周元元,王 帥,鄒勇平,胡 云,楊 嘉,盧 偉

(揚(yáng)州市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心,揚(yáng)州 225000)

滑石粉來(lái)源于天然滑石礦,主要成分是水合硅酸鎂。滑石粉對(duì)皂基有保護(hù)作用,可增加香皂中固體物,防止收縮變形。當(dāng)皮膚破損部位或缺少皮膚保護(hù)的隱私部位使用含滑石粉的香皂時(shí),會(huì)有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。而市場(chǎng)上一些香皂產(chǎn)品的成分列表中包含滑石粉,因此有必要對(duì)其含量進(jìn)行測(cè)定。

利用滑石粉中硅酸鎂不溶于硝酸而溶于氫氟酸的特性,采用X 射線衍射法[2-3]、化學(xué)滴定法[4-5]、近紅外光譜法[6-7]和原子吸收光譜法[8-9]等測(cè)定其中鎂元素的含量,進(jìn)而計(jì)算滑石粉的含量。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.269-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中滑石粉的測(cè)定》也采用此原理來(lái)測(cè)定食品中滑石粉的含量。但是,X 射線衍射法普及率低;近紅外光譜法需專用設(shè)備,價(jià)格昂貴且檢測(cè)效率低;化學(xué)滴定法用于常量測(cè)定,檢測(cè)結(jié)果誤差較大;原子吸收光譜法測(cè)定時(shí)基體干擾大,重現(xiàn)性較差。相比之下,電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)具有分析準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好、可同時(shí)檢測(cè)多種元素、檢測(cè)效率高等優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[10-12]采用ICP-AES測(cè)定食品中滑石粉的含量,還未發(fā)現(xiàn)用該方法測(cè)定香皂中滑石粉含量的文獻(xiàn)。因此,本工作提出了ICP-AES測(cè)定香皂中滑石粉含量的方法,以期為香皂中滑石粉質(zhì)量監(jiān)控提供技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Avio 200型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀;Pin AAcle 900T 型原子吸收分光光度計(jì);SPB50-48型石墨消解器;Milli-Q Reference型超純水機(jī)。

鎂、鈉、鉀、鈣單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液:1 000 mg·L-1。

鎂標(biāo)準(zhǔn)使用液:10.0 mg·L-1,取1 000 mg·L-1鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mL 于50 mL 容量瓶中,用0.5 mol·L-1硝酸溶液定容即得。

基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:在6支均含有0.5 g香皂基質(zhì)空白樣品的石墨消解管中分別加入硝酸10.0 mL和30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)過(guò)氧化氫溶液2.0 mL,于120 ℃消解2 h,消解完畢后冷卻至室溫,再分別過(guò)濾至6個(gè)50 mL 容量瓶中,依次加入10.0 mg·L-1鎂標(biāo)準(zhǔn)使用液0,0.5,2.5,5.0,10.0,15.0 mL,用0.5 mol·L-1硝酸溶液定容,配制成鎂質(zhì)量濃度 依次為0,0.100,0.500,1.00,2.00,3.00 mg·L-1的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

滑石粉標(biāo)準(zhǔn)品純度為99%,粒徑0.015 mm;硝酸、30%過(guò)氧化氫溶液、氫氟酸均為優(yōu)級(jí)純;試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

檢測(cè)波長(zhǎng)285.213 nm;發(fā)生器功率1 300 W;輔助氣流量1.0 L·min-1,霧化氣流量0.6 L·min-1;垂直觀測(cè)高度12 mm;短波積分時(shí)間15 s,長(zhǎng)波積分時(shí)間10 s。

1.3 試驗(yàn)方法

將香皂樣品去除包裝,切片,粉碎均勻后,稱取兩份0.5 g(精確至0.000 1 g)樣品于兩支石墨消解管中,一支加入硝酸10.0 mL和30%過(guò)氧化氫溶液2.0 mL(測(cè)定除硅酸鎂之外雜質(zhì)鎂含量),另一支加入硝酸10.0 mL、30%過(guò)氧化氫溶液2.0 mL和氫氟酸2.0 mL(測(cè)定總鎂含量),均敞口放置1 h,然后于120 ℃消解2 h。消解完畢后冷卻至室溫,用0.5 mol·L-1硝酸溶液定容至100 mL,按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。隨同做樣品空白試驗(yàn)。按照公式(1)計(jì)算香皂中滑石粉的含量。

式中:w為香皂中滑石粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù),g·kg-1;ρ1為樣品溶液中總鎂質(zhì)量濃度,mg·L-1;ρ2為除硅酸鎂之外雜質(zhì)鎂質(zhì)量濃度,mg·L-1;V為定容體積,m L;m為樣品質(zhì)量,g;5.27為換算系數(shù)(滑石粉相對(duì)分子質(zhì)量為379.3)。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解酸體系的選擇

