不完全消化-微乳液進樣-FAAS法測定3 種休閑食品中Fe

劉 輝，陳尚龍，唐仕榮，李同祥，劉全德，巫永華

（徐州工程學院食品（生物）工程學院，江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室， 江蘇 徐州 221111）

不完全消化-微乳液進樣-FAAS法測定3 種休閑食品中Fe

劉 輝，陳尚龍，唐仕榮，李同祥，劉全德，巫永華

（徐州工程學院食品（生物）工程學院，江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室， 江蘇 徐州 221111）

建立不完全消化-微乳液進樣-高分辨-火焰原子吸收光譜法測定休閑食品（雞味塊、方便面、薯條）中Fe的方法。以不完全消化作為樣品的前處理方式，正丁醇作為助乳化劑，研究微乳液的形成條件，分析乙炔流量、燃燒器高度、KCl的質量濃度對吸光度的影響。在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗確定最佳測定條件為乙炔流量60 L/h、燃燒器高度4 mm、KCl質量濃度1.5 g/L。在此條件下，使用本法測定3 種休閑食品中Fe，通過F檢驗和t檢驗，表明在0.05顯著性水平上本法和國標的精密度和所測得結果的平均值無顯著性差異，且本法的加標回收率為92.5%～96.7%。方法快速、準確、穩定，具有較高的實用價值，可為休閑食品中金屬元素的檢測提供科學依據。

不完全消化；微乳液；火焰原子吸收光譜法；休閑食品；鐵

Fe是人體必需的微量元素，具有造血功能，同時參與了血蛋白、細胞色素及各種酶的合成，在血液中還起運輸氧和營養物質的作用。Fe含量偏低的人會發生低色素小細胞性貧血、免疫功能下降和生長發育受 阻[1]。人體內的Fe主要來源于日常食物，因此，建立快速、準確地檢測食品中Fe的方法非常必要。樣品的前處理是影響食品中金屬元素檢測速度的重要因素，傳統的前處理方式有濕法消解[2]和干法灰化[3]，這2 種方法的缺點是耗時長，干法灰化有時需要幾十小時，而濕法消解還需要大量的強酸。微波消解[4-5]作為一種新型的前處理方 式已被廣泛應用，由于食品成分復雜，在進行微波消解前，通常需要進行一個較長時間的預處理。不完全消化[6-10]是利用強酸在低溫加熱條件下，將樣品中大部分有機物除去。它只要求消化液均勻透明，不要求除去全部有機物，也不要求消化液呈無色，這樣大大加快了樣品處理速度，一般耗時20 min左右。

國內外已有使用微乳液直接進樣測定金屬元素的報道，例如Luana等[11]建立以無機標準品為參比，將樣品制成微乳液，對大豆油、橄欖油和葵花籽油中的Cu、Fe、Ni和Zn進行直接測定的方法，取得了良好的效果。本實驗以雞味塊、方便面和薯條這3 種休閑食品為研究對象，采用不完全消化作為樣品的前處理方式。由于休閑食品中含有大量油脂類物質，這些物質在低溫常壓條件下很難被消解完全，導致消解液分層、不均勻，不能直接測定。為了形成均勻的待測液，以正丁醇為助乳化劑，形成均勻穩定的微乳液[12]，再使用高分辨-連續光源火焰原子吸收光譜（high resolution-continuum source flame atomic absorption spectrometry，HR-CS FAAS）法[11,13-17]測定這3 種休閑食品中Fe，建立不完全消化-微乳液進樣-火焰原子吸收光譜法測定休閑食品中Fe的方法，以期 為快速檢測休閑食品中金屬元素提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

休閑食品（雞味塊、方便面、薯條） 市售。

濃鹽酸、濃硝酸、高氯酸、正丁醇、氯化鉀、30%（V/V）過氧化氫（均為優級純） 國藥集團化學試劑有限公司；Fe標準溶液（100 mg/L） 國 家化學試劑質檢中心；實驗用水皆為超純水（電阻率為18.2 MΩ·cm）；玻璃器皿均用5%（V/V）硝酸（以濃硝酸為基準）溶液浸泡24 h以上。

1.2 儀器與設備

ContrAA 700高分辨-連續光源原子吸收光譜儀德國Analytik Jena公司；CascadaTM實驗室超純水系統美國Pall公司；EL204電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；220V-AC電子電爐（0～2 000 W） 上海樹立儀器儀表有限公司；移液器 德國Eppendorf公司。

1.3 方法

1.3.1 儀器工作條件

HR-CS AAS法測定Fe的工作條件：波長248.327 nm；火焰類型C2H2-Air；燃燒器類型100 mm；乙炔流量60 L/h；空氣流量470 L/h；燃燒器高度4 mm。

