天然膠乳中尿素的快速檢測方法

楊映華，刀建華，鄭向前，魏用林，李保衛

（西雙版納州質量技術監督綜合檢測中心，云南 景洪 666100）

目前天然膠乳收購多以干膠含量作為質量標準和交易議價指標。近年來一些產膠區出現了膠乳摻雜現象，通過摻入尿素、蔗糖、淀粉、膩子粉和滑石粉等物質，提高干膠含量測定值，從中謀取暴利。以摻雜膠乳為原料加工而得的天然橡膠可能出現夾生、發粘、雜質和灰分含量高、塑性值和塑性保持率偏低、機械強度差以及加工難度大等現象，給生產企業造成巨大的經濟損失，甚至影響下游橡膠制品的生產質量。

尿素又稱碳酰胺，是一種簡單的有機小分子化合物。尿素可作為保存劑添加至膠乳中[1]，質量分數通常低于0.02。尿素因價格便宜、溶解度大，摻入后膠乳性狀穩定，短時間內不發生凝固、沉降、變色等現象，是最常見的膠乳摻雜物質之一，危害性較大。因此，建立鮮膠乳或氨保存膠乳中摻入尿素的快速檢測方法，對于在膠乳收購環節有效識別摻雜膠乳具有重要意義。

尿素的快速檢測多采用可見分光光度法，基于顯色劑與尿素反應生成有色化合物，根據顏色深淺進行尿素的檢測。采用較多的有丁二酮肟或二乙酰一肟顯色法[2]、亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法[3-5]和對二甲氨基苯甲醛（PDAB）顯色法[6-8]等。丁二酮肟或二乙酰一肟顯色法需在強酸條件下沸水浴加熱，操作繁瑣、耗時較長，難以滿足膠乳快速檢測的需要。本工作對亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法和PDAB顯色法的影響因素進行探討，優選操作條件，建立簡便、靈敏的膠乳中尿素的快速檢測方法。

1 實驗

1.1 原料及試劑

鮮膠乳及測試樣品由橡膠加工企業提供；尿素為優級純，PDAB、亞硝酸鈉、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、濃鹽酸和無水乙醇均為分析純，市售；試驗用水為去離子水。

PDAB顯色劑：稱取4.0 g PDAB溶于50 mL無水乙醇和40 mL鹽酸混合溶液中，用去離子水定容至100 mL。

質量濃度為0.05 g L-1的亞硝酸鈉-鹽酸溶液：準確稱取50 mg亞硝酸鈉，用鹽酸溶液（鹽酸/水體積比為1∶4，下同）溶解并定容至100 mL，吸取10 mL用鹽酸溶液稀釋10倍，使用時臨時配制。

格里斯試劑：A液（質量濃度為4 g L-1的對氨基苯磺酸溶液），準確稱取對氨基苯磺酸400 mg，用鹽酸溶液溶解并定容至100 mL；B液（質量濃度為2 g L-1的鹽酸萘乙二胺溶液），準確稱取鹽酸萘乙二胺200 mg，用去離子水溶解并定容至100 mL。溶液均保存于棕色滴瓶中。

1.2 原理

1.2.1 PDAB顯色法

酸性條件下，PDAB與尿素反應生成黃色物質對二甲氨基苯甲醛脲。以空白膠乳為參照，根據顏色變化可定性檢測膠乳中是否摻入尿素。在一定濃度范圍內，隨尿素含量的增大，顏色隨之變深，根據顏色的深淺可半定量檢測摻入尿素的含量。

1.2.2 亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法

尿素與亞硝酸鹽在酸性條件下能發生反應生成氮氣和二氧化碳，而格里斯試劑能與亞硝酸鹽發生偶氮反應，形成紫紅色偶氮染料。以空白膠乳為參照，摻入尿素的膠乳由于亞硝酸鹽的消耗而不會顯色，空白膠乳則顯紫紅色。

1.3 測定方法

1.3.1 PDAB顯色法

取待檢測膠乳樣品和空白膠乳各2 mL于試管中，分別加入PDAB顯色劑1 mL，充分振搖，觀察乳清層的顯色情況。

1.3.2 亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法

取待檢測膠乳樣品和空白膠乳各2 mL于試管中，分別加入質量濃度為0.05 g L-1的亞硝酸鈉-鹽酸溶液1 mL，振搖10 min后加入格里斯試劑A液2滴，搖勻后加入格里斯試劑B液5滴，觀察乳清層的顯色情況。

2 結果與討論

2.1 PDAB顯色法條件確定

2.1.1 顯色劑中PDAB的質量濃度

以尿素質量濃度為1和10 g L-1的膠乳和空白膠乳為試驗對象，考察顯色劑中PDAB質量濃度對顯色結果的影響，控制顯色劑中鹽酸濃度為6 mol L-1，選擇不同PDAB質量濃度的顯色劑進行試驗，結果見表1。

表1 不同PDAB質量濃度顯色劑乳清層顯色情況

加入顯色劑后，含尿素膠乳乳清層發生顯色，隨著顯色劑中PDAB含量的增大，顏色呈逐漸加深趨勢。由于PDAB顯色劑本身為淺黃色，隨著PDAB含量的增大顯色劑本底顏色亦加深。PDAB質量濃度為30 g L-1時，含尿素膠乳與空白膠乳顏色差別明顯，因此本試驗確定顯色劑中PDAB的質量濃度為30 g L-1。

2.1.2 顯色劑中鹽酸濃度

酸性條件有利于PDAB與尿素反應，控制顯色劑中PDAB質量濃度為30 g L-1，以尿素質量濃度為1和10 g L-1的膠乳和空白膠乳為試驗對象，考察顯色劑中鹽酸濃度對顯色結果的影響，結果見表2。

