微乳液增敏光度法測定面制食品中的鋁

周菊峰，謝 紅，彭愛姣，張 輝

(1.湘南學院化學與生命科學系，湖南 郴州 423000；2.湘南學院圖書館，湖南 郴州 423000)

微乳液增敏光度法測定面制食品中的鋁

周菊峰1，謝 紅1，彭愛姣2，張 輝1

(1.湘南學院化學與生命科學系，湖南 郴州 423000；2.湘南學院圖書館，湖南 郴州 423000)

目的：在微乳液介質中，用分光光度法測定面制食品中鋁的含量。方法：樣品經智能消解儀消解，在聚乙烯醇、正丁醇、正庚烷和水構成的微乳液中，以乙酸-乙酸鈉為緩沖體系，用鉻天青S作顯色劑，其吸光度與鋁含量在一定質量濃度范圍內呈正比。結果：鋁含量在0～6.0μg/25mL之間線性關系良好，相關系數r=0.9971，回收率在95%～108%之間。結論：該方法簡便、靈敏、穩定，適用于面制食品中鋁的測定。

智能消解儀；微乳液；鉻天青S；分光光度法；面制食品；鋁

Abstract：Objective:To determine the content of aluminum in flour with spectrophotometry in microemulsion medium.Methods:Samples were dissolved using an intelligent electronic digestion system in microemulsion medium composed of PVA,n-butanol,n-heptanol and water in acetic acid-sodium acetate buffer system. The chromogenic agent was chrome azurol S (CAS)and the absorbance has a direct proportion to the concentration of aluminum in solution. Results:Standard curve revealed an excellent linearity within the range of 0.0 － 6.0 μg/25 mL with a correlation coefficient of 0.9971. The recovery rates of spiked samples were 95%－108%. Conclusion:This method is simple, sensitive and stable, and it can be used to determine the content of aluminum in flour.

Key words：intelligent digestion system；microemulsion；chrome azurol S；spectrophotometry；flour products；aluminum

鋁是一種低毒金屬元素。食品中鋁含量過高，將導致人的早期衰老，鋁在腦中蓄積可引起大腦神經的退化，記憶力衰退，智力和性格也會受到影響，引發老年性癡呆[1]。當體內鋁蓄積量超過正常的5～16倍時，可抑制腸道對磷的吸收，干擾體內正常的鈣、磷新陳代謝，可能出現貧血、骨質疏松等疾病。世界衛生組織和聯合國糧農組織(WHO/FAO)已于1989年正式將鋁確定為食品污染物加以控制，提出人體鋁每周容許攝入量標準(按人體質量計)為7mg/kg[2]。據中國疾病預防控制中心的監測顯示，中國四成居民日常食品鋁含量超標，主要原因是很多面制類食品在加工過程中加入了明礬等膨化劑。中國食品中污染物鋁限量標準規定鋁不高于100mg/kg[3]。

測定面制食品中鋁含量的方法主要有分光光度法[4-5]、石墨爐原子吸收光譜測定法[6]、微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP)法[7]、熒光光度法[8]等。在國家標準GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測定》[4]中，是在鋁-鉻天青顯色體系中加入表面活性劑十六烷基三甲溴化銨增溶，穩定性和靈敏度不高，影響測定的準確度。常見處理面制食品樣品的方法有硝酸-高氯酸濕法消解法[4-5]、微波消解法[7,9]、高溫灼燒灰化法[10]。

微乳液粒徑介于膠束和宏觀乳狀液之間，作為反應介質，微乳液油水之間的高面積接觸和穩定性等可以使分子接觸更加全面。與表面活性劑的膠束體系比較，微乳液具有超低界面張力和很高的增溶能力[9]，對光度分析更有增穩、增敏[11]作用，已得到廣泛應用[12-15]。本實驗利用智能消解儀處理樣品，樣品受熱均勻，便于控制溫度，可避免樣品炭化，也易于控制高氯酸的去除。在顯色體系中將加入表面活性劑改為加入微乳液(聚乙烯醇/正丁醇/正庚烷/二重蒸餾水)，穩定性和靈敏度提高。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油條(1.市場攤點；2.學校食堂)；油餅(市場攤點)；餅干(1、2、3)；面包(1、2)。

微乳液：由聚乙烯醇溶液、正丁醇、正庚烷和二重蒸餾水組成；高氯酸、硫酸、濃鹽酸、濃硝酸(均為分析純)；乙酸-乙酸鈉溶液；0.5g/L鉻天青溶液；0.2g/L十六烷基三甲溴化銨溶液；鋁標準溶液(1μg/mL)。

