微波消解-比色法測定食品中的鋁

譚亞男，馬偉，陸陽

四川省食品藥品檢驗檢測院（成都 610097）

鋁是一種常量金屬元素，食品中大量的鋁主要來自食品添加劑。長期超量攝入鋁會對健康產生嚴重影響，造成神經功能紊亂、生物酶活性降低、免疫系統抑制等不良后果。目前國家標準中采用分光光度法測定含鋁食品添加劑的食品，該法容易受到環境、試劑及容器的污染，標準曲線線性、樣品測定平行性和重復性不易保證。此次試驗采用微波消解法消解樣品，溶液在塑料離心管內顯色，易控制測定時間，可以用于日常工作中含鋁食品添加劑的食品的批量檢驗。樣品消解溶液還可以用于ICP-MS、ICP-OES、原子吸收光譜儀等儀器，節省了試劑用量，減輕了檢測人員工作量。

1 試劑及標準溶液

1.1 試劑

鹽酸溶液（1+1）、硫酸溶液（1%）、對硝基苯酚乙醇溶液（1 g/L）、氨水溶液（1+1）、硝酸溶液（2+98）、乙醇溶液（1+1）、鉻天青S溶液（1 g/L）、Triton X-100溶液（3%）、CPB溶液（3 g/L）、乙二胺溶液（1+2）、乙二胺-鹽酸緩沖溶液（pH 6.7～7.0）、抗壞血酸溶液（10 g/L）。

1.2 標準溶液的配制

鋁標準溶液：Al單元素標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心，批號GSB 04-1713-2004，唯一標識17A032-4，標準值1 000 mg/L，有效期至2019年11月5日。

鋁標準使用液（1.00 mg/L）：準確吸取0.10 mL鋁標準溶液（1 000 mg/L），置于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5%）稀釋至刻度，混勻。

2 儀器與設備

分光光度計（Evolution201，Thermo）；趕酸器（BHW-09A16，博通）；天平（CPA225D，Sartious）；微波消解儀（PRO 48MF，AntonPaar）；50 mL塑料離心管（Lab Serve）。

3 分析方法

3.1 試樣制備

微波消解：稱取0.3 g固體樣品（面制品等樣品粉碎均勻后，取約30 g置85 ℃恒溫干燥箱中干燥4 h）于微波消解內罐中，加入7 mL硝酸，于120 ℃預消解20 min后放涼，旋緊罐蓋，微波消解（消解條件見表1）。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，將消解罐放在控溫電熱板上，于160 ℃加熱約60 min趕酸至約0.5 mL，用去離子水將消解液轉入25 mL容量瓶中，再洗滌消解罐3次，洗液合并于容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻備用，同時做空白試驗。

表1 樣品消解儀參考條件

3.2 顯色反應及比色測定

分別吸取1.00 mL（V2）試樣消化液、空白溶液分別置于50 mL離心管中，加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。另取7支50 mL離心管，分別加入0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 mL鋁標準使用溶液（該系列標準溶液中鋁的質量分別為0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 μg），并依次向各管中加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。

向標準管、試樣管、試劑空白管中滴加1滴對硝基苯酚乙醇溶液，混勻，滴加氨水溶液至淺黃色，滴加硝酸溶液至黃色剛剛消失，再多加1 mL，加入1 mL抗壞血酸溶液，混勻后加3 mL鉻天青S溶液，混勻后加1 mL Triton X-100溶液、3 mL CPB溶液、3 mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液，加水定容至25.0 mL，混勻，放置40 min。

在620 nm波長處，用1 cm比色皿以空白溶液為參比測定吸光度。以標準系列溶液中鋁的質量為橫坐標，以相應的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。根據試樣消化液的吸光度與標準曲線比較定量。

4 結果與討論

4.1 微波消解條件的選擇

試驗中分別取了油條、粉絲、饅頭等樣品（0.3～0.5 g）微波消解，7 mL硝酸可以消解完全，不需要加入硫酸、雙氧水、高氯酸、氫氟酸等其他酸溶液，降低了溶劑污染的概率，減少了試驗操作步驟。同時單純的硝酸體系，對后續試驗操作中pH的調節有利，保證了樣品的平行性。