1.3.2 標準工作曲線的配制

在8 個25 mL容量瓶中，分別加入0.00、0.05、0.125、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 mL Fe標準溶液（100 mg/L），再各加入0.15 mL KCl溶液（250 g/L），用超純水將各容量瓶中體積補至2.00 mL，最后用正丁醇定容至刻度，振蕩、搖勻，形成均勻的微乳液。即配制成Fe的標準系列溶液，質量濃度分別為0.00、0.20、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mg/L。

1.3.3 樣品處理

取適量的休閑食品置于干燥的瑪瑙研缽中，充分研磨后，制成粉末狀樣品，裝入自封袋中備用，并貯藏在干燥器中。

準確稱取0.5 g左右（精確至0.1 mg）粉末狀樣品置于50 mL小燒杯中，加入8 mL濃硝酸和2 mL高氯酸，用玻璃棒緩慢攪勻，放到電子電爐上，調節電爐功率至1 000 W，在通風櫥內加熱，低溫條件下消解至溶液透明（無固體顆粒存在），再加入10 mL超純水繼續加熱趕酸至2.0～3.0 mL之間，用正丁醇多次沖洗小燒杯中的樣液，并將沖洗液轉移至25 mL容量瓶中，再加入0.15 mL KCl溶液（250 g/L），用正丁醇定容至刻度，振蕩、搖勻，待測，并做空白實驗。

2 結果與分析

2.1 微乳液的制備

在不完全消化實驗中，由于休閑食品中含有大量油脂類物質，這些物質在低溫常壓條件下很難被消解完全，雖然實驗過程中可以觀察到消解液呈現透明狀，但自然冷卻后，發現消解液液面上漂浮大量油狀物質。為形成均勻、透明、穩定的微乳液，必須控制好消解液的體積[18-23]。經實驗發現，當消解液體積大于3.0 mL時，用正丁醇定容至25 mL容量瓶中，形成的微乳液渾濁、不穩定，靜置一段時間后分層；當消解液體積小于2.0 mL時，如果繼續加熱，極易發生炭化現象；當消解液體積在2.0～3.0 mL之間時，用正丁醇定容至25 mL容量瓶中，形成的微乳液均勻、透明、長時間靜置不會出現分層現象。因此，控制趕酸后的消解液體積在2.0～3.0 mL之間，選擇正丁醇作為助乳化劑。

2.2 單因素試驗

2.2.1 乙炔流量對吸光度的影響

在HR-CS FAAS測 定金屬元素過程中，流量比（乙炔-空氣）是顯著影響吸光度的參數之一。儀器的空氣流量固定為470 L/h，因此試驗選擇調節乙炔流量，從而改變流量比。固定燃燒器高度為5 mm，KCl質量濃度為1.0 g/L，只改變乙炔流量，測定其吸光度，如圖1所示。

圖1 乙炔流量對吸光度的影響Fig.1 Effect of the fuel flow on the absorbance

由圖1可知，乙炔流量小于60 L/h，吸光度隨乙炔流量的增大逐漸增加；乙炔流量為60 L/h時，吸光度達到最大值；此后隨著乙炔流量的增大，吸光度逐漸減小。這與之前的研究結果[24]不一致，這 是因為之前的研究是以0.5%（V/V）硝酸溶液作為介質，最佳乙炔流量為70 L/h；而本實驗則以正丁醇為助乳化劑形成的微乳液作為介質，由于正丁醇是一種易燃液體，當它進入火焰時會發生燃燒，需要消耗一定量的空氣，為保持之前乙炔燃燒時的最佳燃助比，所以乙炔流量要有所減小。

2.2.2 燃燒器高度對吸光度的影響

在HR-CS FAAS測定金屬元素過程中，燃燒器高度也是顯著影響吸光度的參數之一。固定乙炔流量為60 L/h，KCl質量濃度為1.0 g/L，只改變燃燒器高度，測定其吸光度，如圖2所示。

圖2 燃燒器高度對吸光度的影響Fig.2 Effect of the burner height on the absorbance

由圖2可知，燃燒器高度為5 mm時，吸光度達到最大值；此后隨著燃燒器高度的增加，吸光度逐漸減小。這與之前的研究結果[24]也不一致，這是由于正丁醇的燃燒和乙炔流量的改變，導致火焰的原子化區發生變化而引起的。

2.2.3 KCl質量濃度對吸光度的影響

圖3 KCl質量濃度對吸光度的影響Fig.3 Effect of KCl mass concentration on the absorbance

在HR-CS FAAS測定金屬元素過程中，通常選擇KCl作為一種電離緩沖劑，適量的KCl有助于提高吸光度。固定乙炔流量為60 L/h，燃燒器高度為5 mm，只改變KCl質量濃度，測定其吸光度，如圖3所示。

由圖3可知，KCl質量濃度小于1.5 g/L，吸光度隨質量濃度的增大逐漸增加；KCl質量濃度為1.5g/L時，吸光度達到最大值；此后隨著質量濃度 的增大，吸光度逐漸減小。

