食品中鈉含量測定方法的改進

食品中鈉含量測定方法的改進

1鈉含量測定中的應(yīng)用鈉是人體的重要養(yǎng)分，在人體中起著重要作用：調(diào)節(jié)身體中的水分和滲透，保持堿性平衡，降低鈉泵，維持血壓正常，參與胃酸反流的形成，增加神經(jīng)肌肉的興奮。但是過量的攝入鈉,同樣對人體產(chǎn)生害處:會影響鈣的重吸收,導(dǎo)致鈣的流失;會引起高血壓及其并發(fā)癥;會導(dǎo)致感冒、胃病、水腫、皮膚老化等。可見鈉的攝入要適量,食品安全國家標準GB28050-2011把鈉作為核心營養(yǎng)素強制在食品標簽上標識其含量及占營養(yǎng)素參考值的百分比,以便消費者作為鈉攝入量的參考,這就使得食品中鈉含量的準確測定顯得極為重要。國家標準GB/T5009.91-2003(以下簡稱“GB/T5009.91”)規(guī)定測定鈉含量的預(yù)處理方法為混合酸(硝酸+高氯酸)濕法消解。該法雖然能完全消解有機物質(zhì),但缺點也很突出:耗酸量大,硝酸和高氯酸都是強氧化性、強腐蝕性、強刺激性酸,接觸和吸入揮發(fā)物都會嚴重威脅人體健康,加熱反應(yīng)后的揮發(fā)物也是對人體及環(huán)境的極大毒害;高氯酸在高溫及與某些物質(zhì)混合時有引起燃燒爆炸的危險;另外還存在處理量小、耗時長、需值守等缺點。因此有必要尋求更安全、便捷、高效的預(yù)處理方法。本文基于GB/T5009.91,選取常用的干法灰化及微波消解法同濕法消解分別對樣品的進行預(yù)處理,用火焰原子吸收法進行結(jié)果測定,以探討這兩種預(yù)處理方法用于食品中鈉含量測定的可行性。并針對火焰原子吸收法測定存在的問題,從儀器條件、標準曲線范圍、方法準確性及精密度、干擾因素、試液性質(zhì)影響等方面進行了試驗研究。2試驗部分2.1標準曲線濃度范圍食品中的鈉主要來源于食品原料、食鹽的添加以及含鈉食品加工助劑和添加劑的使用,所以幾乎所有的食品中都能檢出鈉,含量相差巨大。GB/T5009.91中推薦的標準曲線濃度范圍為(1.0~4.0)mg/L,范圍較窄,日常測定中往往需要把試樣稀釋幾千倍才能使?jié)舛嚷湓谇€范圍內(nèi),既增加了操作步驟(由于無法確定濃度可能要反復(fù)稀釋)、提高了工作量,又增加了誤差可能。因此有必要擴大標準曲線的濃度范圍,實驗通過改變儀器條件降低靈敏度,在保證測量的準確性及精密度的前提下盡量提高標準曲線的最大濃度值。2.1.1儀器、試藥和儀器實驗所用儀器主要有PE-AA800型原子吸收分光光度計(帶有石墨爐及火焰爐,美國珀金埃爾默公司)、ETHOSONE型微波消解儀(意大利邁爾斯通公司)、VB24型智能樣品處理器(北京萊伯泰科公司)、TM-2010型陶瓷纖維馬弗爐(北京盈安美誠公司)。所用試劑為鈉單元素標準溶液(國家標準樣品GSB04-1738-2004,國家有色金屬及電子材料分析測試中心),以及硝酸、高氯酸、過氧化氫、氯化銫等均為優(yōu)級純試劑,所用水為一級水。2.1.2燃燒頭偏轉(zhuǎn)角度對靈敏度的影響鈉是化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷脑?其特征波長為589.0nm,儀器靈敏度高,測定時信號強度大、吸光值很高,且容易受火焰中的電離干擾,在實踐中樣品測定信號極不穩(wěn)定,標準曲線的線性很不理想。我們試驗了調(diào)節(jié)窄縫寬度、燈電流、燃燒頭高度及使用次敏線(空心陰極燈波長為330.2nm)等措施,結(jié)果對降低吸光值作用有限,只能降低10%左右。我們決定通過偏轉(zhuǎn)燃燒頭的方式來降低儀器靈敏度并進行了相應(yīng)研究,偏轉(zhuǎn)燃燒頭是通過調(diào)節(jié)燃燒頭的偏轉(zhuǎn)角度讓空心陰極燈只能照過火焰墻的一部分使吸收行程縮短,從而達到降低靈敏度的目的。