常見(jiàn)的消解酸有硝酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸等。鹽酸不具有氧化性,一般不用于有機(jī)物的消解;硫酸不易趕酸,易與鈣離子形成不溶物;硝酸氧化性強(qiáng),并且與過(guò)氧化氫共同作用時(shí),對(duì)有機(jī)物的消解能力很強(qiáng)。滑石粉的主要成分水合硅酸鎂不溶于硝酸,但可與氫氟酸反應(yīng),生成溶于水的鎂鹽。因此,試驗(yàn)分別用硝酸-30%過(guò)氧化氫溶液和硝酸-氫氟酸-30%過(guò)氧化氫溶液消解樣品。結(jié)果表明,硝酸-30%過(guò)氧化氫溶液可消解除硅酸鎂之外的鎂,硝酸-氫氟酸-30%過(guò)氧化氫溶液則可消解包含硅酸鎂在內(nèi)的所有鎂,即樣品中總鎂含量,兩者之差即為硅酸鎂中鎂的含量。

固定30%過(guò)氧化氫溶液用量為2.0 mL,考察了硝酸用量分別為5.0,10.0,15.0 mL,氫氟酸用量分別為2.0,5.0 mL 時(shí)對(duì)0.5 g樣品消解效果的影響,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 消解酸用量比較Tab.1 Comparison of different amounts of digestion acids

結(jié)果表明:硝酸用量為5.0 mL 時(shí),消解液渾濁,滑石粉測(cè)定值明顯偏低;氫氟酸的用量對(duì)滑石粉消解影響較小,均能得到澄清消解液,并且檢測(cè)結(jié)果變化不大。從消解效果和節(jié)約試劑角度考慮,最終選擇的消解酸體系為2.0 mL 30%過(guò)氧化氫溶液、10.0 mL硝酸和2.0 mL氫氟酸。

2.2 干擾試驗(yàn)

香皂中鈉、鉀、鈣元素較多,可能對(duì)鎂元素的檢測(cè)存在干擾。在1.00 mg·L-1鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液中分別添加100 mg·L-1上述3種元素標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定,比較加入前后鎂元素的響應(yīng)強(qiáng)度,結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 干擾試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of test for interference

結(jié)果顯示,加入100 mg·L-1鈉、鉀、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液后,鎂元素響應(yīng)響度的相對(duì)偏差均不大于5.0%,表明100倍的鈉、鉀、鈣對(duì)鎂元素測(cè)定干擾較小。

2.3 工作曲線和檢出限

按照儀器工作條件測(cè)定基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以鎂質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),響應(yīng)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)建立工作曲線。結(jié)果顯示,鎂工作曲線的線性范圍為0.100～3.00 mg·L-1,線性回 歸方程 為y＝4.695×105x＋4 980,相關(guān)系數(shù)為0.999 9。

以20次空白樣品測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與線性回歸方程的斜率的比值計(jì)算檢出限,結(jié)果為0.002 g·kg-1。

2.4 精密度和回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)實(shí)際香皂樣品進(jìn)行3個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.5 方法對(duì)比

按照GB 5009.269-2016中的火焰原子吸收光譜法(FAAS)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示,FAAS 所得鎂標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍為0.500～5.00 mg·L-1,線性回歸方程為y＝1.270x＋0.017 32,相關(guān)系數(shù)為0.999 1,檢出限為2.0 g·kg-1,測(cè)定值的RSD(n＝6)為4.2%～5.6%。

分別采用FAAS和ICP-ASE 測(cè)定3個(gè)香皂樣品中滑石粉的含量(稱樣量0.5 g,定容體積100 mL),每個(gè)樣品測(cè)定5次,并計(jì)算t值,結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 FAAS和ICP-ASE測(cè)定結(jié)果比對(duì)(n＝5)Tab.4 Comparison of results determined by FAAS and ICP-ASE(n＝5)

結(jié)果顯示,在95%置信水平下,3個(gè)樣品的t值均小于t0.05(4),說(shuō)明兩種方法的測(cè)定結(jié)果無(wú)顯著性差異,而ICP-AES檢出限更低、精密度更好[13-14],更適合微量滑石粉的檢測(cè)。

本工作通過(guò)優(yōu)化消解酸體系,采用石墨消解器-ICP-AES測(cè)定香皂中滑石粉的含量。與FAAS相比,該方法具有操作簡(jiǎn)單、干擾小、檢出限低、靈敏度高、檢測(cè)范圍較寬、重現(xiàn)性好等優(yōu)勢(shì)。