鹽酸超聲浸提法快速測定食品中鈉含量

馬蓓蓓，賈萍，左桂卿，肖承恩，張楠

1. 青島誠譽(yù)食品檢測有限公司（青島 266000）；2. 青島黑盾防護(hù)科技有限公司（青島 266000）

鈉是維持人體正常生理功能的必需元素，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體水分和維持酸堿平衡，但過量攝入危害身體健康，我國和歐盟、美國、日本等國要求營養(yǎng)標(biāo)簽中需標(biāo)注鈉含量[1-5]。作為必須標(biāo)示的核心營養(yǎng)素，快速準(zhǔn)確的測定食品中鈉含量，對于食品的生產(chǎn)和消費(fèi)有著重要意義。

火焰原子吸收光譜法為GB 5009.91—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測定》中第一法[6]，該法主要的局限性在于樣品前處理復(fù)雜、耗時長且標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍窄[7-8]。日本消費(fèi)者廳在營養(yǎng)成分分析方法中敘述鹽酸抽提法測定食品中鉀、鈉含量[9]，張偉清、王敬等報道鹽酸振蕩浸提法可以替代濕消化法測定鉀、鈣、鎂元素[10-11]，但彭曉霞等[12]利用ICP發(fā)射光譜儀研究鹽酸浸提法測定植物樣品中多種元素時，發(fā)現(xiàn)鹽酸浸提法測定胡楊愈傷組織中的鈉含量結(jié)果偏低，后期對于鹽酸浸提法測定食品中鈉含量的研究鮮有報道。

以3種類型的成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)胡蘿卜、紫菜和奶粉及常規(guī)樣品雞肉制品為待測基體，研究鹽酸超聲提取法測定食品中鈉含量的可行性，并對比分析鹽酸提取法與微波消解法和干式消解法對于鈉含量測定結(jié)果的差異，嘗試突破原子吸收法測定鈉的局限性，尋找確認(rèn)安全、快速、準(zhǔn)確的測定食品中的鈉含量的最佳前處理方法。

1 材料與方法

1.1 主要儀器設(shè)備

AA-7000原子吸收光譜儀（日本島津有限公司）；微波消解儀（美國CEM公司）；箱式電阻爐（山東龍口先科儀器公司）；優(yōu)譜超純水器（成都超純科技有限公司）；超聲清洗機(jī)（深圳潔盟清洗設(shè)備有限公司）。

1.2 試劑和材料

硝酸（≥65%，美國Sigma）；鹽酸（優(yōu)級純，萊陽康德化工）；鈉元素標(biāo)準(zhǔn)溶液[GBW（E）082775，北京壇墨]；脫脂奶粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ERMBD151，歐洲ERM）；胡蘿卜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[GBW 10047（GSB-25），地球物理地球化學(xué)勘察研究所]；紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[GBW 10023（GSB-14），地球物理地球化學(xué)勘察研究所]。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

樣品預(yù)處理參考各成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的作業(yè)指導(dǎo)書，其中胡蘿卜和紫菜于80 ℃烘干4 h后稱取適量樣品于對應(yīng)器皿中，脫脂奶粉在常壓干燥箱102 ℃下烘干至恒重后稱取適量樣品于對應(yīng)器皿中。同時以常規(guī)樣品雞肉制品為待測樣進(jìn)行3種前處理方法的比對試驗，其中微波消解法和鹽酸浸提法雞肉制品的稱樣量為1.000 0 g，干式消解法稱樣量為4.000 0 g。

1.3.2 樣品消解

1.3.2.1 微波消解法

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）試樣于微波消解內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸，于130 ℃加熱預(yù)消解至黃煙冒盡，稍冷后蓋內(nèi)蓋，旋緊外蓋，置于微波消解儀中進(jìn)行消解（消解條件見表1），冷卻后，130 ℃加熱趕酸至近干，用水定容至10 mL，轉(zhuǎn)至塑料離心管備用，同時做空白試驗。

表1 微波消解條件

1.3.2.2 干式消解法

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）試樣于瓷坩堝中，在電爐上加熱炭化至無煙，置于箱式電阻爐中，（525±25）℃灰化4～6 h，若灰化不徹底有黑色炭粒，則冷卻后滴加少量硝酸濕潤，在電熱板上干燥后，移入箱式電阻爐中繼續(xù)灰化至白色灰燼，冷卻至室溫，用少量硝酸溶解后用水定容至10 mL，轉(zhuǎn)至塑料離心管備用。

1.3.2.3 鹽酸浸提法

稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）試樣于聚四氟乙烯試劑瓶中，在胡蘿卜、紫菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中準(zhǔn)確加入100 mL 5%鹽酸溶液，在奶粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中準(zhǔn)確加入40 mL 5%鹽酸溶液，稱取1.000 0 g雞肉制品，準(zhǔn)確加入100 mL 5%鹽酸溶液，常溫超聲浸提30 min，期間每10 min搖勻1次，經(jīng)定量濾紙過濾，濾液作為待測溶液。

1.3.3 儀器分析測定

優(yōu)化原子吸收光譜儀各參數(shù)至儀器最佳狀態(tài)，測定條件參考表2。為控制稀釋倍率、減少測定誤差，測定選擇的是鈉元素的次靈敏度線330.3 nm[12-13]。標(biāo)準(zhǔn)曲線質(zhì)量濃度設(shè)計為10～50 mg/L，以質(zhì)量濃度1 000 mg/L的鈉元素標(biāo)準(zhǔn)溶液作為工作液進(jìn)行稀釋配制工作曲線，具體稀釋配制過程見表3。

