不同前處理方法及顯色體系測定面制食品中鋁含量的方法比較

□ 路 丹 譜尼測試集團股份有限公司

鋁是人體非必需微量元素，食品中使用的含鋁添加劑是人類膳食鋁暴露的主要來源[1]。長期攝入過量的鋁會損傷人的大腦，毒害神經和骨髓，導致癡呆，還可能出現貧血、骨質疏松等疾病[2-3]。WHO/FAO于1989年就正式將鋁確定為食品污染物加以控制，提出人體鋁的暫定每周允許攝入量為7 mg/kg BW[4]。2011年6月，在JECFA的第74次大會上，將鋁的暫定每周耐受攝入量（PTWI）修訂為2 mg/kg BW。

目前，舊國家標準法[5]測定面制品中鋁含量是三元顯色體系顯色，而新國家標準法[6]測定面制品中鋁含量是四元顯色體系顯色。近年來文獻報道有關面制品鋁含量測定的前處理方法有硝酸-高氯酸消化[7]、硝酸-硫酸消化[8]、干法消化[9]等，顯色體系有鋁三元顯色體系和鋁四元顯色體系[10]，各種方法都有其優缺點。本文對比了不同前處理方法及不同顯色體系對測定面制食品中鋁含量的影響，總結了樣品處理過程及顯色過程的一些經驗，探討了不同處理技術的優缺點，對提供鋁的檢測水平有一定幫助。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

硝酸（優級純）、高氯酸（優級純）、硫酸（優級純）、鹽酸（優級純）、冰乙酸（優級純）、乙酸鈉、乙二胺、聚乙二醇辛基苯醚、鉻天青S、溴化十六烷基三甲胺、溴代十六烷基吡啶、抗壞血酸、鋁標準溶液（1 000 μg/mL），鋁標準使用液（1.0 μg/mL，由鋁標準溶液逐級稀釋而成）。

分析天平（感量0.000 1 g）、紫外/可見分光光度計、恒溫干燥箱、酸度計（±0.1pH）。所用玻璃儀器均需以硝酸（1+4）浸泡過夜，用水反復沖洗，最后用去離子水沖洗干凈備用。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理

1.2.1.1 硝酸-高氯酸濕法消化

精確稱取經85 ℃干燥4 h后樣品1.0 g左右，置于錐形瓶中，加數粒玻璃珠，加10～15 mL硝酸-高氯酸（5+1）混合液，置電熱板上緩緩加熱至消化液無色透明，并出現大量高氯酸煙霧，取下錐形瓶，加入0.5 mL硫酸，再置電熱板上適當升高溫度加熱除去高氯酸，加10～15 mL水，加熱至沸，冷卻后用水定容至50 mL容量瓶（保證試樣溶液中含1%硫酸）中，同時做消化空白。

1.2.1.2 硝酸-硫酸濕法消化

精確稱取經85 ℃干燥4 h后樣品1.0 g左右，置于錐形瓶中，加數粒玻璃珠，加入10 mL硝酸、0.5 mL硫酸，在電熱板上加熱。若變棕黑色，再補加硝酸消化，直至管口冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色，冷卻，用水轉移定容至50 mL容量瓶，混勻備用，同時做試劑空白試驗。

1.2.1.3 干法消化

精確稱取經85 ℃干燥4 h后樣品1.0 g左右，置于瓷坩堝中，在電熱板上慢慢炭化至不再冒煙，于馬弗爐550℃灰化4 h，冷卻后用1%的硫酸定容至50 mL（保證試樣溶液中含1%硫酸），同時做消化空白。

1.3 顯色測定

1.3.1 三元絡合體系顯色測定

吸取1.0 mL消化好的試樣、空白溶液，置于25 mL比色管中。向試樣管和試劑空白管依次加入8.0 mL乙酸-乙酸鈉緩沖液、1.0 mL 10g/L抗壞血酸溶液，混勻；加2.0 mL 0.2 g/L 溴化十六烷基三甲胺溶液，混勻；再加2.0 mL 0.5 g/L鉻天青S溶液，搖勻后，用水稀釋至刻度。室溫放置20 min后，用1 cm比色杯于分光光度計上，以零管調零點，于640 nm波長處測其吸光度，繪制標準曲線比較定量。

