鹽酸超聲浸提法快速測(cè)定食品中鈉含量

馬蓓蓓，賈萍，左桂卿，肖承恩，張楠

1. 青島誠(chéng)譽(yù)食品檢測(cè)有限公司（青島 266000）；2. 青島黑盾防護(hù)科技有限公司（青島 266000）

鈉是維持人體正常生理功能的必需元素，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體水分和維持酸堿平衡，但過(guò)量攝入危害身體健康，我國(guó)和歐盟、美國(guó)、日本等國(guó)要求營(yíng)養(yǎng)標(biāo)簽中需標(biāo)注鈉含量[1-5]。作為必須標(biāo)示的核心營(yíng)養(yǎng)素，快速準(zhǔn)確的測(cè)定食品中鈉含量，對(duì)于食品的生產(chǎn)和消費(fèi)有著重要意義。

火焰原子吸收光譜法為GB 5009.91—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測(cè)定》中第一法[6]，該法主要的局限性在于樣品前處理復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)且標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍窄[7-8]。日本消費(fèi)者廳在營(yíng)養(yǎng)成分分析方法中敘述鹽酸抽提法測(cè)定食品中鉀、鈉含量[9]，張偉清、王敬等報(bào)道鹽酸振蕩浸提法可以替代濕消化法測(cè)定鉀、鈣、鎂元素[10-11]，但彭曉霞等[12]利用ICP發(fā)射光譜儀研究鹽酸浸提法測(cè)定植物樣品中多種元素時(shí)，發(fā)現(xiàn)鹽酸浸提法測(cè)定胡楊愈傷組織中的鈉含量結(jié)果偏低，后期對(duì)于鹽酸浸提法測(cè)定食品中鈉含量的研究鮮有報(bào)道。

以3種類型的成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)胡蘿卜、紫菜和奶粉及常規(guī)樣品雞肉制品為待測(cè)基體，研究鹽酸超聲提取法測(cè)定食品中鈉含量的可行性，并對(duì)比分析鹽酸提取法與微波消解法和干式消解法對(duì)于鈉含量測(cè)定結(jié)果的差異，嘗試突破原子吸收法測(cè)定鈉的局限性，尋找確認(rèn)安全、快速、準(zhǔn)確的測(cè)定食品中的鈉含量的最佳前處理方法。

1 材料與方法

1.1 主要儀器設(shè)備

AA-7000原子吸收光譜儀（日本島津有限公司）；微波消解儀（美國(guó)CEM公司）；箱式電阻爐（山東龍口先科儀器公司）；優(yōu)譜超純水器（成都超純科技有限公司）；超聲清洗機(jī)（深圳潔盟清洗設(shè)備有限公司）。

1.2 試劑和材料

硝酸（≥65%，美國(guó)Sigma）；鹽酸（優(yōu)級(jí)純，萊陽(yáng)康德化工）；鈉元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）082775，北京壇墨]；脫脂奶粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ERMBD151，歐洲ERM）；胡蘿卜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[GBW 10047（GSB-25），地球物理地球化學(xué)勘察研究所]；紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[GBW 10023（GSB-14），地球物理地球化學(xué)勘察研究所]。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

樣品預(yù)處理參考各成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的作業(yè)指導(dǎo)書，其中胡蘿卜和紫菜于80 ℃烘干4 h后稱取適量樣品于對(duì)應(yīng)器皿中，脫脂奶粉在常壓干燥箱102 ℃下烘干至恒重后稱取適量樣品于對(duì)應(yīng)器皿中。同時(shí)以常規(guī)樣品雞肉制品為待測(cè)樣進(jìn)行3種前處理方法的比對(duì)試驗(yàn)，其中微波消解法和鹽酸浸提法雞肉制品的稱樣量為1.000 0 g，干式消解法稱樣量為4.000 0 g。