4.2 容器的選擇

食品中鋁元素屬于微量元素分析，在實驗操作中很容易受到環境、試劑及容器的污染，避免使用玻璃器皿。若使用玻璃容器，均需以硝酸（1+5）浸泡24 h以上，用自來水反復沖洗，最后用純水沖洗晾干后方可使用。試驗中發現采用國標中的玻璃比色管，需要提前泡酸清洗，操作復雜，效果不佳。改用50 mL PE塑料離心管，可以有效地避免玻璃器皿帶入的污染，不需泡酸，使用前只需要用2%硝酸溶液清洗一次，去離子水清洗一次即可。

4.3 試劑的選擇

國標中為避免試劑污染，硫酸、鹽酸、氨水、乙醇均采用超純試劑。實際試驗發現，若采用分析純試劑，空白管顯色后為淡黃色，說明試劑中鋁含量不高，可以用分析純試劑代替優級純試劑，通過扣除空白的方式排除試劑干擾。

4.4 線性考察

標準溶液中鋁的含量分別為0，0.50，1.50，2.00，3.00，4.00和5.00 μg，以相應的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，相關系數為0.999 4，線性良好。重復試驗20次，相關系數均能保持在0.999 0～0.999 9范圍內。

圖1 標準曲線

4.5 方法檢出限

重復測定11次試劑空白溶液，求得標準差。計算得到方法檢出限為0.5 mg/kg。

4.6 方法精密度

分別精密稱取1#，2#和3#粉絲樣品各6份，進行方法精密度試驗，結果見表2。該方法RSD%均小于10%，符合國標規定要求。

表2 精密度試驗結果

4.7 加標回收試驗

取2#粉絲樣品做回收率試驗，添加水平為20，40和60 mg/kg，計算加標回收率。結果見表3。

4.8 與國標方法結果比較

分別用該法和國標法測定6份樣品中鋁的含量，結果見表4。經SPSS 23軟件統計學處理、F檢驗（方差齊性檢驗），得到Sig=0.074＞0.05，即兩組數據的方差無顯著性差異。統計量t值=0.942，查表得t0.05(5)=2.57＞t值，所以兩組數據無顯著性差異。從兩組數據的標準差S比較，該方法S值更小，數據更靠近準確值，故根據該方法測定的數據優于國標法。

表3 回收率試驗結果（n=3）

表4 兩種測定方法的比較

4.9 顯色時間的考察

鋁和鉻天青S產生藍綠色的四元膠束不穩定，顯色放置40 min后需盡快測定，放置70 min后吸光度降低2.5%，放置160 min后吸光度降低20%，放置10 h后顏色基本褪去。若采用玻璃比色管反應，吸光度降低更快。

4.10 試驗試劑配制關鍵點

（1）氨水易揮發，應盡量現用現配。配制好的氨水溶液應密封保存。

（2）Triton X-100為黏稠液體，吸取時注意慢吸慢放，保證體積的精確。加水定容時，注意沿容器壁緩慢加入，否則易產生氣泡影響定容。Triton X-100溶解較慢，振搖易產生氣泡，可通過超聲的方式加速溶解。

（3）乙二胺-鹽酸緩沖溶液配制過程中會產生大量熱量和濃煙，需在通風櫥操作。加入時劇烈放熱，采取少量多次的方式攪拌加入乙二胺和鹽酸溶液。配制好的緩沖液呈無色至淡黃色。緩沖液密封保存可在2個月內使用，但每次使用前都應測定pH，若超過使用范圍需再次調節。

（4）顯色反應過程中，每份樣品溶液pH不同，需要的氨水溶液和硝酸溶液不同。注意滴加氨水溶液及硝酸溶液時，每加入一滴都需混勻，等待產生顏色變化。

5 結論

采用微波消解法消解樣品，樣品消解液酸度相對固定，采用塑料離心管作容器，試驗過程中使用了更常見易得的分析純試劑，在顯色反應40 min后盡快測定吸光度，方法檢出限可以達到為0.5 mg/kg。在0～5 μg/25 mL范圍內，線性相關大于0.999 0，RSD小于8%（n=6）。加標濃度在20～60 mg/kg范圍內，回收率為95.5%～101.1%，與原方法比較，結果無明顯差異，利于批量測定。同時該溶液還可以用于國標中多種儀器的測定以及其他金屬元素的聯測。