圖1是濃度為10.0mg/L(取鈉單元素標準溶液稀釋而成,下同)的標準溶液在不同燃燒頭偏轉(zhuǎn)角度(相對于空心陰極燈光線)下測定的吸光值。試驗結(jié)果顯示燃燒頭偏轉(zhuǎn)角度達20度時,吸光值從2.738降至0.546,靈敏度降低效果明顯。由于不同儀器性能不一,偏轉(zhuǎn)燃燒頭對儀器霧化器的霧化效果要求很高,要保證試樣液能均勻分布于火焰墻的整個長度。本實驗在保證準確性的前提下選用20度的偏轉(zhuǎn)角度。2.1.3氯化加入量的確定高靈敏度元素在高溫原子化過程中因火焰溫度高產(chǎn)生電離作用而引起基態(tài)原子數(shù)減少,從而使檢測信號降低稱為電離干擾。鈉是比較容易受電離干擾的元素,資料介紹加入一定量的氯化銫可以消除電離干擾,所以我們也進行了電離干擾的確認及消除試驗。配制不同濃度的氯化銫濃度的溶液,加入一定量鈉標準溶液使其濃度相同,測定吸光值,結(jié)果見圖2。試驗發(fā)現(xiàn)加入氯化銫吸光值并沒有明顯提高,這個結(jié)果與相關(guān)研究一致,也許是儀器性能不同或加入量不足的緣故。由于條件所限我們沒有進行加大加入量以及其他消除劑(如氯化鉀)的研究,但為了防止意外,我們還是選用2.0g/L氯化銫溶液進行標準溶液及樣品的溶解。2.1.4標準曲線及檢出限由于降低了儀器的靈敏度,相應(yīng)地就可以提高了標準曲線的濃度范圍。在保證曲線線性、檢出限及準確性的前提下,我們以最高濃度點的吸光值不超過1.20為限,選用(1.0、3.0、6.0、10.0、15.0、20.0)mg/L作為曲線濃度系列。測定結(jié)果如圖3。曲線測定結(jié)果:線性過零點,斜率為0.05340,截距為0,相關(guān)系數(shù)為0.999586。曲線測定數(shù)據(jù)穩(wěn)定,效果理想。最高濃度是標準推薦值的5倍,標準曲線的濃度范圍加寬了。在該曲線下,大多數(shù)食品樣品經(jīng)預(yù)處理后稀釋100倍即可測定,避免了二次稀釋操作及產(chǎn)生誤差。由于已經(jīng)基本滿足檢測要求,我們沒有進行更寬濃度范圍的研究。2.1.5標準偏差、檢出限、測定總標準偏差計算檢出限的測定取濃度為3.0mg/L標準溶液重復(fù)測定10次,計算標準偏差,然后按以下公式進行計算:檢出限(mg/L)=標準濃度×3×標準偏差/測定平均濃度。結(jié)果檢出限為:0.058mg/L,結(jié)果理想。2.1.6相對標準偏差測定精密度采用濃度為10.0mg/L標準溶液重復(fù)測定11次,通過標準偏差與平均濃度計算出相對標準偏差來表示。測定結(jié)果相對標準偏差為0.59%,符合要求。2.3食鹽的用量我們選擇餅干作為實驗用樣品,餅干在加工過程中一般要加入一定量的食鹽,使產(chǎn)品的鈉含量較高,又是以小麥為原料的培烤食品,且消費量可觀,比較有代表性。另外餅干容易粉碎,樣品均勻性好。試驗中把樣品充分粉碎,密封保存?zhèn)溆谩?.3.1干法灰化和微波消解法樣品預(yù)處理的要求是簡便高效為好,由于GB/T5009.91中推薦的樣品預(yù)處理方法只有混合酸濕法消解,這種方法如前述存在諸多缺點,有必要改進。干法灰化具有操作簡單、處理量大、較安全、幾乎不用試劑等優(yōu)點;微波消解法則具有快速高效、損耗少、處理量大、試劑用量少等優(yōu)點。這兩種方法都比較成熟及常用,在其他元素的測定中是濕法消解的理想替代。因此我們選擇干法灰化和微波消解法同濕法消解進行對比,試驗這幾種方法的準確性,以期印證這兩種替代方法的可行性。2.3.1.消解酸硝酸鹽法我們對GB/T5009.91的濕法消解進行了一些改動,稱取約2g試樣于錐形瓶中加入混合酸(硝酸與高氯酸體積比為4∶1),放在電熱板上小火加熱消解。若溶液顏色準備變黑是由于酸不足,取下放冷補加混合酸后繼續(xù)加熱,直至溶液澄清并冒白煙。