表2 火焰原子吸收光譜儀操作條件

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制及測定信息

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定證書中的理論含量，將試樣溶液稀釋至合適濃度，使測定濃度均在線性中間濃度范圍，其中胡蘿卜標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)最終上機(jī)稀釋倍率為400倍，紫菜為800倍，奶粉為160倍。雞肉制品待測樣品微波消解和鹽酸超聲浸提法最終上機(jī)稀釋倍率為200倍，干式消解法上機(jī)倍率為250倍；分別將標(biāo)準(zhǔn)系列工作液和試樣稀釋液注入原子吸收中，測定吸光度值，儀器自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算線性關(guān)系，獲得樣品稀釋液中的鈉含量，進(jìn)而計算試樣中的鈉含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，參考國家標(biāo)準(zhǔn)計算分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種消解方法操作過程對比

微波消解需要微波消解儀和大量濃硝酸，微波消解過程包括冷卻、轉(zhuǎn)容等步驟大約需要近4 h，干式消解法僅炭化和灰化過程就需要近1 d，而試驗涉及的鹽酸超聲浸提法區(qū)別于日本分析方法和其他研究中的攪拌或振蕩或靜置，選擇實驗室常規(guī)設(shè)備超聲清洗機(jī)，僅需要5%鹽酸溶液常溫超聲浸提30 min，過濾即可獲得待測溶液，成本低、操作簡單、無污染。

2.2 測定結(jié)果及方差分析

測定結(jié)果及方差分析結(jié)果見表4。由結(jié)果可見3種消解方式對于3種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和雞肉制品中鈉含量的測定結(jié)果沒有顯著性差異，P值均大于0.05，意味著鹽酸超聲浸提法測定食品中的鈉與微波消解法和干式消解法測定結(jié)果一致，無差異性。

表4 不同前處理方式測定鈉含量的結(jié)果及差異顯著性分析

2.3 準(zhǔn)確度

依據(jù)GB/T 27404—2008《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)實驗室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測》中對準(zhǔn)確度的要求，重復(fù)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，當(dāng)真值含量在100～1 000 mg/100 g時，測定含量平均值與真值的偏差指導(dǎo)范圍要求小于10%[13]，計算3種前處理方法的準(zhǔn)確度，其中常規(guī)樣品雞肉制品的真值采用的所有檢測數(shù)據(jù)的平均值，結(jié)果見表5。由結(jié)果可見胡蘿卜、奶粉成分分析物質(zhì)3種前處理方法測定鈉的含量均在認(rèn)定值合格范圍內(nèi)，紫菜成分分析物質(zhì)微波消解前處理方式測定鈉的含量略高于理論值的最高值，干式消解法和鹽酸浸提法的測定結(jié)果在合格范圍內(nèi)，但也屬于偏高范圍，微波消解測定結(jié)果偏高可能與紫菜基體類型復(fù)雜有關(guān)，水產(chǎn)品中元素結(jié)合狀態(tài)和普通食品存在差異，微波消解能充分破壞有機(jī)物質(zhì)，充分消解提取樣品中各種形態(tài)的鈉元素，從而導(dǎo)致結(jié)果高于其他前處理方法。

鹽酸浸提法測定3種成分分析物質(zhì)的結(jié)果均在認(rèn)定證書的認(rèn)定值合格范圍內(nèi)。3種成分分析物質(zhì)和常規(guī)雞肉制品樣品所有前處理方式獲得的結(jié)果均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)確度的要求，其中鹽酸浸提法的相對誤差均小于5%，具有較高的準(zhǔn)確度。

2.4 精密度

按照GB 5009.91—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測定》中對精密度的要求，在重復(fù)性條件下獲得的2次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的10%[6]，計算3種前處理方法的精密度，結(jié)果見表5。由精密度結(jié)果可見，3種成分分析物質(zhì)和常規(guī)雞肉制品樣品所有前處理方式獲得的結(jié)果均滿足該標(biāo)準(zhǔn)對精密度的要求，但整體顯示干式消解法的精密度偏低，這與消解過程中操作繁瑣密切相關(guān)，干式消解法從坩堝的清潔、炭化、灰化到加酸溶解和轉(zhuǎn)容所有過程均會對結(jié)果造成影響。

表5 測定結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度

3 結(jié)論

測定食品中鈉含量的前處理方法主要是微波消解、濕式消解法和干式消解法，但濕法消解消耗大量酸，而且產(chǎn)生大量污染氣體，干式消解法操作安全但耗時長，微波消解法更為安全、適應(yīng)性更好，但需要微波消解儀，成本較高[14-17]。利用鹽酸超聲浸提法測定食品中的鈉含量，包括蔬菜、藻類、奶制品和肉類4種基體類型，結(jié)果表明，用鹽酸超聲浸提法測定食品中的鈉含量，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，提取過程簡單，避免復(fù)雜的消解過程，簡化操作步驟，消除試劑和氣體污染，具有快速、簡便、節(jié)約和環(huán)保的特點，值得推廣使用，尤其對于產(chǎn)品相對單一但檢測量較大的實驗室，進(jìn)行確認(rèn)后可選擇鹽酸超聲浸提法來測定產(chǎn)品中鈉含量。

另外，鹽酸超聲浸提法使用的器皿是聚四氟乙烯的試劑瓶，常規(guī)玻璃器皿鈉元素會有析出，避免器皿污染，推薦使用聚四氟乙烯的試劑瓶進(jìn)行浸提。