不同處理方法對啤酒中無機離子測定的影響

不同處理方法對啤酒中無機離子測定的影響

啤酒中含有許多必要的無機離子，如鈉、鉀、鈣、鎂等。同時，這些有機離子也是啤酒的味道。適量無機離子的存在會給啤酒帶來柔和的感覺，并使啤酒的味道更柔和。啤酒中的無機離子主要來自于原料,包括大麥和大米等原輔料以及釀造用水,在啤酒生產(chǎn)過程如制麥、糖化、發(fā)酵及清洗時易于帶入啤酒,對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響,而如果加以控制和利用,則對成品啤酒質(zhì)量將產(chǎn)生重要的作用。因此,啤酒中無機離子的檢測是必須的?；鹧嬖游展庾V法(FAAS)因具有較好的靈敏度、精確度和選擇性等優(yōu)點而成為目前測定無機離子的最有效的技術(shù)之一。傳統(tǒng)用法是啤酒直接進樣,該方法雖然簡單快捷,但測定結(jié)果容易受啤酒中的糖含量與測量溫度的影響。因為糖的含量太高,難于氣化徹底,容易在氣化室中大量沉積,進一步影響氣化的效果,嚴重時還可能導致氣化室火焰熄滅,通過影響含糖啤酒的溫度,從而影響粘度,使測定結(jié)果失真。因此,不少學者提出了各種啤酒的預(yù)處理方法,如干法消化法和濕法消化法,這兩種都是較為常見的樣品處理方法。近幾年,微波消解技術(shù)得到了較快的發(fā)展,應(yīng)用微波消解法來處理樣品也日益成為樣品處理方法之一,它具有省試劑、空白低,可防止易揮發(fā)組分的損失等特點。本文探討了應(yīng)用不同的樣品前處理手段結(jié)合FAAS測定啤酒中常見的金屬離子的方法,為樣品預(yù)處理方法的選擇提供了重要的參考。1實驗1.1儀器、藥品和儀器SpectrAA220型火焰原子吸收分光光度計(美國Varian公司制);Na、K、Ca和Mg空心陰極燈(威格拉斯有限公司制);MARS微波消解儀(美國CEM公司制),附RTP2300Plus溫控;SX-4-10型馬弗爐(上海洪紀設(shè)備儀器公司制)。鈉、鉀、鈣和鎂標準液:質(zhì)量濃度均為1000μg/mL的國家標準溶液(國家化學試劑質(zhì)檢中心提供),測定前再從中配制標準系列工作液。氯化鍶、氧化鑭、硝酸、高氯酸和過氧化氫均為分析純;市購啤酒樣品;實驗過程中所有的水均為超純水。1.2設(shè)備操作參數(shù)的選擇采用火焰原子吸收光譜法測定鈉、鉀、鈣和鎂,其測試條件見表1。1.3實驗方法1.3.1低溫炭化灰化準確吸取除氣后的啤酒樣品2mL置于50mL的經(jīng)(1∶1質(zhì)量比)HNO3浸泡48h的瓷坩堝中,將坩堝放在控溫電爐上進行低溫炭化,直至冒煙至盡。若發(fā)現(xiàn)炭化不完全,可沿坩堝壁滴加幾滴濃HNO3幫助炭化。將炭化好的樣品放入馬弗爐中,550℃保持6h,使樣品完全灰化。冷卻后,先用1mL(1∶1質(zhì)量比)HNO3溶解,移入50mL容量瓶中并定容。同時做好樣品空白。1.3.2浸提液的制備準確吸取除氣后的啤酒樣品2mL置于玻璃消化儀中,加入濃硝酸和高氯酸按體積比4∶1組成的混合酸20mL,放置過夜后,加熱保持微沸回流消化40min,然后撤去回流裝置,蒸發(fā)直至冒白煙,消化液呈無色透明或略帶黃色,同時注意避免炭化,冷卻后用超純水溶解并定容到50mL容量瓶中。同時做好樣品空白。1.3.3微波消解法準確量取除氣后啤酒樣品2mL置于聚四氟乙烯消解罐中,加濃HNO3和H2O2按體積比5∶1組成的混合酸4mL,輕微振蕩混勻,靜置5min后加入5mL水,然后放入微波消解儀中按表2中的升溫程序進行消解。消解完畢后冷卻至室溫,取出內(nèi)罐將消解液轉(zhuǎn)移并定容到50mL容量瓶中,溶液呈澄清淡黃色。同時做好樣品空白。1.3.4標準系列溶液為準確定量,測定鈉和鉀時需加入氯化鍶溶液作為釋放劑,測定鈣和鎂時加入氧化鑭溶液作為釋放劑,具體配置方法如下:用移液管分別吸取含有Na+和K+離子的混合標準溶液(質(zhì)量濃度均為50μg/mL)0.00,0.25,0.50,1.00,2.00mL置于25mL的容量瓶中,用1.00g/L的氯化鍶和質(zhì)量分數(shù)1%的HNO3作為溶劑定容并作為測量時的空白液。此標準系列溶液中含4種離子的質(zhì)量濃度分別為0.50,1.00,2.00,4.00μg/mL。