鉻天青S分光光度法與ICP-MS法測量粉條中鋁的探究

劉美文

（忻州市綜合檢驗檢測中心，山西忻州 034000）

粉條屬于淀粉制品，是以紅薯、馬鈴薯等加工后制成的淀粉為原料，經過一系列的工藝流程制作而成的食品。粉條具有口感清爽、易于加工、價格便宜等優點，而且吃法多樣化，易于搭配各種菜肴，是人們生活中餐桌上的常客，備受歡迎。但不法商家為了增加銷量，在加工的過程中盲目使用硫酸鋁鉀、硫酸鋁銨等添加劑，利用其具有穩定、絮凝的作用，用來增加粉條的韌性、口感，從而賺取暴利。《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》（GB 2760—2014）[1]的補充文件中規定粉條、粉絲中鋁的殘留量≤200 mg·kg-1（干樣品，以鋁計）。鋁元素是人體非必需的微量元素，如果攝入量過多，會在人體內沉積，損傷腦細胞，影響智力發育，造成記憶力減退等[2]。目前，食品中鋁的檢測方法主要有鉻天青S分光光度法、電感耦合等離子質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）、電感耦合等離子發射光譜法、石墨爐原子吸收法。鉻天青S分光光度法適用于測量食品添加劑中的鋁含量[3]，具有儀器價格便宜、應用廣泛的特點；后3種方法均適用于食品中鋁的測量，電感耦合等離子質譜法（ICPMS）和電感耦合等離子發射光譜法具有靈敏度高、檢出限低、穩定性好、測量時間短的優點[4]；石墨爐原子吸收法，由于鋁元素的原子化溫度較高，且鋁在高溫下和石墨管中的碳會發生反應，對儀器和石墨管均有較高的要求[5]，難以精確測量。

本文采用微波消解對粉條進行前處理，利用鉻天青S分光光度法與ICP-MS法測量粉條中鋁，并對測量結果進行比較，分析兩種測量方法的優點以及不足之處，為相關實驗室粉條中鋁的檢驗提供方法上的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：粉條，市售。

試劑：硝酸、過氧化氫、硫酸均為UPS級（蘇州晶瑞化學公司）；所用水為一級水；鋁標準溶液100 μg·mL-1（中國計量科學研究院）；鈧標準溶液100 μg·mL-1（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；鉻天青S為分析純（上海麥克林生化科技有限公司）；對硝基苯酚、溴代十六烷基吡啶均為分析純（成都艾科達化學試劑有限公司）；無水乙二胺、抗壞血酸為分析純（天津市大茂化學試劑廠）；氨水為分析純（天津市風船化學試劑科技有限公司）；無水乙醇為分析純（安徽安特食品股份有限公司）；曲拉通X-100為分析純（山東西亞化學科技有限公司）；RM-19131粉條中鋁標準物質（華測檢測認證集團股份有限公司）。

1.2 儀器與設備

UV-6100S型紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；iCAP-RQ型電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS），美國賽默飛世爾公司；TOPEX型微波消解儀、G-400智能控溫電加熱器，上海屹堯儀器科技發展有限公司；GZX-9240MBE型電熱鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司；ESJ182-4型電子天平，沈陽龍騰電子有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

（1）樣品制備。粉條樣品粉碎均勻后，取大約30 g置于85 ℃的恒溫干燥箱中干燥4 h，整個過程中避免使用含鋁的容器，盡量減少外界環境帶入的污染，冷卻到室溫后即時稱樣，防止放置時間過長，重新吸收空氣中的水蒸氣，造成返潮，結果不準確。

（2）樣品消解。準確稱取0.2～0.5 g（精確到0.000 1 g）各粉條樣品及質控樣于微波消解罐中，加入6 mL硝酸，置于G-400智能控溫電加熱器上，于100 ℃進行預消解大約30 min，當看到大量的氮氧化物棕色煙霧冒盡后，冷卻到室溫，加入2 mL過氧化氫，放入TOPEX微波消解儀中進行消解。粉條的主要成分是淀粉，屬于碳水化合物，易于消解，具體升溫程序見表1。消解完成后，冷卻后取出，在溫度為140～160 ℃趕酸至0.5～1.0 mL，最后將消化液定容至50 mL，同時做空白試驗。

表1 升溫程序表

1.3.2 標準曲線的繪制和樣品的測量

（1）鉻天青S分光光度法。準確吸取1.00 mL鋁標準溶液（100 μg·mL-1）于 100 mL 容量瓶中，用硝酸溶液（2%）稀釋到刻度，混勻，配制成鋁的標準使用液（1.00 μg·mL-1）。分別吸取鋁標準使用液 0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL（相當于標準系列中鋁的質量為 0 μg、0.50 μg、1.00 μg、2.00 μg、3.00 μg、4.00 μg 和 5.00 μg） 于25 mL比色管中，依次加入1 mL硫酸溶液（1%），加水至10 mL刻度。

