微波消解-比色法測(cè)定食品中的鋁

譚亞男，馬偉，陸陽(yáng)

四川省食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)院（成都 610097）

鋁是一種常量金屬元素，食品中大量的鋁主要來(lái)自食品添加劑。長(zhǎng)期超量攝入鋁會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，造成神經(jīng)功能紊亂、生物酶活性降低、免疫系統(tǒng)抑制等不良后果。目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中采用分光光度法測(cè)定含鋁食品添加劑的食品，該法容易受到環(huán)境、試劑及容器的污染，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性、樣品測(cè)定平行性和重復(fù)性不易保證。此次試驗(yàn)采用微波消解法消解樣品，溶液在塑料離心管內(nèi)顯色，易控制測(cè)定時(shí)間，可以用于日常工作中含鋁食品添加劑的食品的批量檢驗(yàn)。樣品消解溶液還可以用于ICP-MS、ICP-OES、原子吸收光譜儀等儀器，節(jié)省了試劑用量，減輕了檢測(cè)人員工作量。

1 試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.1 試劑

鹽酸溶液（1+1）、硫酸溶液（1%）、對(duì)硝基苯酚乙醇溶液（1 g/L）、氨水溶液（1+1）、硝酸溶液（2+98）、乙醇溶液（1+1）、鉻天青S溶液（1 g/L）、Triton X-100溶液（3%）、CPB溶液（3 g/L）、乙二胺溶液（1+2）、乙二胺-鹽酸緩沖溶液（pH 6.7～7.0）、抗壞血酸溶液（10 g/L）。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液：Al單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，批號(hào)GSB 04-1713-2004，唯一標(biāo)識(shí)17A032-4，標(biāo)準(zhǔn)值1 000 mg/L，有效期至2019年11月5日。

鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液（1.00 mg/L）：準(zhǔn)確吸取0.10 mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg/L），置于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5%）稀釋至刻度，混勻。

2 儀器與設(shè)備

分光光度計(jì)（Evolution201，Thermo）；趕酸器（BHW-09A16，博通）；天平（CPA225D，Sartious）；微波消解儀（PRO 48MF，AntonPaar）；50 mL塑料離心管（Lab Serve）。

3 分析方法

3.1 試樣制備

微波消解：稱(chēng)取0.3 g固體樣品（面制品等樣品粉碎均勻后，取約30 g置85 ℃恒溫干燥箱中干燥4 h）于微波消解內(nèi)罐中，加入7 mL硝酸，于120 ℃預(yù)消解20 min后放涼，旋緊罐蓋，微波消解（消解條件見(jiàn)表1）。冷卻后取出，緩慢打開(kāi)罐蓋排氣，將消解罐放在控溫電熱板上，于160 ℃加熱約60 min趕酸至約0.5 mL，用去離子水將消解液轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶中，再洗滌消解罐3次，洗液合并于容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻備用，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

表1 樣品消解儀參考條件

3.2 顯色反應(yīng)及比色測(cè)定

分別吸取1.00 mL（V2）試樣消化液、空白溶液分別置于50 mL離心管中，加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。另取7支50 mL離心管，分別加入0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 mL鋁標(biāo)準(zhǔn)使用溶液（該系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中鋁的質(zhì)量分別為0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 μg），并依次向各管中加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。

向標(biāo)準(zhǔn)管、試樣管、試劑空白管中滴加1滴對(duì)硝基苯酚乙醇溶液，混勻，滴加氨水溶液至淺黃色，滴加硝酸溶液至黃色剛剛消失，再多加1 mL，加入1 mL抗壞血酸溶液，混勻后加3 mL鉻天青S溶液，混勻后加1 mL Triton X-100溶液、3 mL CPB溶液、3 mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液，加水定容至25.0 mL，混勻，放置40 min。

在620 nm波長(zhǎng)處，用1 cm比色皿以空白溶液為參比測(cè)定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中鋁的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)試樣消化液的吸光度與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較定量。

4 結(jié)果與討論

4.1 微波消解條件的選擇

試驗(yàn)中分別取了油條、粉絲、饅頭等樣品（0.3～0.5 g）微波消解，7 mL硝酸可以消解完全，不需要加入硫酸、雙氧水、高氯酸、氫氟酸等其他酸溶液，降低了溶劑污染的概率，減少了試驗(yàn)操作步驟。同時(shí)單純的硝酸體系，對(duì)后續(xù)試驗(yàn)操作中pH的調(diào)節(jié)有利，保證了樣品的平行性。

4.2 容器的選擇

食品中鋁元素屬于微量元素分析，在實(shí)驗(yàn)操作中很容易受到環(huán)境、試劑及容器的污染，避免使用玻璃器皿。若使用玻璃容器，均需以硝酸（1+5）浸泡24 h以上，用自來(lái)水反復(fù)沖洗，最后用純水沖洗晾干后方可使用。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)采用國(guó)標(biāo)中的玻璃比色管，需要提前泡酸清洗，操作復(fù)雜，效果不佳。改用50 mL PE塑料離心管，可以有效地避免玻璃器皿帶入的污染，不需泡酸，使用前只需要用2%硝酸溶液清洗一次，去離子水清洗一次即可。