表2 不同鹽酸濃度PDAB顯色劑乳清層顯色情況

加入顯色劑后，含尿素膠乳均迅速變色。由于膠乳保存過程中可能加入一定量的氨，消耗顯色劑中的鹽酸，使乳清酸度較低，因此本試驗選擇較大的鹽酸用量，確定顯色劑中鹽酸濃度為4.8 mol L-1。

2.1.3 膠乳中氨含量

膠乳采收后為防止自然凝固，通常需加氨保鮮。以氨質量分數為0，0.001，0.002，0.005，0.008和0.01的空白膠乳和摻尿素膠乳（尿素質量濃度為1和10 g L-1）為試驗對象，考察膠乳中氨含量對顯色的影響。結果表明，氨質量分數為0～0.01時摻尿素膠乳正常顯色。

2.1.4 檢測下限

考察摻入尿素膠乳在尿素質量濃度為0.05，0.10，0.25，0.40，0.50，0.75和1.0 g L-1的顯色情況。結果表明，隨尿素含量增大，顯色呈漸深趨勢，與空白膠乳對照，膠乳中尿素質量濃度達到0.25 g L-1顯色明顯易辨。

2.2 亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法條件確定

2.2.1 酸用量

酸性條件有利于亞硝酸鈉與尿素快速反應，也利于格里斯試劑與殘留亞硝酸鹽的顯色反應。使用鹽酸調節酸度，為簡化操作步驟，將鹽酸與亞硝酸鈉配制在一起同時加入。以摻尿素膠乳（尿素質量濃度為5 g L-1）和空白膠乳為試驗對象，固定亞硝酸鈉質量濃度為2 g L-1，反應時間為10 min，考察以不同濃度鹽酸為介質的顯色情況，結果見表3。

表3 不同鹽酸濃度亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色劑乳清顯色情況

從表3可以看出，鹽酸/水體積比為1∶9時，尿素與亞硝酸鈉即可反應完全，考慮到膠乳保存過程中可能加入氨，會消耗一定量鹽酸，因此本試驗選擇鹽酸/水體積比為1∶4的鹽酸溶液為酸度調節劑。

2.2.2 亞硝酸鈉用量

試驗時樣品中的尿素先與亞硝酸鹽反應，如反應完全，亞硝酸鹽被完全消耗，滴加格里斯試劑后樣品不顯色；如樣品中尿素含量過低，加入的亞硝酸鹽未被完全消耗，可與格里斯試劑發生顯色反應，使乳清層顯紫紅色。因此亞硝酸鹽加入量決定了方法檢測下限和靈敏度。在2 mL空白膠乳中加入質量濃度為0.05，0.1，0.2，0.4，1.0，1.6和2.0 g L-1的亞硝酸鈉溶液（介質為鹽酸/水體積比為1∶4的鹽酸溶液）1 mL，空白膠乳乳清層均顯紫紅色，表明亞硝酸鈉質量濃度為0.05 g L-1即可明顯顯色，因此確定此濃度為亞硝酸鈉-鹽酸溶液的使用濃度。

2.2.3 反應時間

在2 mL摻尿素膠乳（尿素質量濃度為1和5 g L-1）中加入質量濃度為0.05 g L-1的亞硝酸鈉-鹽酸溶液1 mL，搖勻，放置若干分鐘后滴加格里斯試劑，現象見表4。通過對反應時間的考察，選擇反應時間為10 min。

表4 反應時間對乳清層顯色的影響

2.2.4 膠乳中氨含量

以 氨 質 量 分 數 為0，0.001，0.002，0.005，0.008和0.01的空白膠乳和摻尿素膠乳（尿素質量濃度為1和5 g L-1）為試驗對象，考察膠乳中氨含量對顯色的影響。結果表明，空白膠乳組均顯紫紅色，摻尿素膠乳均未顯色，說明氨質量分數為0～0.01對本方法無干擾。

2.2.5 檢測下限

本方法的檢測下限取決于亞硝酸鹽加入量，當硝酸鈉質量濃度為0.05 g L-1時，方法檢測下限為1 g L-1。

2.3 方法實用性試驗

2.3.1 錯檢率及漏檢率

分別以上述兩種方法測試空白膠乳樣品和尿素質量分數為0.005～0.15的膠乳樣品。結果顯示：30個空白膠乳樣品均未檢出尿素，無錯檢；30個添加尿素膠乳樣品均檢出尿素，該濃度水平的尿素無漏檢。

2.3.2 樣品檢測

取樣品77個分別用兩種方法測試，樣品均來自西雙版納和紅河地區，包括鮮膠乳樣品（氨質量分數低于0.001 5）46個、濃縮天然膠乳樣品7個、凝固過程產生的乳清樣品24個。其中19個樣品檢出尿素，兩種方法測試結果一致。

3 結論

通過對顯色條件的考察，確定了定性檢測膠乳中摻入尿素的最佳條件。PDAB顯色法：顯色劑中PDAB質量濃度 30 g L-1，鹽酸濃度 4.8 mol L-1，方法檢測下限 0.25 g L-1；亞硝酸鹽-格里斯試劑顯色法：亞硝酸鹽溶液質量濃度0.05 g L-1，介質 鹽酸/水體積比為1∶4的鹽酸溶液，反應時間 10 min，方法檢測下限 1 g L-1。

這兩種方法具有靈敏度高、檢測下限低、速度快和操作簡便等特點，可應用于膠乳驗收及加工過程中摻入尿素的快速檢測和實時監控。