2.3 測定條件的優化

在單因素試驗的基礎上，以乙炔流量、燃燒器高度、KCl質量濃度為影響因素，以吸光度為指標，選用L9（34）正交表進行正交試驗設計，試驗設計及結果見表1，對試驗結果進行方差分析見表2。

表1 正交試驗設計及結果Table 1 Design and results of the orthogonal experiments

表2 正交試驗方差分析結果Table 2 Analysis of variance of the orthogonal experiments

由表1可知，3 個因素對吸光度的影響順序為A＞B＞C，即乙炔流量＞燃燒器高度＞KCl質量濃度，其中乙炔流量對吸光度的影響最強；極差分析所得的最佳測定條件為A2B1C2，與試驗最佳測定條件吻合，即乙炔流量60 L/h、燃燒器高度4 mm、KCl質量濃度1.5 g/L。由表2可知，在0.05顯著性水平上乙炔流量對吸光度的差異顯著，燃燒器高度和KCl質量濃度對吸光度的影響不顯著。

2.4 標準工作曲線的繪制

在最佳測定條件下，使用HR-CS FAAS測定Fe的標準系列溶液、空白溶液和樣品溶液。以質量濃度ρ為橫坐標、吸光度A為縱坐標，經ASpect CS軟件繪制標準工作曲線（非線性），所得回歸方程為A=（－0.000 844 3+ 0.051 606 9×ρ）/（1+0.020 929 6×ρ），相關系數為0.999 8。

2.5 樣品測定

在最佳測定條件下測定3 種休閑食品中Fe含量，將結果與國標[25]所測得的結果進行比較，通過F檢驗和t檢驗，檢驗這2 種方法之間是否有顯著差異，結果見表3。

表3 3 種休閑食品中Fe的含量（n=3）Table 3 Contents of Fe in three leisure foods (n =3)

由表3可知，F值都小于19.00，表明在0.05顯著性水平上本法和國標的精密度沒有顯 著差異；t值都小于2.78，表明在0.05顯著性水平上本法和國標所測得結果的平均值沒有顯著差異。

2.6 加標回收率

將一定量Fe的標準溶液和雞味塊樣品一起加入到小燒杯中進行不完全消化（加標水平為5.0 mg/kg），按1.3.3節進行操作，重復3 次。在最佳條件下進行測定，計算加標回收率[26]，分別為96.7%、92.5%和94.3%。表明用不完全消化-微乳液進樣-HR-CS FAAS測定休閑食品中Fe含量，結果準確可靠。

3 結 論

實驗選擇正丁醇作為助乳化劑，控制趕酸后的消解液體積在2.0～3.0 mL之間，可形成均勻、透明、穩定的微乳液。在單因素試驗基礎上，通過正交試驗確定最佳測定條件為乙炔流量60 L/h、燃燒器高度4 mm、KCl質量濃度1.5 g/L。在此條件下，使用本法測定3 種休閑食品中

Fe，通過F檢驗和t檢驗，表明在0.05顯著性水平上本法和國標的精密度和所測得結果的平均值沒有顯著差異，且本法的加標回收率為92.5%～96.7%。

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Determination of Iron in Three Leisure Foods by Incomplete Digestion-Microemulsion Sampling-Flame Atomic Absorption Spectrometry

LIU Hui, CHEN Shang-long, TANG Shi-rong, LI Tong-xiang, LIU Quan-de, WU Yong-hua
(Jiangsu Key Construction Laboratory of Food Resources Development and Quality Safe, College of Food (Biological) Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221111, China)

A fast and effective method was developed for the determination of Fe in leisure food samples by incomplete digestion-microemulsion sampling-high resolution continuum source flame atomic absorption spectrophotometry (HRCS FAAS). Microemulsions were prepared with digestive liquor using n-butyl alcohol as an auxiliary emulsifier after incomplete digestion treatment. The conditions of microemulsion formation and the effects of the fuel flow, the burner height and KCl mass concentration on the absorbance were investigated. Single factor experiments were initially carried out. The appropriate fuel flow, 60 L/h; the optimum burner height, 4 mm; and the suitable KCl mass concentration, 1.5 g/L were obtained by orthogonal experiment. Under the optimum conditions, Fe contents in three leisure food sample were determined by the proposed method. F-test and t-test at a significance level of 0.05 indicated that the Fe contents obtained by the proposed method and the national standard method were not significantly different. The recoveries for spiked samples were from 92.5% to 96.7%. Therefore, the proposed method was rapid, accurate and stable with a high practical value. It provided a scientific basis for the determination of metal elements in leisure food samples.

incomplete digestion; microemulsion; flame atomic absorption spectrophotometry (FAAS); leisure food; iron

O657.31

A

1002-6630（2014）24-0286-04

10.7506/spkx1002-6630-201424055

2014-06-28

江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室資助項目（SPKF201317）；2013年度國家星火計劃項目（2013GA690417）；國家自然科學基金面上項目（31270577）

劉輝（1969—），女，副教授，碩士，研究方向為食品分析與檢測。E-mail：longfeng821003@163.com