4.3 試劑的選擇

國(guó)標(biāo)中為避免試劑污染，硫酸、鹽酸、氨水、乙醇均采用超純?cè)噭?shí)際試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若采用分析純?cè)噭瞻坠茱@色后為淡黃色，說(shuō)明試劑中鋁含量不高，可以用分析純?cè)噭┐鎯?yōu)級(jí)純?cè)噭ㄟ^(guò)扣除空白的方式排除試劑干擾。

4.4 線性考察

標(biāo)準(zhǔn)溶液中鋁的含量分別為0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 μg，以相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)系數(shù)為0.999 4，線性良好。重復(fù)試驗(yàn)20次，相關(guān)系數(shù)均能保持在0.999 0～0.999 9范圍內(nèi)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

4.5 方法檢出限

重復(fù)測(cè)定11次試劑空白溶液，求得標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算得到方法檢出限為0.5 mg/kg。

4.6 方法精密度

分別精密稱(chēng)取1#，2#和3#粉絲樣品各6份，進(jìn)行方法精密度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。該方法RSD%均小于10%，符合國(guó)標(biāo)規(guī)定要求。

表2 精密度試驗(yàn)結(jié)果

4.7 加標(biāo)回收試驗(yàn)

取2#粉絲樣品做回收率試驗(yàn)，添加水平為20，40和60 mg/kg，計(jì)算加標(biāo)回收率。結(jié)果見(jiàn)表3。

4.8 與國(guó)標(biāo)方法結(jié)果比較

分別用該法和國(guó)標(biāo)法測(cè)定6份樣品中鋁的含量，結(jié)果見(jiàn)表4。經(jīng)SPSS 23軟件統(tǒng)計(jì)學(xué)處理、F檢驗(yàn)（方差齊性檢驗(yàn)），得到Sig=0.074＞0.05，即兩組數(shù)據(jù)的方差無(wú)顯著性差異。統(tǒng)計(jì)量t值=0.942，查表得t0.05(5)=2.57＞t值，所以?xún)山M數(shù)據(jù)無(wú)顯著性差異。從兩組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差S比較，該方法S值更小，數(shù)據(jù)更靠近準(zhǔn)確值，故根據(jù)該方法測(cè)定的數(shù)據(jù)優(yōu)于國(guó)標(biāo)法。

表3 回收率試驗(yàn)結(jié)果（n=3）

表4 兩種測(cè)定方法的比較

4.9 顯色時(shí)間的考察

鋁和鉻天青S產(chǎn)生藍(lán)綠色的四元膠束不穩(wěn)定，顯色放置40 min后需盡快測(cè)定，放置70 min后吸光度降低2.5%，放置160 min后吸光度降低20%，放置10 h后顏色基本褪去。若采用玻璃比色管反應(yīng)，吸光度降低更快。

4.10 試驗(yàn)試劑配制關(guān)鍵點(diǎn)

（1）氨水易揮發(fā)，應(yīng)盡量現(xiàn)用現(xiàn)配。配制好的氨水溶液應(yīng)密封保存。

（2）Triton X-100為黏稠液體，吸取時(shí)注意慢吸慢放，保證體積的精確。加水定容時(shí)，注意沿容器壁緩慢加入，否則易產(chǎn)生氣泡影響定容。Triton X-100溶解較慢，振搖易產(chǎn)生氣泡，可通過(guò)超聲的方式加速溶解。

（3）乙二胺-鹽酸緩沖溶液配制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量和濃煙，需在通風(fēng)櫥操作。加入時(shí)劇烈放熱，采取少量多次的方式攪拌加入乙二胺和鹽酸溶液。配制好的緩沖液呈無(wú)色至淡黃色。緩沖液密封保存可在2個(gè)月內(nèi)使用，但每次使用前都應(yīng)測(cè)定pH，若超過(guò)使用范圍需再次調(diào)節(jié)。

（4）顯色反應(yīng)過(guò)程中，每份樣品溶液pH不同，需要的氨水溶液和硝酸溶液不同。注意滴加氨水溶液及硝酸溶液時(shí)，每加入一滴都需混勻，等待產(chǎn)生顏色變化。

5 結(jié)論

采用微波消解法消解樣品，樣品消解液酸度相對(duì)固定，采用塑料離心管作容器，試驗(yàn)過(guò)程中使用了更常見(jiàn)易得的分析純?cè)噭陲@色反應(yīng)40 min后盡快測(cè)定吸光度，方法檢出限可以達(dá)到為0.5 mg/kg。在0～5 μg/25 mL范圍內(nèi)，線性相關(guān)大于0.999 0，RSD小于8%（n=6）。加標(biāo)濃度在20～60 mg/kg范圍內(nèi)，回收率為95.5%～101.1%，與原方法比較，結(jié)果無(wú)明顯差異，利于批量測(cè)定。同時(shí)該溶液還可以用于國(guó)標(biāo)中多種儀器的測(cè)定以及其他金屬元素的聯(lián)測(cè)。