間斷化學分析儀測定礦泉水中偏硅酸含量

李郁

（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

偏硅酸是人體皮膚、關節組織中必需的化合物，具有良好的軟化血管的功能，可使人的血管壁保持彈性[1]，經常飲用含偏硅酸的礦泉水有益人體健康，因此，人們尋找和開發含偏硅酸的礦泉水逐漸增多。偏硅酸是礦泉水中的重要特征性指標之一，GB 8537—2018《食品安全國家標準 飲用天然礦泉水》中，偏硅酸含量是飲用天然礦泉水的界限指標之一[2]。

礦泉水中偏硅酸的測定方法主要有硅鉬黃、硅鉬蘭比色分析法，目前廣泛采用的是硅鉬黃比色法，該法具有線性范圍寬、操作簡單等優點，但是，也存在受到溫度時間影響較大的缺點。在GB 8538—2016標準關于硅鉬黃比色法的方法中，對被測樣品在不同溫度下的放置時間有不同的要求，同時對測量吸光度的時間也有規定（15 min以內）[3]。標準中的上述要求在被測樣品數量眾多及溫度高的情況下，給測試工作帶來了困難，由于人工比色的各項操作及清洗比色皿等均需要一定的時間，如此就可能使稍遲測定的樣品的測定結果產生較大誤差。

間斷化學分析儀工作原理實際上是間隔流動比色分析，可對樣品進行間斷式的測量。該儀器可代替傳統的手工分光光度比色法，由儀器軟件設定測定參數后控制儀器的取樣，加溶劑顯色劑，自動控溫，自動連續測定，測定速度最高可達每小時120個樣品，適用于大批量樣品的分析。與傳統的分光光度計相比，有重復性好、需要樣品量和試劑少及精確度更高、成本更低，無需更換模塊，可分析指標多且速度更快，擴展性更好[4,5]等優點。

本文建立了間斷化學分析儀測定礦泉水中偏硅酸的檢測方法，分析了該方法的線性、重復性、加標回收率等指標，結果表明該方法具備自動化程度高、準確性、重復性好的特點，將測試結果與GB 8538—2016中的硅鉬黃方法結果進行比較，兩法檢測結果的相對偏差＜5%。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

間斷化學分析儀，Cleverchen 380，德國Dechem-Tech.Gmbh公司。

1.2 材料與試劑

檢測用樣品為市場上隨機購買的礦泉水樣品。

鹽酸溶液（1+1），鹽酸溶液（1+3）；鉬酸銨（100 g/L)；草酸溶液（70 g/L)；二氧化硅標準溶液[1000 mg/L，GSB04-1752-2004（b）]；二氧化硅標準工作溶液（20.0 mg/L)（二氧化硅標準溶液1.00 mL，用水稀釋定容至50 mL）。

1.3 試驗方法

1.3.1 儀器參數設定

在間斷化學分析儀的軟件中設定好偏硅酸測定程序的通用參數：

⑴ 濾光片（即測定波長）：420 nm；

⑵ 樣液及試劑加入量：樣液（樣品及標準工作溶液）300 μL；試劑R1[鹽酸溶液（1+3）10μL]；試劑R2[鉬酸銨溶液（20μL）]；試劑R3[（草酸溶液（10μL）]。

⑶ 反應時間：試劑R1和樣液混勻后隨即加入試劑R2，反應240 s后測定吸光度；

⑷ 標準溶液自動稀釋模式：設置比例為1∶1、1∶2、1∶4、1∶8、1∶16；即顯色時標準溶液（二氧化硅）濃度分別為20.0、10.0、5.00、2.50、1.25 mg/L。轉化為偏硅酸濃度需要乘以換算系數1.30。

⑸ 由于不少礦泉水濃度較高，其吸光度有可能會超過標準曲線測量范圍，因此，設置在超過曲線測試范圍后，儀器自動將樣品按1∶2或者1∶4進行稀釋，即取樣品和蒸餾水以體積1∶1或者1∶3進行稀釋后測試。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

按試驗方法測試后，該方法在偏硅酸質量濃度為0~26.0 mg/L下呈良好線性關系；以濃度（mg/L）為橫坐標；吸光度值為縱坐標繪制線性回歸方程；回歸方程為：y= 0.0107x+0.0062，相關系數為0.9997。

2.2 重復性試驗

對同一樣品平行測定6次，取5個濃度水平不一樣的樣品進行測試。結果見表1。

表1 重復性試驗結果

2.3 回收率試驗

在2.2中測試的3個不同水平濃度的礦泉水樣中加入二氧化硅標準溶液，進行回收率測試，結果見表2。加標回收率在96.9%~101.0%之間。

表2 H2SiO3回收試驗結果

2.4 與國標方法進行對比。

在2.2中測試的5個不同水平濃度的礦泉水樣用國標方法分別獨立進行測試，結果見表3。數據表明2種方法檢測結果相對偏差＜5%。

表3 本法測定礦泉水中偏硅酸含量及與國標法的結果對比單位：mg/L

3 結論

本文建立的應用間斷化學分析儀測定礦泉水中的偏硅酸含量的檢測方法具有便捷、快速、批量的特點。通過間斷化學分析儀自動進樣分析水中偏硅酸含量，能大大提高檢驗效率，節省了分析測試的人力成本。經過驗證，本法重復性、回收率等指標均有滿意的結果，將本法測試結果與GB 8538—2016方法結果進行比較，兩種方法檢測結果偏差小。對于偏硅酸這種對吸光度值測定時間有限制的項目，本方法對大批量樣品的檢測比人工自行檢測具備更高的準確性，在水文環境分析和礦泉水產品檢測上具備有著重要意義。