的酸度(5% HCl、10% HCl)、介質(zhì)的種類(HCl、HNO3、H2O)對待測元素發(fā)射光的強度、標準曲線的相關(guān)性、檢出限高低的影響，得出最優(yōu)的測定方案。在最佳儀器條件和最優(yōu)測定方案下，分別測定空白液、系列標準液、上述兩種處理狀態(tài)下各種食鹽樣品中元素的具體百分含量。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 酸度對測定結(jié)果的影響

不同酸度條件下各元素的標準曲線見圖1。

圖1 不同酸度條件下各元素的標準曲線

由圖1可知，以5%鹽酸為酸介質(zhì)與以10%鹽酸為酸介質(zhì)時，各元素的線性相關(guān)性均較好，在0.9960以上。數(shù)據(jù)表明，介質(zhì)的酸度對Ca、Mg、Fe、Zn、Se 5種元素測定的強度值均有一定的影響，但相差不大。由不同酸度下各元素的相關(guān)系數(shù)、線性動態(tài)變化范圍綜合分析可以得出介質(zhì)酸度對各元素的測定影響不大，故本實驗選擇5%鹽酸為最佳酸介質(zhì)。

2.2 介質(zhì)種類對測定結(jié)果的影響

2.2.1 標準曲線

不同酸介質(zhì)條件下各元素的標準曲線見圖2。

圖2 不同酸介質(zhì)條件下各元素的標準曲線

2.2.2 檢出限、定量限

不同介質(zhì)條件下(H2O、5% HCl、5% HNO3)各元素檢出限和定量限的計算結(jié)果見表2。

表2 不同介質(zhì)條件下的檢出限及定量限

由圖2和表2可知，酸介質(zhì)的種類對元素測定的靈敏度和精確度具有較大影響。Fe、Zn、Ca 3種元素最佳測定介質(zhì)為5%的硝酸；Na、K 2種元素以水為介質(zhì)時具有較寬的線性范圍、較低的檢出限，適合樣品中該元素檢測分析；Mg、Se 2種元素最佳的測定介質(zhì)為5%鹽酸。但圖表中數(shù)據(jù)顯示：在測定Se元素時，無論在硝酸介質(zhì)條件下，還是以鹽酸為介質(zhì)，溶液的強度值均較低，當標液的濃度達到10 mg/L時，所對應(yīng)的強度值只有200左右。另外，該方法的檢出限達到44.2825 μg/L，表明該方法并不是測Se元素的最佳選擇。因此，本實驗將采取MP-AES多通道法來測定食鹽試樣中Se元素的含量。

2.3 單通道與多通道法對硒元素測定的影響

不同檢測方法對Se元素含量測定的影響見圖3。

由圖3可知，在采用氫化物發(fā)生法測定Se元素時，所得溶液的強度值約為單通道法的3倍，表明多通道法對于Se元素的測定具有極其高的靈敏度。另外，由兩者的標準曲線可知，采用多通法測定Se元素所得結(jié)果的線性較好，檢出限遠遠低于單通道法的44.2825 μg/L，為0.01732 μg/L。即該方法具有較高的靈敏度和準確度，是測定Se元素的最佳選擇。

圖3 不同檢測方法對Se元素測定的影響

2.4 樣品的處理方式對元素含量測定的影響

樣品的處理方式對各元素含量測定的影響見圖4。

圖4 樣品的處理方式對各元素含量測定的影響

由圖4可知，食鹽試樣的處理方式對樣品中Ca、Mg、Fe、Se、K、Na 6種元素的測定均影響不大，但對于Zn元素來說，采用消解的方式可以獲得更高的測定結(jié)果，原因可能是該鹽樣品中的Zn元素是以乳酸鋅或葡萄糖酸鋅有機物的形式存在，通過消解可以使樣品充分溶解，破壞其結(jié)構(gòu)，使Zn2+盡可能釋放到溶液中。因此，除了Zn元素測定時采用消解的方法處理樣品，其他元素測定時均采用直接溶解的方法處理樣品。

