微波消解—濁點萃取原子吸收光譜法測定糧食中的銅

夏昊云+喬秋菊

摘要：建立以8-羥基喹啉（8-HQ）為絡合劑、TritonX-114為表面活性劑的濁點萃取火焰原子吸收光譜法測定痕量金屬銅的分析方法，對影響金屬離子萃取率的主要試驗條件進行優化。結果表明，在最佳條件下，該方法檢出限為0.60 μg/L，相關系數為0.9986，RSD為3.1%，富集倍數為15倍。結合微波消解的預處理技術，將其應用于糧食中痕量銅（Ⅱ）的測定，加標回收率為97.6%～100.8%。

關鍵詞：銅；微波消解；濁點萃取；火焰原子吸收光譜法；糧食

中圖分類號： O657.31文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）02-0250-03

收稿日期：2013-05-28

基金項目：江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃（編號：201313842014Y）。

作者簡介：夏昊云（1980—），女，江蘇泰州人，碩士，講師，主要從事痕量分析及其應用研究。E-mail：xiahaoyun@163.com。銅是人體必需微量元素之一[1]，對人體內分泌、造血細胞的生長都有一定的生理作用，但攝入過量也會引起多種疾病。我國國家標準中規定糧食中銅含量不得高于 10 mg/kg，因此了解天然食物中含銅量對人們合理安排膳食具有重要意義。當非離子表面活性劑的水溶液加熱超過某一溫度時，溶液出現渾濁和相分離，這種現象稱為濁點現象，此時的溫度稱為濁點溫度。濁點萃取（cloud point extraction，CPE）以非離子表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點現象為基礎，通過改變試驗參數引發疏水性物質和親水性物質的分離。因為表面活性劑相的體積遠小于水相，所以分析物在與基體分離的同時也得到了一定程度的富集。與傳統液-液萃取技術相比較，它不使用揮發性有機溶劑，對環境無污染[2]，滿足了綠色分析發展的需要[3]。

目前測定微量銅的常見方法有分光光度法[4]、火焰原子吸收光譜法[5-7]、石墨爐原子吸收光譜法[8]、電感耦合等離子體發射光譜法[9]。火焰原子吸收光譜法操作簡便、分析速度快，結合濁點萃取的預處理技術，大大提高了測定靈敏度，改善了分析性能。本研究以8-羥基喹啉為絡合劑，以Triton X-114 為表面活性劑，采用濁點萃取與火焰原子吸收光譜聯用法測定微波消解后糧食中的痕量銅，結果表明該方法能夠獲得較低的檢出限和較高的萃取率，用于實際樣品分析，結果令人滿意。

1材料與方法

1.1材料

大米、玉米、蕎麥、綠豆樣品，為市售。

1.2儀器

TAS-990原子吸收分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）及銅空心陰極燈；XT-9900型智能微波消解儀（上海新拓微波溶樣測試技術有限公司）；AL204電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]。

1.3試劑

1 000 μg/mL銅標準儲備液（北京有色金屬研究總院）；20 μg/mL銅標準使用液（稀釋銅標準儲備液得到）；磷酸系列緩沖溶液；Triton-114（上海凌峰化學試劑有限公司）；8-羥基喹啉（中國醫藥集團上海化學試劑有限公司）；硝酸甲醇溶液（體積比1 ∶9）。試驗試劑均為分析純，試驗用水為超純水。

Triton-114配成5%的水溶液。0.010 mol/L 8-羥基喹啉溶液配置：稱取0.145 g 8-羥基喹啉，用0.10 mol/L鹽酸溶液溶解后，以超純水稀釋至100 mL。

1.4試驗方法

1.4.1原子吸收分光光度計測定條件波長325.3 nm，燈電流0.6 mA，狹縫寬度0.5 nm，燃燒器高度5 mm，光譜帶寬0.4 nm，乙炔流量1.5 L/min，空氣流量6 L/min。

1.4.2樣品的預處理稱取約0.500 0 g粉碎均勻的糧食樣品置于消解罐中，同時做試劑空白；加入5mL優級純硝酸，充分混勻，再加入2 mL 30%H2O2，裝好外消解罐；調試好微波消解儀，選擇消解條件進行消解，消解程序見表1。消解完畢，取出消化罐冷卻至室溫后，加熱趕酸至2 mL，以1%硝酸溶液定量轉移并定容至25 mL，混勻后待用。

