微波消解-原子發射光譜法測定奶粉中的鈣、鎂和鈉

張丹，李君華

（遼寧工業大學化學與環境工程學院，遼寧錦州121001）

微波消解-原子發射光譜法測定奶粉中的鈣、鎂和鈉

張丹，李君華

（遼寧工業大學化學與環境工程學院，遼寧錦州121001）

采用微波消解的方法處理奶粉樣品,利用微波等離子體炬原子發射光譜法（MPT-AES）測定奶粉中的Ca、Mg、Na。考察了奶粉的最佳消解條件、溶液中鹽酸濃度、硝酸濃度、共存離子濃度、微波前向功率、載氣流量、工作氣流量等實驗參數對測定的影響。測定結果表明，Ca、Mg、Na質量濃度的檢出限分別為0.92μg/L、0.36μg/L、0.75μg/L，線性范圍分別為0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L，RSD(n=6)≤0.41%。微波消解樣品，縮短了制樣時間，從而使工作效率明顯提高。微波消解和微波等離子體炬原子發射光譜法相結合，是一種用于測定奶粉中微量元素含量的切實可行的方法。

微波消解；原子發射光譜法；奶粉

目前測定奶粉中微量元素含量的方法主要有：分光光度法[1]、原子吸收法[2]等，原子吸收法靈敏度雖高，但一次只能測一種元素，而且易受到機體干擾的影響。分光光度法個別元素之間會相互干擾、分析時間較長。微波消解樣品具有快速、分解完全、元素無揮發性損失、玷污小、空白值低等優點，目前在分析領域中，微波消解技術應用越來越多[3,4]，微波等離子體炬原子發射光譜法可以同時測定多種元素[5]，操作簡單。本文將二者相結合，旨在為奶粉中的微量元素含量提供一種快速、準確且行之有效的分析測定方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氯化鈉（NaCl），分析純，南匯彭鎮營房化工廠；無水碳酸鈣（CaCO3），分析純，沈陽試劑三廠；硫酸鎂（MgSO4·7H2O），分析純，沈陽新城化工廠；鹽酸（HCl），分析純，沈陽化學試劑廠；硝酸（HNO3），分析純，沈陽化學試劑廠；所用水為亞沸蒸餾水。

510型MPT光譜儀（長春吉大·小天鵝儀器有限公司）；MSP-100D型微波消解系統（北京雷鳴科技有限公司）；石英亞沸高溫水蒸餾器（江蘇金壇市正基儀器有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1微波消解樣品處理方法

稱取奶粉試樣0.3 g左右置于干燥的消解罐內杯中,然后加入4.0 mL 68%的HNO3以及1.0 mL 30%的H2O2,按最佳消解程序分三步進行消解，每步的恒壓時間分別為10min，恒壓值分別為0.5MPa，微波功率分別為400W。消解結束后把樣品罐取出,冷卻至室溫,打開所有的樣品罐,將樣品轉移至50mL瓷坩堝中，在電爐上加熱，使殘余的酸揮發，冷卻后用亞沸蒸餾水溶解，轉移并定容于100mL容量瓶中，搖勻，待測。

1.2.2樣品中鈣、鎂、鈉含量的測定方法

打開MPT-AES光譜儀，預熱20min，啟動MPT光譜儀程序，設置各項參數，采用氣動霧化進樣，在選定的波長下測定各元素的發射強度，由軟件給出發射強度值、檢出限、精密度、樣品濃度等測定結果。

2 結果與討論

2.1 測定譜線的選擇

鈣、鎂、鈉分別在393.4nm、279.6nm、588.9nm處發射強度最大、背景干擾最小，所以393.4nm、279.6nm、588.9 nm分別為測定鎂、鈉的最佳分析譜線。

2.2 最佳測定條件的選擇

2.2.1微波功率

由實驗可知，隨著功率的增加可產生較大的等離子體，且穩定性好，由于較大的功率產生的等離子體有較高的激發溫度，對提高鈣、鎂、鈉測定的靈敏度有利。但是由于微波功率過大時，同軸電纜發熱，反射功率增加，影響儀器使用壽命。綜合考慮，選用80W為測定各元素的最佳微波功率。

2.2.2載氣流量

隨著載氣流量的增加，單位時間內被載氣帶入等離子體的樣品量也增加，樣品原子的發射強度增加，但當載氣流量過大時，雖然單位時間內載入的樣品量可能會繼續增加，這似乎可以使樣品原子的發射強度繼續增加，但同時也稀釋了樣品，減少了它在等離子體中的停留時間，不利于樣品的原子化和激發，這又會降低其發射強度。載氣流量對Ca、Mg和Na的發射強度的影響，如圖1所示。本實驗分別選擇1023mL/min、1547mL/min和1314mL/min作為測定Ca、Mg和Na含量的最佳載氣流量。

