?微波等離子體原子發射光譜儀測定食品中的鋁含量?

摘 要：研究了微波消解、干法消解和濕法消解3種前處理方法對微波等離子體原子發射光譜法測定食品中鋁含量的影響，檢測了定容試劑、定容酸度對測定結果的影響，分析了Pb2+等11種離子對該檢測方法鋁發射強度的干擾。結果表明：微波消解和濕法消解以硝酸定容較適宜，而干法消解應選擇硫酸定容，溶劑的酸度以1 %較合適;Pb2+等11種離子對測定結果無干擾。同時，該方法的檢出限為0.007 4 mg/L，RSD為1.3 %～

2.0 %，線性范圍0.05～1.60 mg/L，微波消解、干法消解和濕法消解的加標回收率分別為96.0%～97.8%、94.9%～95.2%和101.7%～103.4%。這表明微波等離子體原子發射光譜法測定食品中的鋁含量是一種簡單、便捷、可靠的分析方法。

關鍵詞：微波等離子體原子發射光譜儀;鋁;食品檢測

中圖分類號：TS201.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）01-0093-03

Determination of Aluminium Content in Food by Microwave Plasma Atomic Emission Spectrometer

JIANG Chun-yi，ZHOU Ji，REN Hong-ying，JIANG Wei-dong，TAN Xiao-lin，

ZHOU Chao，YANG Xiao-hong

（Food Quality and Safety Supervision Inspection Center of Yongzhou， Yongzhou 425000， PRC）

Abstract：This paper studied the response of using the microwave plasma atomic emission spectrometer to determine the aluminium in food after digestion by different method which contains microwave digestion， dry digestion and wet digestion. It determined influence that the fixed volume reagent and the acidity of the fixed volume on the results， also the effects of 11 concomitant elements， such as Pb2+， on determination of aluminum were studied. The results showed that nitric acid was suitable for microwave digestion and dry digestion， while sulfuric acid was suitable for wet digestion and the acidity of solvent was determined by 1%. 11 kinds of concomitant elements， such as Pb2+， have no interference to the results of determination. Meanwhile， the detection limit of aluminum is 0.007 4 mg/L， relative standard deviation of determination is 1.3%-2.0 %. The linear range is 0.05-1.6 mg/L. standard addition recoveries of microwave digestion： 96.0%-97.8%， dry digestion： 94.9%-95.2%， wet digestion： 101.7%-103.4%， which show that this is a simple， convenient and reliable method to determine the aluminum in food.

Key words：MP-AES; aluminum; food inspection

鋁是一種廣泛存在的元素，但鋁不是人體所必需的微量元素，研究表明長期攝入鋁元素會對人體造成系列損害[1-3]。聯合國糧農組織和世界衛生組織聯合食品添加劑專家委員會把鋁的每周可容忍攝入量暫定為1 mg/kg[4]。食品中鋁超標主要是由于加工過程中違規使用或濫加含鋁添加劑造成的，特別是膨化食品、面制食品中鋁含量通常較高。目前，主要采用比色法、電感耦合等離子體質譜法（ICP-AES法）、石墨爐原子吸收光譜法以及一些改進后的方法[5-10]來檢測食品中的鋁含量。

微波等離子體原子發射光譜儀（MP-AES）是一個全新的原子光譜儀，是基于等離子體源的原子發射光譜，測量范圍從百分含量到納克級，還可以覆蓋原子熒光的測量范圍。采用該方法測定常規元素和氰化物元素時可用高純氮氣或直接分離空氣中的氮來運行，極大地節約了分析成本，除電源外，無昂貴和危險氣源、循環水等，綠色環保，安全可靠，操作簡單、快速、線性范圍寬。

一直以來，市場上米粉、糕點等小作坊較多，監管困難，非法添加濫用鋁食品添加劑的事件時有發生。因此，筆者以地方食品如米粉、面制食品、糕點、膨化食品等為研究對象，通過優化試驗條件，利用MP-AES測定食品中鋁含量，擬建立一種簡單、快速測定食品中鋁含量的新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗主要試劑有硝酸（CNW）、鹽酸（國藥優級純）、硫酸（國藥優級純）、高氯酸（國藥分析純）。主要儀器設備有MP-AES（安捷倫4100）、氮氣發生器（氮氣純度99.9%，ZR-3）、全自動微波消解儀（CEM，Mars6）、趕酸器（博通09C20）、智能馬弗爐（長沙開元儀器，SF-MF6100）、萬用電爐（常規儀器）、溫控電熱板（常規儀器）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理方法 （1）微波消解。稱取固體樣品約0.500 g（精確至0.001 g，下同）于消解罐中，加入10 mL硝酸，加蓋預消解15 min或過夜，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在石墨趕酸器上，設置溫度150 ℃加熱，趕酸至近1 mL，用1 %的硝酸定容至50 mL，混勻備用。同時做空白試驗。（2）濕法消解。稱取固體樣品約0.500 g于玻璃燒杯中，加入20 mL硝酸-高氯酸（體積比9︰1）混合溶液，于電熱板上消解，消解過程中消解液若變棕黑色，可適當補加少量混合酸，直至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色，冷卻，用1 %硝酸定容至50 mL，混勻備用。同時做空白試驗。（3）干法消解。稱取固體樣品約0.500 g于石英坩堝中，將坩堝至于萬用電爐上碳化至無煙，再將其置于600 ℃的馬弗爐中灰化4 h，冷卻。若灰化不徹底有黑色炭粒，則冷卻后滴加少許硝酸濕潤，再在電熱板上干燥后，移入馬弗爐中繼續灰化成白色灰燼，冷卻取出，加入20%硫酸2.5 mL加熱至微沸，并保持15 min。并用水定容至50 mL，混勻備用。同時做空白試驗。