1.3.2 樣品消解

1.3.2.1 微波消解法

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）試樣于微波消解內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸，于130 ℃加熱預(yù)消解至黃煙冒盡，稍冷后蓋內(nèi)蓋，旋緊外蓋，置于微波消解儀中進(jìn)行消解（消解條件見(jiàn)表1），冷卻后，130 ℃加熱趕酸至近干，用水定容至10 mL，轉(zhuǎn)至塑料離心管備用，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

表1 微波消解條件

1.3.2.2 干式消解法

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）試樣于瓷坩堝中，在電爐上加熱炭化至無(wú)煙，置于箱式電阻爐中，（525±25）℃灰化4～6 h，若灰化不徹底有黑色炭粒，則冷卻后滴加少量硝酸濕潤(rùn)，在電熱板上干燥后，移入箱式電阻爐中繼續(xù)灰化至白色灰燼，冷卻至室溫，用少量硝酸溶解后用水定容至10 mL，轉(zhuǎn)至塑料離心管備用。

1.3.2.3 鹽酸浸提法

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）試樣于聚四氟乙烯試劑瓶中，在胡蘿卜、紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中準(zhǔn)確加入100 mL 5%鹽酸溶液，在奶粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中準(zhǔn)確加入40 mL 5%鹽酸溶液，稱取1.000 0 g雞肉制品，準(zhǔn)確加入100 mL 5%鹽酸溶液，常溫超聲浸提30 min，期間每10 min搖勻1次，經(jīng)定量濾紙過(guò)濾，濾液作為待測(cè)溶液。

1.3.3 儀器分析測(cè)定

優(yōu)化原子吸收光譜儀各參數(shù)至儀器最佳狀態(tài)，測(cè)定條件參考表2。為控制稀釋倍率、減少測(cè)定誤差，測(cè)定選擇的是鈉元素的次靈敏度線330.3 nm[12-13]。標(biāo)準(zhǔn)曲線質(zhì)量濃度設(shè)計(jì)為10～50 mg/L，以質(zhì)量濃度1 000 mg/L的鈉元素標(biāo)準(zhǔn)溶液作為工作液進(jìn)行稀釋配制工作曲線，具體稀釋配制過(guò)程見(jiàn)表3。

表2 火焰原子吸收光譜儀操作條件

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制及測(cè)定信息

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定證書中的理論含量，將試樣溶液稀釋至合適濃度，使測(cè)定濃度均在線性中間濃度范圍，其中胡蘿卜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)最終上機(jī)稀釋倍率為400倍，紫菜為800倍，奶粉為160倍。雞肉制品待測(cè)樣品微波消解和鹽酸超聲浸提法最終上機(jī)稀釋倍率為200倍，干式消解法上機(jī)倍率為250倍；分別將標(biāo)準(zhǔn)系列工作液和試樣稀釋液注入原子吸收中，測(cè)定吸光度值，儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算線性關(guān)系，獲得樣品稀釋液中的鈉含量，進(jìn)而計(jì)算試樣中的鈉含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種消解方法操作過(guò)程對(duì)比

微波消解需要微波消解儀和大量濃硝酸，微波消解過(guò)程包括冷卻、轉(zhuǎn)容等步驟大約需要近4 h，干式消解法僅炭化和灰化過(guò)程就需要近1 d，而試驗(yàn)涉及的鹽酸超聲浸提法區(qū)別于日本分析方法和其他研究中的攪拌或振蕩或靜置，選擇實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備超聲清洗機(jī)，僅需要5%鹽酸溶液常溫超聲浸提30 min，過(guò)濾即可獲得待測(cè)溶液，成本低、操作簡(jiǎn)單、無(wú)污染。

2.2 測(cè)定結(jié)果及方差分析

測(cè)定結(jié)果及方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。由結(jié)果可見(jiàn)3種消解方式對(duì)于3種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和雞肉制品中鈉含量的測(cè)定結(jié)果沒(méi)有顯著性差異，P值均大于0.05，意味著鹽酸超聲浸提法測(cè)定食品中的鈉與微波消解法和干式消解法測(cè)定結(jié)果一致，無(wú)差異性。