1.4.3濁點萃取和測定方法取一定量銅工作溶液于 10 mL 離心管中（為使試驗數據更加精確，先對離心管的刻度進行重新標定），加入0.010 mol/L 8-羥基喹啉溶液1.5 mL，用磷酸緩沖溶液調節溶液pH值為7.5，靜置20 min后，加入體積分數5%的TritonX-114溶液0.5 mL，用去離子水稀釋至10 mL，搖勻，置于50 ℃恒溫水浴中，加熱25 min后，趁熱以3 000 r/min離心5 min使分相。分相后的溶液置于冰浴中冷卻至接近0 ℃，使表面活性劑相變成黏滯的液相，然后棄去水相，加入0.2 mL硝酸甲醇溶液，以降低表面活性劑相的黏度，并用超純水定容至2 mL，搖勻后直接使用原子吸收分光光度計（FAAS）對銅含量進行測定。

2結果與分析

2.1萃取條件的選擇

2.1.1溶液pH值溶液的pH值主要影響絡合物的形成，合適的酸度條件有利于金屬離子與絡合劑形成穩定的螯合物，獲得滿意的萃取率。試驗考察了pH值在5.0～8.5時體系的萃取效果，發現銅的吸光度隨pH值的升高而逐步增大，在pH值為7.5～8.0時吸光度達到最大且保持相對穩定（圖1），因此本試驗選取的溶液pH值為7.5。

2.1.2絡合劑8-羥基喹啉用量絡合劑的用量對濁點萃取的效率有很大影響，絡合劑用量過大會使溶液產生一定沉淀，影響原子吸收光譜的測定；而用量過少則銅不能被完全絡合。試驗考察了0.010 mol/L 8-HQ溶液的用量對萃取率的影響，當8-HQ用量大于1.5 mL時，銅的吸光度達到最大且保持相對穩定（圖2），因此本試驗選取的8-HQ用量為 1.5 mL。endprint

2.1.3表面活性劑TritonX-114用量濁點萃取的富集效果取決于水相與表面活性劑相兩相的體積比，在保證萃取完全的前提下，擴大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114濃度的大小決定了表面活性劑相體積的大小。試驗考察了表面活性劑用量為0.3～2.5 mL時對萃取率的影響，結果表明當5%TritonX-114用量為1.0 mL時，銅的吸光度達到最大（圖3），因此選取TritonX-114的用量為1.0 mL。

2.1.4平衡溫度和時間合適的平衡溫度和時間對反應的完成、相分離和萃取效率都很重要。為了在盡可能低的平衡溫度和最短的時間達到完全萃取，試驗了不同溫度和時間對萃取率的影響。試驗發現50 ℃時溶液出現明顯的相界面，平衡時間25 min時可以萃取完全（圖4），因此本試驗選擇在 50 ℃ 中加熱25 min。

2.1.5黏度濁點萃取后得到的表面活性劑相是黏稠的液體，為了方便地把表面活性劑富集相引入原子吸收分光光度計的霧化器，在相分離后可加入硝酸甲醇溶液來降低黏度。本試驗發現，當加入硝酸甲醇溶液體積為0.2 mL時，銅的吸光度最大；當加入體積小于0.2 mL時，由于溶液黏度下降，吸收信號減小（圖5）。因此試驗中選取0.2 mL為最佳黏度調節劑用量。

2.2分析特性

在最佳試驗條件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 銅離子標準溶液系列經濁點萃取后可得到吸光度（D）與銅離子濃度（C）的校正曲線D=0.975 1C+0.039（校正曲線的線性范圍為0～0.2 mg/L），相關系數為0.998 6。連續測定11次空白溶液求得檢出限（3σ）為0.60 μg/L，對100 μg/L銅平行富集測定11次，得到相對標準偏差RSD為3.1%。用常規火焰原子吸收法測定銅離子含量所得的校正曲線為D=0.065C-0.002。由對比可知，濁點萃取富集后銅測定靈敏度約是原來的15倍。

2.3共存離子干擾試驗

試驗考察了常見干擾離子對銅（100 μg/L）的濁點萃取效率的影響，結果表明：當相對誤差絕對值不大于5%時，質量倍數200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+對測定無干擾；Fe3+對測定有干擾，可加入抗壞血酸消除干擾。

2.4實際樣品測定

按本試驗“1.4”方法對市售糧食樣品中的銅含量進行測定，加標回收試驗結果表明，回收率在97.6%～101.8%之間（表2）。

3結論

濁點萃取是一種簡單、安全、快捷的分離富集痕量金屬的方法。TritonX-114作為濁點萃取劑具有低濁點溫度、高密度等優點。本研究以8-羥基喹啉為絡合劑、以TritonX-114為萃取劑測定銅含量，確定了試驗最佳條件，并成功地與火焰原子吸收分光光度法聯用測定了微波消解后糧食樣品中的銅含量。該法具有分析快速、成本低廉和操作簡便等優點。

參考文獻：

[1]中國預防科學醫學院. 食物成分表[M]. 北京：人民衛生出版社，1992：54.

[2]馬岳，閻哲，黃駿雄. 濁點萃取在生物大分子分離及分析中的應用[J]. 化學進展，2001，13（1）：25-32.