1.3.2 四元絡合體系顯色測定

吸取1.0 mL消化好的試樣、空白溶液，置于25 mL比色管中，加水至10 mL刻度。向試樣管和試劑空白管中滴加1滴對硝基苯酚乙醇溶液（1 g/L）,混勻，滴加氨水溶液（1+1）至淺黃色，滴加2.5%硝酸溶液至黃色剛剛消失，再多加1.0 mL，加入1.0 mL 10 g/L抗壞血酸溶液，混勻后加2.0 mL 1g/L鉻天青S溶液，混勻后加1.0 mL 3%Triton X-100溶液、3.0 mL 3g/L CPB溶液、3.0 mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液，加水定容至25.0 mL，混勻，放置40 min，于620 nm波長處測其吸光度，繪制標準曲線比較定量。

1.4 標準曲線系列

1.4.1 三元絡合體系標準曲線

吸取0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL鋁標準使用液（相當于含鋁0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 μg）分別置于25 mL比色管中，依次向各管中加入1.0 mL 1%的硫酸溶液，向標準管中依次加入8.0 mL乙酸-乙酸鈉緩沖液、1.0 mL 10 g/L抗壞血酸溶液，混勻；加2.0 mL 0.2g/L 溴化十六烷基三甲胺溶液，混勻；再加2.0 mL 0.5 g/L鉻天青S溶液，搖勻后，用水稀釋至刻度。室溫放置20 min后，用1 cm比色杯于分光光度計上，以零管調零點，于640 nm波長處測其吸光度，以標準系列溶液中鋁的質量為橫坐標，以相應的吸光值為縱坐標繪制標準曲線。

1.4.2 四元絡合體系標準曲線

吸取0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL鋁標準使用液（相當于含鋁0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 μg） 分 別置于25 mL比色管中，依次向各管中加入1.0 mL 1%的硫酸溶液，加水至10 mL刻度。向標準管中依次滴加1滴對硝基苯酚乙醇溶液（1 g/L）,混勻；滴加氨水溶液（1+1）至淺黃色，滴加2.5%硝酸溶液至黃色剛剛消失，再多加1.0 mL，加入1.0 mL 10g/L抗壞血酸溶液，混勻后加2.0 mL 1g/L鉻天青S溶液，混勻后加1.0 mL 3% Triton X-100溶液、3.0 mL 3g/L CPB溶液、3.0 mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液，加水定容至25.0 mL，混勻，放置40 min，于620 nm波長處測其吸光度，以標準系列溶液中鋁的質量為橫坐標，以相應的吸光值為縱坐標繪制標準曲線。

1.5 結果計算

式中：X為試樣中鋁的含量（mg/kg）；m1為測定用試樣消化液中鋁的質量（μg）；m0為空白溶液中鋁的質量（μg）；V1為試樣消化液總體積（mL)；V2為測定用試樣消化液體積（mL)；m為試樣稱樣量（g）。

2 實驗結果及討論

2.1 鋁含量的標準曲線

以吸光度A對溶液c進行線性回歸，測得鋁的三元絡合體系標準曲線為 A=0.05c-0.010 9，r2=0.992 7；測得鋁的四元絡合體系標準曲線為A=0.152 5c-0.022 1，r2=0.997 6。

2.2 精密度試驗

對兩份不同的樣品用以上不同的消化方法及顯色體系進行測定，分別求出試樣中鋁的含量，結果見表1。

由表1縱向可以看出三元絡合體系中硝酸-高氯酸消化法的精密度為5.1%和3.6%，硝酸-硫酸消化法的精密度為4.1%和2.5%，干法消化法的精密度為2.6%和2.4%；四元絡合體系中硝酸-高氯酸消化法的精密度為2.2%和2.2%，硝酸-硫酸消化法的精密度為2.7%和2.0%，干法消化法的精密度為2.3%和1.3%；橫向可以看出硝酸-高氯酸消化法在三元絡合體系的精密度為5.1%和3.6%，在四元絡合體系的精密度為2.2%和2.2%，硝酸-硫酸消化法在三元絡合體系的精密度為4.1%和2.5%，在四元絡合體系的精密度為2.7%和2.0%，干法消化法在三元絡合體系的精密度為2.6%和2.4%，在四元絡合體系的精密度為2.3%和1.3%。