1.2 儀器與設備

JRY智能電熱消解儀 湖南瀏陽儀器廠；722型分光光度計 上海天翔醫療儀器廠；JGD65-1型干燥箱 北京市朝陽區來廣營醫療機械廠；電子天平 德國賽多利斯(Sartorius)公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將樣品粉碎均勻，取約30g，置90℃烘箱中干燥4h后，精確稱取2.0000g，置于消解管中，按高氯酸:硝酸=1:5(V/V)的比例移取高氯酸2mL、硝酸10mL于消解管，放置過夜。取表面磨砂的玻璃珠一粒放入消解管中，塞上塞子，插入消解儀孔中，設置消解儀溫度為45℃，緩慢加熱使樣品起泡，恒溫10min。升溫到65℃，使酸回流清洗試管內壁，保持30min。升溫到135℃保持2h，消解樣品(如果溶液不透明，冷卻后補加混酸，或滴加雙氧水，升溫并保持溫度，至溶液透明)，升溫到150℃，趕酸至2mL左右。

將消解好的樣品加1.0mL的體積分數1%硫酸，不塞塞子，置智能消解儀上加熱除去高氯酸至白色煙霧不再冒出，加10mL蒸餾水，加熱至沸，放冷后用二重蒸餾水定容至50mL。若樣品稀釋倍數不同，應保證樣品溶液中含有1%硫酸，同時做高氯酸濃硝酸混酸試劑空白。

1.3.2 測定

取待測溶液1.0mL置25mL比色管中，加入1.0mL 1%硫酸溶液，8.0mL乙酸-乙酸鈉緩沖液，1.0mL抗壞血酸溶液，混勻；再加8.0mL微乳液、2.0mL鉻天青S溶液，混勻后，用水稀釋至刻度。在75℃水浴中析相15min，取出后冷卻50min左右，用1cm比色杯，以試劑空白參比，在580nm波長處測吸光度。由下式計算測定結果。

式中：A為吸光度(相當于1.0mL樣品溶液鋁的微克數)；X為樣品中鋁的含量/(mg/kg)；m為樣品質量(2.0000g)；V1為樣品消化液總體積(50mL)；V2為測定用樣品消化液體積(1/25mL)。

2 結果與分析

2.1 測定波長的選擇

在波長540～700nm范圍分別測定了一份油條樣品和一份標準品溶液的吸光度，得到最大吸收波長為580nm，在640～700nm范圍吸光度趨于穩定。

2.2 微乳液的增敏效應

與國標GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測定》比較，在微乳液體系中，不加十六烷基三甲溴化銨，靈敏度明顯提高。吸取1.0mL鋁標準溶液，對比了GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測定》方法和本測定方法的吸光度，經6次測定，得到表觀摩爾吸光系數分別為：微乳液條件，ε微=1.15×104L/(mol·cm)；GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測定》法，εG=7.08 × 103L/(mol·cm)。

同時，用1mL油餅樣品溶液比較了幾個不同波長處的吸光度，結果同樣證明了微乳液的增敏效應(表1)。

表1 不同波長吸光度比較Table 1 Comparison of absorbance in different wavelengths

2.3 顯色反應條件的選擇

吸取油條樣品溶液1mL，以試劑空白作對照調零，測定方法除測試項條件外，均參照1.3.2節方法，于580nm波長處測吸光度。

2.3.1 微乳液組成及用量

2.3.1.1 微乳液的組成

比較了幾種不同配比微乳液的吸光度，考慮渾濁等不利于測定的效應，找出了最佳范圍及最佳配比(表2)為V聚乙烯醇溶液:V正丁醇:V正庚烷:V二重蒸餾水=2.7:15:1.5:4。

表2 微乳液配比與吸光度關系Table 2 Relationship between absorbance and microemulsion ratio

2.3.1.2 微乳液的用量

表3 微乳液用量與吸光度關系Table 3 Relationship between absorbance and microemulsion amount

微乳液用量相對較少時，靈敏度較高(表3)?？紤]測吸光度所需體積及測試的方便，測定時用微乳液體積為8mL。

2.3.2 析相溫度與時間

2.3.2.1 析相溫度

析相溫度從30～60℃吸光度呈上升趨勢，75～85℃的吸光度較大，且趨于穩定(圖1)。

圖1 析相溫度與吸光度的關系Fig.1 Relationship between absorbance and phase separation temperature

2.3.2.2 析相時間

常溫時析相時間長，需要50～70min。溫度越高，微乳液相析出速度越快，而靈敏度變化很小。水浴溫度50℃時，30min左右析相完全；75℃時，15min左右析相完全(測定時選擇此析相溫度和時間)，結果見圖2。

圖2 析相時間與溫度的關系Fig.2 Relationship between phase separation temperature and phase separation time

2.3.3 緩沖溶液pH值與緩沖溶液用量

2.3.3.1 緩沖溶液pH值

圖3 緩沖溶液pH值與吸光度的關系Fig.3 Relationship between absorbance and pH in buffer solution

pH值在5.5左右吸光度最大，pH值從4.0到5.5時，吸光度逐漸增大，pH值從5.5～6.5時，吸光度又下降(圖 3)。

2.3.3.2 緩沖溶液用量

圖4 緩沖溶液用量與吸光度的關系Fig.4 Relationship between absorbance and the amount of buffer solution

由圖4可見，緩沖溶液用量為8mL時，吸光度最大。

2.3.4 顯色反應穩定性

在該微乳液條件下，顯色配合物32～60min內吸光度基本保持不變，60～85min吸光度增大，85min左右時吸光度有最大值，隨后又下降(圖5)，從時間和實驗穩定性方面考慮，選擇32min為顯色時間。