分別吸取1.00 mL樣品消化液、空白溶液、質控樣消化液于25 mL比色管中，加水至10 mL刻度。向各比色管中滴加1滴對硝基苯酚乙醇溶液（1 g·L-1），混勻，滴加氨水溶液（1∶1）至剛出現淺黃色，滴加2.5%硝酸溶液至黃色剛好消失，再多加1 mL，加入1 mL抗壞血酸溶液（10 g·L-1），混勻，加入3 mL鉻天青S溶液（1 g·L-1），1 mL 3%的曲拉通X-100溶液，3 mL 3 g·L-1的CPB溶液，3 mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液，加水定容至25 mL，混勻，放置30 min左右，在620 nm波長處以鋁的質量為橫坐標，對應吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。測量試樣消化液吸光度值與標準系列比較進行定量。

（2）ICP-MS法。將鋁標準溶液（100 μg·mL-1），逐 級 稀 釋 成 質 量 濃 度 分 別 為 0.00 μg·mL-1、0.05 μg·mL-1、0.10 μg·mL-1、0.50 μg·mL-1、1.00 μg·mL-1、3.00 μg·mL-1和 5.00 μg·mL-1的標準系列點，將鈧標準溶液 100 μg·mL-1逐級稀釋成 10 μg·L-1的內標使用液，儀器手動進樣各標準點，同時在線進樣10 μg·L-1的鈧內標使用液，測定鋁元素和鈧元素的信號響應值，以鋁元素的濃度為橫坐標，鋁元素與鈧元素響應值的比值為縱坐標，繪制標準曲線。然后測量空白溶液、各試樣溶液，根據標準曲線定量。儀器工作條件見表2，測量模式為碰撞模式。

表2 儀器工作條件表

2 結果與分析

2.1 標準曲線及方法的檢出限

鉻天青S分光光度法，線性范圍為0～5.00 μg，標準曲線線性方程為Y=0.151 3X+0.009 9，相關線性系數為R2=0.999 2；ICP-MS法，線性范圍為 0 ～ 5.00 μg·mL-1， 標 準 曲 線 線 性 方 程 為Y=227 183.162X+656.559，相關線性系數為R2=0.999 9；兩種方法的線性系數均可達到0.999以上，符合要求。按照測量檢出限的方法，樣品空白平行測定20次，鉻天青S分光光度法以稱樣量為1 g，定容體積為50 mL時，方法檢出限為3.34 mg·kg-1，定量限為11.1 mg·kg-1；ICP-MS法稱樣量為0.5 g，定容體積為50 mL時，方法檢出限為0.3 mg·kg-1，定量限為1.0 mg·kg-1。兩種方法的檢出限和定量限均符合國家標準的要求，但是ICP-MS法檢出限和定量限更低且更穩定，更適合檢測鋁含量濃度低的樣品。

2.2 加標回收和精密度

選取鋁含量較低的粉條樣品，分別在25 mg·kg-1、100 mg·kg-1、200 mg·kg-1進行 3 水平加標回收試驗。同一水平消化7個平行樣，并且進行加標，分別用鉻天青S分光光度法和ICP-MS法進行測量，每一水平測量7次，同時做精密度試驗。計算每一水平的加標回收率及對應的相對標準偏差（RSD），具體數值見表3。鉻天青S分光光度法，加標回收率的范圍為90.4%～98.7%，相對標準偏差（RSD）范圍為1.13%～5.91%；ICP-MS法，加標回收率的范圍為96.0%～101.0%，相對標準偏差（RSD）范圍為0.68%～2.38%；均符合《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》（GB/T 27404—2008）中附錄F對回收率和精密度的要求。

表3 兩種實驗方法回收率及精密度值對比

2.3 樣品的測量

測量市場在售的粉條樣品和質控粉條標準物質（RM-19131），每個樣品做兩個平行樣，測量取平均值。分別用上述兩種方法進行處理和測量，測量結果見表4。結果表明，當粉條中鋁含量較低時，ICP-MS法更為穩定、精確；當粉條中鋁含量較高時，兩種方法的測量結果相差不大，均可滿足要求，兩種方法的質控粉條標準物質（RM-19131）測量值均在規定范圍內（滿意值范圍為213～265 mg·kg-1）。

表4 兩種實驗方法樣品測量值對比

3 結語

通過微波消解處理粉條樣品后，利用鉻天青S分光光度法和ICP-MS法測量條件的選擇和確認，對線性、檢出限、加標回收、精密度等方面進行驗證。當粉條中鋁含量較低時，ICP-MS法更為穩定、精確，且測量速度快，前處理較簡單，適合大批量測量；鉻天青S分光光度法前處理較復雜，測量周期較長，含量低的樣品重復性較差，且一次性測量樣品不宜過多，但儀器價格便宜，適合實驗室廣泛使用。實際應用中，可根據檢測要求來選擇合適的方法。