表1 不同前處理方法及顯色系統測定結果

2.3 準確度試驗

對以上兩份樣品在不同的消化方式及顯色體系下進行6平行加標回收實驗，結果見表2。

由表2縱向可以看出三元絡合體系中硝酸-高氯酸消化法的回收率范圍為93.2%～103.9%，硝酸-硫酸消化法的回收率范圍為86.8%～97.9%，干法消化法的回收率范圍為88.8%～97.0%；四元絡合體系中硝酸-高氯酸消化法的回收率范圍為94.0%～104.3%，硝酸-硫酸消化法的回收率范圍為89.2%～98.4%，干法消化法的回收率范圍為90.0%～98.2%。橫向可以看出硝酸-高氯酸消化法在三元絡合體系的回收率范圍為93.2%～103.9%，在四元絡合體系的回收率范圍為94.0%～104.3%，硝酸-硫酸消化法在三元絡合體系的回收率范圍為86.8%～97.9%，在四元絡合體系的回收率范圍為89.2%～98.4%，干法消化法在三元絡合體系的回收率范圍為88.8%～97.0%，在四元絡合體系的回收率范圍為90.0%～98.2%。

表2 不同前處理方法及顯色系統測定結果

2.4 討論

2.4.1 溶液pH值影響

不同的緩沖溶液及酸度對鋁的測定有很大影響，若溶液pH控制不當，顯色時就不能生成穩定的絡合物，導致檢測結果不準確，尤其是濕法消化中，酸殘留對結果影響更大，而干法消化避免了樣品前處理中酸殘留對結果的影響。不同的緩沖液導致了顯色時不同的酸度，在三元顯色系統中，由乙酸-乙酸鈉緩沖液來調節溶液顯色酸度，在四元顯色體系中，由乙二胺-鹽酸緩沖溶液來調節溶液顯色酸度，從顯色結果來看，乙二胺-鹽酸緩沖液對顯色更穩定一些。

2.4.2 不同消化方法的影響

本實驗采用了三種不同的消化方式，硝酸-高氯酸消化法中，高氯酸是否趕凈較難控制，對顯色時溶液酸度的影響較大；硝酸-硫酸消化法中，雖然避免了高氯酸殘留的問題，但是相比較來說消化時間長，酸消耗量大；干法消化法中避免了酸的殘留對顯色時溶液酸度的影響，且耗酸少，操作簡便。

2.4.3 不同顯色體系顯色時間的影響

在實驗過程中發現，三元顯色體系顯色時間較快，一般在20 min即可顯色完全，但是穩定性較差，不能長時間放置，而四元顯色體系顯色時間較慢，但是顯色后穩定好。故三元絡合體系選擇在20 min后比色，四元絡合體系選擇在40 min后比色。

2.4.4 鉻天青S用量的影響

顯色劑用量會影響顯色效果，一般應略過量，但量過大空白會增大，通過實驗結果驗證，本實驗選用2.0 mL的鉻天青S溶液顯色。

3 結論

由實驗結果表明，以上幾種處理方法均適用于面制食品中鋁含量的檢測，但在相同的絡合體系中，硝酸-高氯酸消化檢測結果較高，干法消化次之；在硝酸-高氯酸消化中，高氯酸殘留對顯色有影響，且高氯酸有引起爆炸的危險；硝酸-硫酸消化法中，雖然精密度較硝酸-高氯酸消化結果高，但耗酸量大，費時費力；干法消化簡單、方便，酸消耗量小，操作更加安全，精密度與準確度都能達到要求，且與濕法消化結果相差不大，精密度較高。在相同前處理條件下，四元絡合體系較三元絡合體系顯色穩定，且精密度與準確度均較高。在面制食品鋁的測定方法中，采用干法消化的四元顯色體系測定面制品中鋁的方法更加簡便、安全，易于操作。

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