[3]Keith L H，Gron L U，Young J L. Green analytical methodologies[J]. Chem Rev，2007，107（6）：2695-2708.

[4]金洪株，張曉霞，張敏. 濁點萃取-分光光度法測定水樣中痕量銅的研究[J]. 長春理工大學學報：自然科學版，2009，32（1）：154-156.

[5]胡艷，賈文平. 濁點萃取-火焰原子吸收光譜法測定某些中藥中的銅含量[J]. 化學研究與應用，2010，22（5）：648-651.

[6]Citak D，Tuzen M. A novel preconcentration procedure using cloud point extraction for determination of lead，cobalt and copper in water and food samples using flame atomic absorption spectrometry[J]. Food and Chemical Toxicology，2010，48（5）：1399-1404.

[7]楊方文，王洪波，張波. 濁點萃取-火焰原子吸收光譜法測定荔枝和桂圓肉中痕量銅[J]. 化學研究與應用，2011，23（7）：951-954.

[8]韓平，馬智宏，付偉利，等. 原子吸收光譜法測定蘆葦中重金屬（銅、鋅、鉛、鎘）[J]. 分子科學學報，2010，26（1）：33-36.

[9]李文東，張林，王瓊，等. ICP-AES測定高含量鋅、鎘和銅[J]. 光譜實驗室，2011，28（5）：2310-2312.endprint

2.1.3表面活性劑TritonX-114用量濁點萃取的富集效果取決于水相與表面活性劑相兩相的體積比，在保證萃取完全的前提下，擴大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114濃度的大小決定了表面活性劑相體積的大小。試驗考察了表面活性劑用量為0.3～2.5 mL時對萃取率的影響，結果表明當5%TritonX-114用量為1.0 mL時，銅的吸光度達到最大（圖3），因此選取TritonX-114的用量為1.0 mL。

2.1.4平衡溫度和時間合適的平衡溫度和時間對反應的完成、相分離和萃取效率都很重要。為了在盡可能低的平衡溫度和最短的時間達到完全萃取，試驗了不同溫度和時間對萃取率的影響。試驗發現50 ℃時溶液出現明顯的相界面，平衡時間25 min時可以萃取完全（圖4），因此本試驗選擇在 50 ℃ 中加熱25 min。

2.1.5黏度濁點萃取后得到的表面活性劑相是黏稠的液體，為了方便地把表面活性劑富集相引入原子吸收分光光度計的霧化器，在相分離后可加入硝酸甲醇溶液來降低黏度。本試驗發現，當加入硝酸甲醇溶液體積為0.2 mL時，銅的吸光度最大；當加入體積小于0.2 mL時，由于溶液黏度下降，吸收信號減小（圖5）。因此試驗中選取0.2 mL為最佳黏度調節劑用量。

2.2分析特性

在最佳試驗條件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 銅離子標準溶液系列經濁點萃取后可得到吸光度（D）與銅離子濃度（C）的校正曲線D=0.975 1C+0.039（校正曲線的線性范圍為0～0.2 mg/L），相關系數為0.998 6。連續測定11次空白溶液求得檢出限（3σ）為0.60 μg/L，對100 μg/L銅平行富集測定11次，得到相對標準偏差RSD為3.1%。用常規火焰原子吸收法測定銅離子含量所得的校正曲線為D=0.065C-0.002。由對比可知，濁點萃取富集后銅測定靈敏度約是原來的15倍。

2.3共存離子干擾試驗

試驗考察了常見干擾離子對銅（100 μg/L）的濁點萃取效率的影響，結果表明：當相對誤差絕對值不大于5%時，質量倍數200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+對測定無干擾；Fe3+對測定有干擾，可加入抗壞血酸消除干擾。

2.4實際樣品測定

按本試驗“1.4”方法對市售糧食樣品中的銅含量進行測定，加標回收試驗結果表明，回收率在97.6%～101.8%之間（表2）。

3結論

濁點萃取是一種簡單、安全、快捷的分離富集痕量金屬的方法。TritonX-114作為濁點萃取劑具有低濁點溫度、高密度等優點。本研究以8-羥基喹啉為絡合劑、以TritonX-114為萃取劑測定銅含量，確定了試驗最佳條件，并成功地與火焰原子吸收分光光度法聯用測定了微波消解后糧食樣品中的銅含量。該法具有分析快速、成本低廉和操作簡便等優點。

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[6]Citak D，Tuzen M. A novel preconcentration procedure using cloud point extraction for determination of lead，cobalt and copper in water and food samples using flame atomic absorption spectrometry[J]. Food and Chemical Toxicology，2010，48（5）：1399-1404.