2.2.3工作氣流量

工作氣流量對Ca、Mg和Na發射強度的影響如圖2所示。工作氣體流量小時，等離子體的體積小，樣品與等離子體作用不充分，所以發射強度小；工作氣體流量大時，可以降低周圍空氣向等離子體中的擴散,發射信號增加，但流量過大時，對等離子體有冷卻作用，使其溫度降低，不利于樣品激發；稀釋作用變大，也使發射強度減弱。本實驗選擇測定Ca、Mg和Na的工作氣流量分別為516mL/min、387mL/min和387mL/min。

2.2.4酸濃度

本實驗以硝酸作為介質，配制標準溶液過程中用到了鹽酸，所以考察了鹽酸和硝酸對Ca、Mg和Na發射強度的影響。HCl濃度在0.1～0.25mol/L時，鈣的發射強度基本恒定；當HCl濃度大于0.1mol/L時，鎂的發射強度基本恒定；HCl濃度對鈉的測定幾乎不產生干擾。HNO3濃度在0.15～0.25mol/L時，鈣的發射強度基本恒定；當HNO3濃度大于0.1mol/L時，鎂的發射強度基本恒定；HNO3濃度大于0.15mol/L時，鈉的發射強度基本恒定。所以，本實驗測定Ca、Mg和Na時選擇HCl的濃度為0.1mol/L，HNO3的濃度為0.15mol/L。

2.2.5共存元素

在最佳實驗條件下，各被測元素的濃度均為1.0mg/L時，考察共存元素的干擾情況。結果表明，0.5～2倍的Mg2+、0.2～2倍的Na+不干擾鈣的測定。10～500倍的Ca2+、0.2～5倍的Na+不干擾鎂的測定。10～100倍的Ca2+、0.5～5倍的Mg2+對鈉的測定沒有干擾。

2.3 線性范圍、檢出限和精密度

Ca、Mg、和Na的線性范圍分別為0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L；檢出限分別為0.92、0.36和0.75μg/L，相對標準偏差分別為0.01%、0.24%、0.41%。

2.4 微波消解最佳條件的考察

奶粉用量均為0.3 g，并在樣品中加入4.0mL 68%的HNO3和1.0mL 30%的H2O2，分三步進行消解，通過多次實驗得到最佳消解程序，如表1所示。

2.5 樣品分析

按1.2.1的方法對樣品進行預處理，然后引入

表1 微波消解奶粉樣品最佳程序

MPT-AES進行測定，測定結果列于表2。

表2 奶粉中鈣、鎂、鈉測定結果

3 結論

393.4 nm、279.6 nm、588.9 nm分別為測定鈣、鎂、鈉的最佳分析譜線，80W為測定各元素的最佳微波功率，1023mL/min、1547mL/min和1314mL/min為測定Ca、Mg和Na含量的最佳載氣流量，測定Ca、Mg和Na的工作氣流量分別為516mL/min、387mL/min和387mL/min。測定Ca、Mg和Na時選擇HCl的濃度為0.1mol/L，HNO3的濃度為0.15mol/L，Ca、Mg、Na質量濃度的檢出限分別為0.92μg/L、0.36μg/L、0.75μg/L，線性范圍分別為0.02～6mg/L、0.02～9mg/L、0.02～4mg/L，RSD(n=6)≤0.41%。微波消解的最佳步驟分為三步，每步的恒壓時間分別為10min，恒壓值分別為0.5MPa，微波功率分別為400W。對三種奶粉樣品中的鈣、鎂、鈉元素含量進行了測定，回收率在95.6%～102.8%。

用微波消解法進行奶粉樣品的預處理，制樣時間大大減少，提高了工作效率，而且減少了環境污染和元素損失，改善了分析工作者的工作環境，使用微波等離子體炬原子發射光譜法與微波消解技術相結合用于測定奶粉樣品中的微量元素含量，方法操作簡便、快速且儀器自動化程度高，是一種用于測定奶粉樣品中微量元素含量的切實可行的方法。

［1］楊亞玲，楊光宇，尹家元.褪色光度法測定痕量銅[J].理化檢驗化學分冊，2000，36(6)：279～280.

［2］劉立行，馬繼平，于智明.乳化法－火焰原子吸收光譜法測定奶粉中的Fe、Zn、Mg[J].化學世界，1998，39(10)：653～656.

［3］代春吉，董文賓.微波消解在測定食品中微量元素的應用[J].檢測技術，2005，(12)：64～66.

［4］李仕輝，郭金波.微波消解技術與應用[J].科技資訊，2007，(33)：227.

［5］張丹，李麗華，張金生.MPT-AES測定奶粉中的三種微量元素[J].遼寧石油化工大學學報，2005，25(1)：30-32.

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.02.020

O657.3

A

1008-1267（2011）02-0049-03

2010-11-02