鈣鎂標準溶液的配置方法同上,只需換用1.50g/L的氧化鑭和質(zhì)量分數(shù)1%的HNO3作為溶劑定容,并作為測量時的空白液。2結(jié)果與討論2.1消解液的相同效果為了選取較佳的消解試劑,實驗中分別考察了HNO3、HNO3與H202(體積比5∶1)以及HNO3與HCIO4(體積比5∶l)3種消解液的效果。結(jié)果表明:其他條件相同時,按設(shè)定溫控程序完成后,以HNO3與H2O2(體積比5∶1)作為消解液的效果較好,溶液較為清澈透明,而其他兩種消解液所對應(yīng)的溶液略顯渾濁。所以選擇HNO3與H2O2(體積比5∶l)作為消解試劑。2.2消解液添加量的選擇在其他條件相同的情況下,在4個高壓罐中分別加入2.00,4.00,6.00和8.00mL的HNO3與H2O2(體積比5∶1)消解液,實驗發(fā)現(xiàn)當消解液添加量在4mL以上時,罐中的樣品液澄清,顯示已消解徹底。因此本實驗選擇添加4mLHNO3與H2O2(體積比5∶1)消解液。2.3元線性回歸按照上述儀器工作條件分別測定空白、標準系列工作溶液和樣品溶液。以吸光度A對質(zhì)量濃度C(μg/mL)作一元線性回歸。另外,對空白溶液連續(xù)測定15次,分別記錄每種離子在各自波長下積分5s的吸光值,計算其檢測限,結(jié)果如表3所示。2.4樣品處理方法的精密度準確移取除氣后樣品2mL,采用3種前處理方法處理樣品,分別平行7次測定啤酒中Na+、K+、Ca2+和Mg2+含量,測定結(jié)果見表4。由表4可以得出,以上3種樣品處理方法均有較好的測定精密度,相對標準偏差均在6%以內(nèi),而結(jié)果的準確度因所采用消解方法而有所不同。其中,微波消解的精密度明顯好于干法消化和濕法消化,原因可能是微波消解處理樣品時,整個體系是密封的,外界環(huán)境對其影響比較小。而濕法消化在處理樣品時,需要用較多的混合酸,即引入體系中的誤差相應(yīng)較大,因此,對應(yīng)樣品結(jié)果精密度相對略差。2.5樣品前處理方法是否對加標回收率測定是微波消解法準確移取2.4中所述除氣后的樣品2mL,進行3種方法的加標回收率實驗,樣品平行測定6次,測定結(jié)果見表5。由表5可知,采用干法消化、濕法消化和微波消解3種不同樣品前處理方法測定Na+、K+、Ca2+和Mg2+的加標回收率均在92.57%～107.94%之間,測定值在標準值的不確定度允許范圍內(nèi);其中微波消解對應(yīng)的加標回收率為96.44%～102.48%之間,較其他兩種處理方法有較高的準確度。2.6對樣品測定結(jié)果的影響選擇3種不同品牌的市售啤酒,分別按上述3種實驗方法進行操作,每個樣品平行測定6次,取平均值,其測定結(jié)果見表6。由表6中數(shù)據(jù)可以看出,3種樣品前處理方法處理同一啤酒樣品測得的結(jié)果相近,對于Na+、K+和Ca2+,濕法消化樣品處理方法對應(yīng)的結(jié)果較其他兩種樣品處理方法測定結(jié)果均略微偏高。而Mg2+則是微波消解處理方法對應(yīng)的測定結(jié)果稍高,但是經(jīng)檢驗各處理方法之間差異不顯著(P>0.05)。這表明對于不同品牌的啤酒樣品,測定Na+、K+、Ca2+和Mg2+含量,采用哪種消化方法對樣品的測定結(jié)果影響不大。另外,所測4種離子中的Na+和K+,在啤酒中含量相對較為豐富,所以適度飲用啤酒可以補充身體中的常量元素。3微波消解技術(shù)干灰化法的特點是操作相對簡單,適合于大批量的樣品分析,并且炭化時需用的酸量較少,灰化過程產(chǎn)生污染小。但是在炭化處理和550℃下灰化處理所需時間太長,并且高溫容易造成部分易揮發(fā)元素損失,例如Hg、As和Se等。濕法消化的特點是消解用儀器設(shè)備簡單,不易損失金屬元素,所需時間也短,處理方法簡單。但缺點是在處理過程中需使用大量的混合酸,產(chǎn)生大量的酸霧,對環(huán)境污染大,且易產(chǎn)生爆沸,因此試劑空白值偏高,較容易引起誤差,精密度相對略低。微波消解是近幾年發(fā)展較快的技術(shù)之一,其特點是:第一,樣品消解完全。由于樣品處理過程是在一個密閉容器內(nèi),加入較為合適量的混合酸,并控制微波加熱時間,這可使在無污染和無損失的情況下達到完全分解。第二,節(jié)省時間。由于樣品和酸的反應(yīng)是在瞬間吸收微波輻射能量后即產(chǎn)生的,消