1.2.2 定容酸度及試劑的選擇 根據1.2.1中樣品的前處理方法處理已確知其鋁含量的同一樣品，分別以硝酸、硫酸、鹽酸3種試劑在濃度梯度為0.5%、1.0%、2.0%、4.0%的條件下定容至50 mL?；靹蛏蠙C測定。

1.2.3 方法特性研究 （1）檢出限。配置濃度C為近空白（0.05 mg/L）的標準溶液，平行測定11次，分別計算其信號強度的平均值、標準偏差SX，通過公式計算其方法檢出限。（2） 線性范圍。配置不同濃度的鋁標準溶液，在最佳試驗條件下進行測定，以確定其線性范圍。（3）精密度。在干法、濕法、微波消解的前處理方法下，分別平行測定7組已知鋁含量的樣品以評價其方法的精密度。

1.2.4 干擾離子的測定 在選定的工作條件下，在鋁濃度為1.0 mg/L的標準溶液中添加2.0 mg/L的共存離子Pb2+、Cd2+、Cr3+、Ag+、Sb3+、Hg2+、Li+、Mo2+、Sn3+、Se2+、Sr2+，以確定其干擾元素。

1.2.5 樣品的測定 分別用1.2.1中不同的前處理方法處理樣品，在泵速15 r/min、霧化器壓力240 kPa、觀察位置0、提升時間15 s、穩定時間15 s、分析譜線波長396.152 nm的工作條件下進行加標回收試驗。

2 結果與分析

2.1 定容試劑的選擇

考察了微波、干法和濕法3種前處理方式下，分別以1.0 %的硝酸、硫酸、鹽酸定容的結果的精密度和準確度，結果見圖1。由圖1可知，干法消解使用1 %硫酸作為定容試劑效果最理想，而定容試劑對濕法消解和微波消解的影響不大。因此，微波和濕法選擇以硝酸定容，干法選擇以硫酸定容。

2.2 酸度的影響

考察了硝酸、硫酸的酸度對測定精密度和準確度的影響，結果表明，當硝酸（硫酸）的濃度為1.0 %～

4.0 %時，其發射強度基本恒定。因此將溶劑的酸度定為1 %。

2.3 方法特性研究

配置鋁離子濃度為0.05～1.60 mg/L的標準溶液進行測定，繪制標準工作曲線。在此濃度范圍內鋁元素濃度與發射強度呈現良好的線性關系，鋁的回歸方程y=7 374.8x-103.19，相關系數R2=0.999 8。配置濃度為近空白（0.05 mg/L）的標準溶液，平行測定11次，通過公式計算得到該方法的檢出限為0.007 4 mg/L。

對已知鋁含量的樣品分別以干法、濕法和微波處理，平行測定7組，結果顯示，該方法的精密度良好，微波消解、干法消解和濕法消解檢測結果的相對標準偏差（RSD）分別為2.0%、1.3%和1.9%。

2.4 干擾離子的測定

在最佳試驗條件下，測定鋁的濃度為1.0 mg/L和2倍濃度以下的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Ag+、Sb3+、Hg2+、Li+、Mo2+、Sn3+、Se2+、Sr2+離子，結果如表1所示，兩者間的相對誤差小于5 %，表示干擾離子不影響試驗，這些離子對測定不造成干擾。

2.5 樣品測定

由表2可知，樣品的測定值與認定值一致，包子和油條中鋁含量的加標回收率在94.9 %～ 103.4 %之間。在最佳試驗條件下用工作曲線法測定了永州市本地的（主要集中在各高校、中小學以及幼兒園附近早餐店）一些包子、饅頭、油條、蛋糕以及干濕米粉等鋁殘留高風險樣品中的鋁含量（樣品調查基數為100批次），經統計鋁殘留不合格率約為11.0 %。

3 結 論

鋁是廣泛存在的重金屬元素，食品中對鋁污染的監控對人體健康至關重要。試驗結果表明，微波等離子體原子發射光譜法用于測定食品中鋁含量，在99.9%純度氮氣以及少量氬氣用量的條件下，具有良好的精密度和準確度，檢出限為0.007 4 mg/L，RSD為1.3 %～2.0 %，線性范圍0.05～1.60 mg/L，微波消解、干法消解和濕法消解的加標回收率分別為96.0%～97.8%、94.9%～95.2%和101.7%～103.4%。同時，該方法簡便、省時、可靠，可用于各種實際樣品中鋁殘留量的測定。

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