電感耦合等離子體發射光譜法分析小麥粉制品中的K、Na、Ca、Mg、Al、Ti

胡友波 李東剛 孫長華

(黑龍江省質量監督檢測研究院，哈爾濱 150050)

隨著食品添加劑的添加及非法添加物的濫用，食品安全問題引起社會各界的廣泛關注，國家衛生部也規定了食品中濫用添加劑和添加非食用物質的黑名單。筆者通過檢測小麥粉及其制品中鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、鈦，從而達到監測小麥粉及其制品中元素含量狀況，從而為食品質量安全監管提供依據。參照文獻報道，食品中鉀[1-4]、鈉[1-4]、鈣[3-5]、鎂[3，4，6]多采用原子吸收光譜法分析，但進行多元素分析時，較費時，此外由于線性范圍較窄，對于不同含量的金屬元素分析時效率也較低；鈣、鎂的測定有的采用滴定和比色等常規檢測方法，不但靈敏度低，而且干擾因素較多，同時也費時費力。基于原子吸收法和常規方法的不足，筆者通過研究建立了ICP-OES同時測定小麥粉及制品中鉀、鈉、鈣、鎂、鋁[7]、鈦[8]6種元素的原子發射光譜分析方法，并確定了最佳實驗條件，介紹了分析線的選擇，采用基體匹配法消除基體和共存元素的干擾影響。方法具有精密度好、準確度高、測定快速等特點，可用于小麥粉及制品中食品添加劑及非食用物質的監管。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀：OPTIMA 2100DV型，軟件為Winlap 32，美國Perking-Elmer公司；

K、Na、Ca、Mg、Al、Ti標準溶液：濃度均為1 000 mg/L，國家鋼鐵材料測試中心；

硝酸：優級純，北京益利化學試劑有限責任公司；

高氯酸：優級純，天津市科密歐化學試劑有限公司；

硝酸-高氯酸混合酸：體積比為4∶1；

實驗所用器皿均用10%硝酸浸泡過夜，用去離子水沖洗3次備用；

氬氣：純度不小于99.99%；

實驗所用水均為去離子水。

1.2 混合標樣系列的配制

鋁、鈦標準儲備液：移取鋁、鈦標準溶液5.00 mL，加入2 mL濃鹽酸以去離子水稀釋定容到50 mL,配制成100 mg/L 鋁、鈦混合標準儲備液。

鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、鈦標準工作溶液：分別吸取0.50、1.00、2.00、4.00、5.00、10.0 mL鉀、鈉、鈣、鎂標準溶液，并分別移取100 mg/L鋁、鈦標準儲備混合液0.5、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00 mL到100 mL容量瓶中，加入2 mL濃鹽酸，用去離子水定容至刻度，混勻，配制成系列混合標準工作溶液，濃度見表1。

表1 系列混合標準工作溶液的濃度 mg/L

1.3 儀器分析條件

RF功率:1 300 W;輔助氣流量:0.2 L/min；霧化器流量：0.8 L/min；等離子體氣：15 L/min；蠕動泵流速：1.5 mL/min；延遲時間：30 s；測量次數：3次；觀測高度：15 mm；自激式固態射頻：40.68 MHz；發生器檢測器：雙陣列薄層背投CCD；觀測方向：K、Na、Ca、Mg徑向，Al、Ti軸向。

1.4 樣品處理

稱取均勻小麥粉試樣2.5 g(精確至0.001 g)于 250 mL高筒燒杯中，加入25 mL混酸溶液并蓋上表面皿，放到電熱板上小心加熱，根據燒杯內混酸液體量及時補加硝酸。當溶液經劇烈反應，變為清亮無色后，取下表面皿冷卻；然后用少量水將其轉入25 mL容量瓶，定容，混勻待測。同時進行空白實驗。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

分析各元素中心波長處的光譜干擾及背景情況，盡量做到選擇靈敏度高且無光譜干擾的譜線作為分析線，并利用Winlap 32軟件根據峰形選擇背景校正點，實驗選用的分析譜線列于表2。