2.5 樣品含量分析

2.5.1 低鈉鹽

不同低鈉鹽與普通加碘鹽含量對比分析見圖5。

圖5 不同低鈉鹽與普通加碘鹽含量對比分析

由圖5可知，2種低鈉鹽中Na元素的含量明顯低于普通加碘鹽。NaCl的質(zhì)量配比由原鹽的98.78%和93.1%分別降為62.9%和70.2%，其中益鹽堂低鈉鹽中，NaCl∶KCl∶MgSO4為63%∶15%∶8%；茶卡低鈉鹽中，NaCl∶KCl∶MgSO4為68%∶22%∶9%，即在原精純鹽基礎(chǔ)上添加了不同比例的K、Mg元素，可以調(diào)節(jié)人體中 Na+、K+、Mg+的動態(tài)平衡，有效防止高血壓等疾病的產(chǎn)生。因此，大家可以根據(jù)自身需要選擇不同鈉含量的食鹽。

2.5.2 天然鈣鹽

天然鈣鹽與普通加碘鹽中元素含量對比見圖6。

圖6 加鈣鹽與普通食鹽含量對比分析

由圖6可知，天然鈣鹽中Na元素的含量與普通加碘鹽相當，但Ca元素的含量遠遠大于普通加碘鹽，約為其含量的5～26倍。因此，對于缺鈣的兒童、老年人等特殊群體，天然鈣鹽是其獲得鈣元素的一個很好的營養(yǎng)源。

2.5.3 硒營養(yǎng)強化鹽

加硒鹽與普通加碘鹽含量對比分析見圖7。

圖7 加硒鹽與普通加碘鹽含量對比分析

由圖7可知，天山冰晶鹽中Se元素的含量遠遠大于普通加碘鹽，約為其含量的16倍。按照每日攝入的食鹽量為6 g來計算，每天可以獲得61.7 μg的Se元素，這符合世界衛(wèi)生組織[15]推薦的成年人每天Se元素攝取量為50～200 μg的要求，不僅能夠在一定程度上滿足機體的需求，又遠遠小于中毒劑量400 μg/d。因此，在日常膳食中經(jīng)常食用含Se的營養(yǎng)強化鹽，對人體有很大的益處。

2.5.4 喜馬拉雅玫瑰鹽

玫瑰鹽與普通食鹽中元素含量對比分析見圖8。

圖8 玫瑰鹽與普通食鹽含量對比分析

由圖8可知，喜馬拉雅玫瑰鹽中同時含有7種營養(yǎng)元素，其中Ca元素的含量是普通食鹽的12倍，F(xiàn)e元素的含量高達343.33 μg/g。因此，要想同時獲得各種營養(yǎng)元素，玫瑰鹽是一個不錯的選擇。但應(yīng)該注意的是，玫瑰鹽中Na元素含量較高，約為460.05 mg/g，是普通食鹽的1.2倍，因此在日常食用時要特別注意每日攝入量。

2.6 樣品加標回收率

樣品加標回收率的測定結(jié)果見表3。

表3 加標回收率測定結(jié)果

由表3可知，食鹽試樣中各元素的加標回收率在96.6%～110.3%之間，進一步說明MP-AES法具有較高的準確度和精確性，適用于食鹽樣品中各元素的檢測分析。

3 結(jié)論

本實驗分別探究了介質(zhì)的種類、酸的含量、食鹽試樣的處理方式對最終檢測結(jié)果的影響，并重點分析了各營養(yǎng)強化鹽與普通加碘鹽在元素含量上的差別。實驗結(jié)果表明：鹽酸的濃度對檢測結(jié)果幾乎無影響；酸介質(zhì)的種類對各待測元素具有不同程度的影響；消解法可以顯著提高樣品中鋅元素含量的測定，但對其他6種元素的測定影響不大；每種營養(yǎng)強化鹽均可以對應(yīng)補充機體所需要的有益微量元素，作為其重要的營養(yǎng)源。但要注意各種食鹽的適用人群和每日攝入量，合理、健康地選擇適合自己的營養(yǎng)強化鹽。