圖5 冷卻時間與吸光度的關系Fig.5 Relationship between absorbance and cooling time

2.4 工作曲線線性范圍及檢出限

鋁含量在0～6.0μg/25mL之間線性關系良好，回歸方程A=0.1323v+0.0141，相關系數r=0.9971，檢出限為0.31μg。

2.5 加標回收率和精密度

2.5.1 樣品加標回收實驗

測定2份不同濃度的油條和餅干2加不同量的鋁標準溶液，測得加標回收率在95%～108%之間(表4)。

2.5.2 精密度實驗

對兩份樣品重復6次測定，相對標準偏差見表5。精密度較高，滿足分析要求。

2.6 部分面制食品中鋁的測定結果

表4 鋁測定的加標回收率Table 4 Standard addition recovery rate of aluminum

表5 精密度實驗Table 5 Results of precision experiments

吸取各樣品溶液1mL，參照1.3.2節測定方法，于590nm波長處測吸光度，只有一份樣品沒有超標，結果見表6。

表6 樣品測定結果Table 6 Determination results of aluminum in flour samples

3 結 論

用本實驗方法測定面制食品樣品中的鋁含量時，在國標GB/T 5009.182—2003《面制食品中鋁的測定》硝酸-高氯酸濕法消解基礎上，采用智能消解儀，不僅能一次消解數個待測樣品，而且節省了消解時間。與微波消解法比較，儀器經濟簡便；與高溫灼燒灰化法比較，可減少鋁的損失。測試經處理后的樣品溶液，所需儀器為一般實驗室都有的分光光度計，在微乳液介質中進行，與國標法相比，無需加表面活性劑十六烷基三甲溴化銨，提高了穩定性和靈敏性。用于實際樣品的檢測，結果令人滿意。

[1] 王勁. 鋁的生物學作用研究概況[J]. 衛生研究, 2002, 31(4):320.

[2] 王林, 蘇德昭, 王永芳, 等. 中國居民每日攝鋁量及面制食品中鋁限量衛生標準研究[J]. 中國食品衛生雜志, 1996, 8(2):1-5.

[3] 衛生部. GB 2762—2005 食品中污染物限量[S]. 北京:中國標準出版社, 2005.

[4] 衛生部. GB/T 5009.182—2003 面制食品中鋁的測定[S]. 北京:中國標準出版社, 2003.

[5] 郭虹. 鋁試劑分光光度法測定食品中的鋁[J]. 中國衛生檢驗雜志,2006, 16(1):47-48.

[6] 張巖, 呂品, 李揮, 等. 涂鉭石墨管-石墨爐原子吸收法測定食品中鋁含量[J]. 中國食品衛生雜志, 2008, 29(11):498-500.

[7] 楊雪嬌, 張志偉. 微波消解-電感耦合等離子體原子發射光譜儀測定法測定面制食品中鋁[J]. 食品工業科技, 2007(9):205-207.

[8] 楊梅, 王化南, 王輝, 等. 膠束增敏熒光光度法測定食品中的鋁[J].遼寧師范大學學報:自然科學版, 1998, 21(1):47-48.

[9] BOURREL M, SCHECHTER R S. Microemulsions and related system[M]. NewYork:Marcel Dekker Inc., 1988.

[10] 朱霞石, 郭榮. 非離子型O/W微乳液導數分光光度法測定鋁的增敏效應[J]. 光譜實驗室, 1997, 14(2):40-44.

[11] ZHU Xiashi, BAO Li, GUO Rong, et al. Determination of aluminium(III) in water samples in a microemulsion system by spectrofluorimetry[J]. Anal Chim Acta, 2004, 523:43-48.

[12] 莊會榮, 馮尚彩. 微乳液在光度分析中的應用[J]. 理化檢驗:化學分冊, 1998, 34(7):329-331.

[13] 魏琴, 壽崇琦, 杜斌, 等. 鄰氯基苯基熒光酮光度法測定食品中痕量鉛[J]. 理化檢驗:化學分冊, 2004, 40(1):12-14.

[14] 余萍, 高俊杰, 張東. 微乳液析相液-液萃取分光光度法測定鋁[J].理化檢驗:化學分冊, 2005, 41(5):341-342; 346.

[15] 楊風霞, 安彩霞, 王愛榮, 等. 微乳液增敏光度法測定大米中的痕量銅[J]. 光譜實驗室, 2007, 24(6):1017-1021.

Determination of Aluminum in Flour Food by Microemulsion Sensitization-Spectrophotometry

ZHOU Ju-feng1，XIE Hong1，PENG Ai-jiao2，ZHANG Hui1
(1. Department of Chemistry and Life Sciences, Xiangnan University, Chenzhou 423000, China；2. Library of Xiangnan University, Chenzhou 423000, China)

TS207.7

A

1002-6630(2010)22-0407-04

2010-01-31

周菊峰(1963—)，男，副教授，研究方向為分析化學。E-mail：hnsd333@126.com