取下放冷后加少量水,繼續(xù)加熱至酸液揮發(fā)完全,最后用水沖洗溶解定容成試液,按同樣的方法不加試樣做樣品空白。2.3.1.炭黑、灰化稱取約2g試樣于瓷坩堝中,置電爐上小伙炭化至不冒煙,移入馬弗爐中于500℃灰化約4小時取出,如果還有炭黑則加少量硝酸潤濕,小火加熱至干后放入馬弗爐繼續(xù)灰化完全。取出后用濃度為0.25mol/L的硝酸溶解定容制成試液,按同樣的方法不加試樣做樣品空白。2.3.1.微波消解法稱取少于1g的試樣于聚四氟乙烯消解罐中,加入3mLH-NO3,在智能樣品處理器中于120℃反應(yīng)20min。放冷后加入2mLH2O2,旋緊蓋子放入微波消解儀中,設(shè)定好升溫程序后開動儀器消解。結(jié)束后放冷,用水轉(zhuǎn)移至錐形瓶中,于電熱板上小火加熱直至酸液揮發(fā)完全,最后用水沖洗溶解定容成試液,按同樣的方法不加試樣做樣品空白。2.3.2標準曲線及回收率多數(shù)元素在原子吸收法測定時受酸濃度的影響很大,而且濕法消解及微波消解酸度無法統(tǒng)一,因此我們進行了酸度對測定結(jié)果影響程度的試驗。用不同濃度的硝酸配制濃度為3.0mg/L的標準溶液,上機測定其濃度并計算回收率(以0.3g/LCsCl溶液為空白),結(jié)果見表1。結(jié)果顯示當酸濃度在0.25mol/L時,回收率與不加酸時基本一致,影響不大。當酸濃度達到0.5mol/L以上時,回收率達到了123.7%以上,對結(jié)果影響較大,且三種濃度下回收率基本一致,可以認為酸度影響達到穩(wěn)定。所以樣品處理時酸濃度應(yīng)盡量保持跟樣品空白一致。試驗中干法灰化選用濃度為0.25mol/L的硝酸溶液作溶劑,以更好地溶解灰分。2.3.3與標準物質(zhì)稀釋比較由于食品樣品中的鈉含量相差巨大,有的樣品需要稀釋幾千倍才能測定。為了探究樣品稀釋對測定結(jié)果的影響,我們特意進行了不同樣品稀釋倍數(shù)測定的比對。在樣品中加入不同量的標準溶液,稀釋不同倍數(shù)使試液含標準物質(zhì)濃度一致(4.0mg/L),上機測定并計算回收率,結(jié)果見表2。實驗結(jié)果不同稀釋倍數(shù)的加標回收率在96.6%~101.8%之間,都在置信度范圍內(nèi),表明樣品稀釋對測定結(jié)果沒有影響。但要注意操作規(guī)范,樣品空白也要做相應(yīng)的稀釋。2.3.4干法灰化及灰化劑用量測定測定結(jié)果準確可靠是一種檢驗方法是否可行的重要依據(jù),方法的準確可靠性主要用加標回收率來體現(xiàn)。因此我們進行了這三種預(yù)處理方法的加標回收率的比對,稱好試樣加入不同量的標準溶液,使其通過處理稀釋后的試樣中加標含量分別為5.0mg/L及10.0mg/L。測定結(jié)果見表3。干法灰化測定結(jié)果加標回收率為94.3%及96.7%,符合檢測要求,由于干法灰化是開放式處理,在炭化及灰化過程損耗較大,造成回收率稍低。灰化技術(shù)細節(jié)如助劑的使用及灰化溫度的確定等有待于研究。微波消解法的加標回收率為106.8%及105.9%,稍高但也符合要求,同樣的不同樣品的消解條件也有待研究。濕法消解的回收率相對較好,為104.9%及103.6%,但耗酸量較大,消解每克餅干約需要15mL混合酸。實驗結(jié)果表明三種預(yù)處理技術(shù)均可作為食品中鈉含量測定的樣品預(yù)處理方法。3測定結(jié)果的分析通過對原子吸收分光光度計測定鈉含量時儀器條件的研究,發(fā)現(xiàn)利用偏轉(zhuǎn)燃燒頭的方式可以顯著降低儀器的靈敏度,使標準曲線范圍擴大到國家標準GB/T5009.91推薦值的五倍。曲線相關(guān)系數(shù)為0.9996,檢出限為0.058mg/L,相對標準偏差為0.59%,方法準確可靠。測量范圍的提高,使許多食品樣品經(jīng)過一次稀釋即可測定,簡化了操作