[7]楊方文，王洪波，張波. 濁點萃取-火焰原子吸收光譜法測定荔枝和桂圓肉中痕量銅[J]. 化學研究與應用，2011，23（7）：951-954.

[8]韓平，馬智宏，付偉利，等. 原子吸收光譜法測定蘆葦中重金屬（銅、鋅、鉛、鎘）[J]. 分子科學學報，2010，26（1）：33-36.

[9]李文東，張林，王瓊，等. ICP-AES測定高含量鋅、鎘和銅[J]. 光譜實驗室，2011，28（5）：2310-2312.endprint

2.1.3表面活性劑TritonX-114用量濁點萃取的富集效果取決于水相與表面活性劑相兩相的體積比，在保證萃取完全的前提下，擴大相比，可提高萃取效率和富集能力，而TritonX-114濃度的大小決定了表面活性劑相體積的大小。試驗考察了表面活性劑用量為0.3～2.5 mL時對萃取率的影響，結果表明當5%TritonX-114用量為1.0 mL時，銅的吸光度達到最大（圖3），因此選取TritonX-114的用量為1.0 mL。

2.1.4平衡溫度和時間合適的平衡溫度和時間對反應的完成、相分離和萃取效率都很重要。為了在盡可能低的平衡溫度和最短的時間達到完全萃取，試驗了不同溫度和時間對萃取率的影響。試驗發現50 ℃時溶液出現明顯的相界面，平衡時間25 min時可以萃取完全（圖4），因此本試驗選擇在 50 ℃ 中加熱25 min。

2.1.5黏度濁點萃取后得到的表面活性劑相是黏稠的液體，為了方便地把表面活性劑富集相引入原子吸收分光光度計的霧化器，在相分離后可加入硝酸甲醇溶液來降低黏度。本試驗發現，當加入硝酸甲醇溶液體積為0.2 mL時，銅的吸光度最大；當加入體積小于0.2 mL時，由于溶液黏度下降，吸收信號減小（圖5）。因此試驗中選取0.2 mL為最佳黏度調節劑用量。

2.2分析特性

在最佳試驗條件下，加入0.02、0.04、0.08、0.12、0.16 mg/L 銅離子標準溶液系列經濁點萃取后可得到吸光度（D）與銅離子濃度（C）的校正曲線D=0.975 1C+0.039（校正曲線的線性范圍為0～0.2 mg/L），相關系數為0.998 6。連續測定11次空白溶液求得檢出限（3σ）為0.60 μg/L，對100 μg/L銅平行富集測定11次，得到相對標準偏差RSD為3.1%。用常規火焰原子吸收法測定銅離子含量所得的校正曲線為D=0.065C-0.002。由對比可知，濁點萃取富集后銅測定靈敏度約是原來的15倍。

2.3共存離子干擾試驗

試驗考察了常見干擾離子對銅（100 μg/L）的濁點萃取效率的影響，結果表明：當相對誤差絕對值不大于5%時，質量倍數200倍的Na+、K+，80倍的Al3+、Ca2+、Zn2+，50倍的Mn2+、Cd2+、Fe2+，10倍的Ag+、Pb2+、Ba2+、Sr2+、F-、SO42+、PO43+、Ac-，3倍的Ni2+、Cr3+、Mg2+對測定無干擾；Fe3+對測定有干擾，可加入抗壞血酸消除干擾。

2.4實際樣品測定

按本試驗“1.4”方法對市售糧食樣品中的銅含量進行測定，加標回收試驗結果表明，回收率在97.6%～101.8%之間（表2）。

3結論

濁點萃取是一種簡單、安全、快捷的分離富集痕量金屬的方法。TritonX-114作為濁點萃取劑具有低濁點溫度、高密度等優點。本研究以8-羥基喹啉為絡合劑、以TritonX-114為萃取劑測定銅含量，確定了試驗最佳條件，并成功地與火焰原子吸收分光光度法聯用測定了微波消解后糧食樣品中的銅含量。該法具有分析快速、成本低廉和操作簡便等優點。

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[6]Citak D，Tuzen M. A novel preconcentration procedure using cloud point extraction for determination of lead，cobalt and copper in water and food samples using flame atomic absorption spectrometry[J]. Food and Chemical Toxicology，2010，48（5）：1399-1404.

[7]楊方文，王洪波，張波. 濁點萃取-火焰原子吸收光譜法測定荔枝和桂圓肉中痕量銅[J]. 化學研究與應用，2011，23（7）：951-954.

[8]韓平，馬智宏，付偉利，等. 原子吸收光譜法測定蘆葦中重金屬（銅、鋅、鉛、鎘）[J]. 分子科學學報，2010，26（1）：33-36.

[9]李文東，張林，王瓊，等. ICP-AES測定高含量鋅、鎘和銅[J]. 光譜實驗室，2011，28（5）：2310-2312.endprint