表2 各元素的分析譜線波長

注：Ⅰ表示電離狀態為原子態； Ⅱ表示電離狀態為單電離原子態。

2.2 消化方式的選擇

實驗比較了干灰化法、HNO3-H2SO4(體積比1∶1)、HNO3-HClO4(體積比4∶1)等前處理方法，結果發現，干灰化法雖然操作簡單，但耗時長、耗能大，不能滿足快速分析的要求；用HNO3-H2SO4濕法消化時，雖然硫酸沸點高、消化徹底，但消化終點不易判斷；采用HNO3-HClO4(4∶1)消化小麥粉制品時，耗時短、消化徹底、回收率高，因此實驗選用HNO3-HClO4(4∶1)濕法消化處理樣品。

2.3 干擾及消除

實驗通過控制溶液酸度來消除酸度的干擾，小麥粉及制品經濕法消化后基體變得簡單，通過譜線選擇來消除共存元素譜線的干擾，利用基體匹配法配制試劑空白和系列標準溶液，消除基體和試劑對元素分析的干擾；同時依據Winlap32操作軟件，對鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、鈦6種元素光譜圖，采用兩點法確定最佳的背景扣除點，并自動進行背景扣除。

2.4 標準曲線的線性、相關系數、檢出限

利用各元素的信號強度y對濃度x繪制工作曲線，實驗表明在濃度范圍內均呈良好線性。在選定工作條件下，重復測定酸性空白溶液11次，用空白信號標準偏差的3倍計算出各元素的儀器最小檢測濃度cmin,根據樣品處理過程計算方法檢出限，結果見表3。

表3 線性方程、cmin、檢出限

2.5 精密度與回收試驗

選擇均勻小麥粉樣品,從中取18份，平行測定其中6個樣品，做本底實驗，以元素含量測定結果的平均值X的相對標準偏差(RSD)考察方法的精密度,而其余12個樣品進行加標回收實驗，以實測添加值X2與實際添加值X1的比值r作為回收率，方法的精密度和回收率結果見表4。

表4 方法的精密度和回收率

2.6 樣品測定

利用本方法測定了小麥粉、蛋糕、掛面、方便面、淀粉、油條等樣品40余個，6種元素測定結果列于表5。

表5 小麥粉及制品測定結果 mg/kg

按照GB 2760-2007中小麥粉及制品的規定，從實驗的6種元素檢測結果來看，其中小麥粉、蛋糕、淀粉的添加劑少，掛面、方便面有正常添加劑，而油條中添加劑過量，甚至Al超標。

3 結論

建立的ICP-OES等離子發射光譜法測定小麥粉及制品中6種微量元素的方法，其相對標準偏差和回收試驗表明，該方法優于文獻所規定的方法，可以進行多元素的同時分析，方法操作簡單，準確可靠，簡便快速；此外，ICP-OES等離子發射光譜法寬泛的線性范圍可以對含有不同含量元素的小麥粉及制品提供準確結果。該方法可用于小麥粉及制品中涉及上述6種元素的添加劑及非食用物質的監督檢驗。

[1] GB/T 5009.91-2003 食品中鉀、鈉的測定[S].

[2] 覃毅磊.火焰原子吸收光譜法測定食品中鈉、鉀的含量[J].東莞理工學院報,2005(1)：96-98.

[3] 王秀敏，謝令琴，劉艷蘇,等.原子吸收光譜法測定小麥品種子粒中鉀鈉鈣鎂的含量[J].河北農業大學學報,2003(4)：50-54.

[4] 吳躍英，馬錦秋，王志強，等.ICP-AES法順序測定藥液中的鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、鐵方法的研究[J].光譜實驗室,1993(4)：90-92,97.

[5] GB/T 5009.92-2003 食品中鈣的測定[S].

[6] GB/T 5009.90-2003 食品中鐵、鎂、錳的測定[S].

[7] GB/T 5009.182-2003 面制食品中鋁的測定[S].

[8] GB/T 21912-2008 食品中二氧化鈦的測定[S].