表4 不同前處理方式測(cè)定鈉含量的結(jié)果及差異顯著性分析

2.3 準(zhǔn)確度

依據(jù)GB/T 27404—2008《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)》中對(duì)準(zhǔn)確度的要求，重復(fù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，當(dāng)真值含量在100～1 000 mg/100 g時(shí)，測(cè)定含量平均值與真值的偏差指導(dǎo)范圍要求小于10%[13]，計(jì)算3種前處理方法的準(zhǔn)確度，其中常規(guī)樣品雞肉制品的真值采用的所有檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，結(jié)果見(jiàn)表5。由結(jié)果可見(jiàn)胡蘿卜、奶粉成分分析物質(zhì)3種前處理方法測(cè)定鈉的含量均在認(rèn)定值合格范圍內(nèi)，紫菜成分分析物質(zhì)微波消解前處理方式測(cè)定鈉的含量略高于理論值的最高值，干式消解法和鹽酸浸提法的測(cè)定結(jié)果在合格范圍內(nèi)，但也屬于偏高范圍，微波消解測(cè)定結(jié)果偏高可能與紫菜基體類型復(fù)雜有關(guān)，水產(chǎn)品中元素結(jié)合狀態(tài)和普通食品存在差異，微波消解能充分破壞有機(jī)物質(zhì)，充分消解提取樣品中各種形態(tài)的鈉元素，從而導(dǎo)致結(jié)果高于其他前處理方法。

鹽酸浸提法測(cè)定3種成分分析物質(zhì)的結(jié)果均在認(rèn)定證書的認(rèn)定值合格范圍內(nèi)。3種成分分析物質(zhì)和常規(guī)雞肉制品樣品所有前處理方式獲得的結(jié)果均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)確度的要求，其中鹽酸浸提法的相對(duì)誤差均小于5%，具有較高的準(zhǔn)確度。

2.4 精密度

按照GB 5009.91—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測(cè)定》中對(duì)精密度的要求，在重復(fù)性條件下獲得的2次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的10%[6]，計(jì)算3種前處理方法的精密度，結(jié)果見(jiàn)表5。由精密度結(jié)果可見(jiàn)，3種成分分析物質(zhì)和常規(guī)雞肉制品樣品所有前處理方式獲得的結(jié)果均滿足該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)精密度的要求，但整體顯示干式消解法的精密度偏低，這與消解過(guò)程中操作繁瑣密切相關(guān)，干式消解法從坩堝的清潔、炭化、灰化到加酸溶解和轉(zhuǎn)容所有過(guò)程均會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。

表5 測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度

3 結(jié)論

測(cè)定食品中鈉含量的前處理方法主要是微波消解、濕式消解法和干式消解法，但濕法消解消耗大量酸，而且產(chǎn)生大量污染氣體，干式消解法操作安全但耗時(shí)長(zhǎng)，微波消解法更為安全、適應(yīng)性更好，但需要微波消解儀，成本較高[14-17]。利用鹽酸超聲浸提法測(cè)定食品中的鈉含量，包括蔬菜、藻類、奶制品和肉類4種基體類型，結(jié)果表明，用鹽酸超聲浸提法測(cè)定食品中的鈉含量，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，提取過(guò)程簡(jiǎn)單，避免復(fù)雜的消解過(guò)程，簡(jiǎn)化操作步驟，消除試劑和氣體污染，具有快速、簡(jiǎn)便、節(jié)約和環(huán)保的特點(diǎn)，值得推廣使用，尤其對(duì)于產(chǎn)品相對(duì)單一但檢測(cè)量較大的實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行確認(rèn)后可選擇鹽酸超聲浸提法來(lái)測(cè)定產(chǎn)品中鈉含量。

另外，鹽酸超聲浸提法使用的器皿是聚四氟乙烯的試劑瓶，常規(guī)玻璃器皿鈉元素會(huì)有析出，避免器皿污染，推薦使用聚四氟乙烯的試劑瓶進(jìn)行浸提。