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微波消解法在食品金属元素检测中的应用

来源:http://www.jiaolezhizhajijiameng.com点击: 发布时间:2020-07-29


  微波消解是目前测定食品中金属元素最先进的样品前处理技术。本研究应用 MILESTONE(迈尔斯通,意大利) 微波消解仪,在 7 ml ~ 10 ml 硝酸中加1 ml ~ 2 ml 过氧化氢进行消解[1],消解效果虽然理想,但由于加酸量多,会产生大量的氮氧化物,污染环境,危害人体健康,而赶酸又会使易挥发的元素损失,影响检测结果的准确性。针对上述情况,本研究探索将各类食品样品加不同量的硝酸 - 过氧化氢进行试验[2 -3],观察消解结果并测定消解液中的金属元素,经过大量试验,确定了各类食品样品的最佳消解方案。

  1 材料与方法

  1. 1 样品 国家标准物质研究中心标准样品: 湖南大米(GBW10045) ,猪肝(GBW10051) ,绿茶(GBW10-052) ,秦俑学生配方奶粉。

  1. 2 仪器与试剂 ETHOS 型微波消解仪 (ME-STONG,意大利) ; ICE - 3500 型原子吸收分光光度计(赛默飞世尔,美国) ; FA1604A 电子天平(上海精密科学仪器有限公司) ; 铁(Fe) 、锰(Mn) 、铜(Cu) 、锌(Zn) 、铅(Pb) 、镉(Cd) 空心阴极灯。硝酸(ρ20=1. 42 g / ml,优级纯,批号: 120106 ) ; 过氧化氢 (优级纯,批号: 20130318) ; 实验用纯水; 铁(批号: 13102) 、锰(批号: 13114) 、铜(批号: 14022) 、锌(批号: 130-52) 、铅(批号: 12075) 、镉(批号: 12104) 金属标准溶液[ρ(B)= 1 000 μg / ml,中国计量科学研究院]; 铁、锰、铜、锌、铅、镉标准使用溶液临用前用0. 5 mol/L 的硝酸逐级稀释。

  1. 3 方法

  1. 3. 1 样品溶液的制备 精密称取均匀固体样品0. 2 g ~ 1. 0 g,液体样品 0. 2 ml ~ 1. 0 ml,置于聚四氟乙烯消解罐中,加硝酸 0. 5 ml ~ 5. 0 ml,放置 20 min后,加入过氧化氢 0 ml ~2. 0 ml,再放置 20 min,补加水至 8 ml,轻轻摇匀,根据不同的样品应用不同的消解程序(表 1) .反应结束后自动冷却,将消解液定容至 25 ml 具塞玻璃管中(加入硝酸的体积 >1 ml,并用石墨炉原子吸收法测定含有金属元素的样品,需用电热板加热赶酸后定容) .

  1. 3. 2 测定方法 铁、锰、铜、锌用火焰原子吸收法测定,波长、狭缝、空气及乙炔流量、燃烧头高度、元素灯电流等均按仪器说明调至最佳状态,测定时首先进入空白值测量状态,然后依次测定标准系列溶液、样品空白、样品溶液[4 -7].铅、镉用石墨炉原子吸收法测定,灰化温度: 铅为 800 ℃,镉为 300 ℃; 原子化温度: 铅为 1 200 ℃,镉为 1 800 ℃,对有干扰的样品,加20 g / L 磷酸二氢铵 3 μl,用标准曲线法依次测定消解样品空白、样品溶液[8 -9].

  2 结 果

  2. 1 微波消解条件的优化 微波消解试样时,主要的影响参数是温度、时间和功率。温度是起决定因素的参数,压力是在此温度下所产生的结果,再选择适当的时间来保证样品消解完全。功率则根据消解样品的多少来设定,消解过程中仪器自动变频,并可根据 P/T 图实时观察温度、压力变化的情况。由于食品样品的种类繁多,形态不一,成分也各不相同,消解条件亦随之不同,通过大量试验总结出各类食品的消解条件(表 1) .

  2. 2 消解结果与元素测定结果的关系 消解液的颜色均为澄清透明,颜色因样品消解的难易程度与加硝酸和过氧化氢量的多少而不同。一般易消解的样品如液体类样品、蔬菜、水果、粮食等为无色透明,而难消解的样品如茶叶、肉及肉制品、植物油、糕点等为黄色,即使赶酸近干时也无炭化现象,定容后溶液仍为黄色。多数情况下,相同质量的同一样品,加酸量多的消解液呈蓝色且有棕色烟雾,放置后,烟雾消失颜色退为无色; 而加酸量少且不加过氧化氢的为黄色,放置后颜色不变。实验证明,颜色的深浅并不影响测定结果,取 0. 400 0 g 学生奶粉加不同量的硝酸消解后定容至 25 ml,上机测定,连续测定 3 次,取其平均值,结果详见表 2.

  2. 3 方法的精密度与准确度 分别精密称取 0. 5 g湖南大米、0. 3 g 绿茶、0. 4 g 猪肝,加入1. 0 ml 硝酸和0. 5 ml 过氧化氢后,再加 6. 5 ml 水,按表 1 的消解条件处理样品,上机测定样品中的 Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd 6 种元素。3 种物质 6 次测定的平均值均在标示值范围内,平均回收率为 83. 33% ~103. 30%,相对标准偏差(RSD) 为 1. 32% ~7. 69%(表 3)。

  3 结 论

  应用优化的消解体系(1. 0 ml 硝酸 -0. 5 ml 过氧化氢) 处理各类食品,所加硝酸和过氧化氢的量明显减少,消解液澄清透明,样品分解彻底,无需赶酸可直接定容测定,样品空白值低,测定结果准确,避免了因硝酸和过氧化氢量多而产生大量的有害气体,经济效益和生态效益明显提高。通过对标准样品进行测定,结果令人满意。对不同加酸量的奶粉样品进行消解实验,比较测定结果,差异无统计学意义。对 2014 年国家食品安全风险监测中各类食品样品中金属元素的检测结果进行分析,该消解方法简便、快速、准确,具有很大的应用价值和推广价值。

  参考文献:
  [1] 杨大进,李宁。 2013 年国家食品污染和有害因素风险工作手册[M]. 北京: 中国质检出版社,2012: 62 -107.
  [2] 刘瑞霞,栾柏,李长权。 食品理化检验中样品前处理的方法探讨[J]. 中国农村卫生杂志,2014(12) : 56 -57
  [3] 张瑛。 微波消解在卫生检验应用中的研究[D]. 济南: 山东大学,2009.
  [4] 中华人民共和国卫生部。 GB/T 5009. 12-2010 食品安全国家标准 食品中铅的测定[S]. 北京: 中国标准出版社,2010.
  [5] 中华人民共和国卫生部。 GB/T 5009. 13-2003 食品中铜的测定[S]. 北京: 中国标准出版社,2004.
  [6] 中华人民共和国卫生部。 GB/T 5009. 14-2003 食品中锌的测定[S]. 北京: 中国标准出版社,2004.
  [7] 中华人民共和国卫生部。 GB/T 5009. 15-2003 食品中镉的测定[S]. 北京: 中国标准出版社,2004.
  [8] 陶琳,许宏民,张苗,等。 微波消解样品 - 石墨炉原子吸收光谱法测定食品添加剂中铅和镉含量[J]. 理化检验: 化学分册,2010,46(4) : 428 - 429,432.
  [9] 王永平。 微波消解同时测定农产品中的铅、镉、汞[J]. 中国卫生检验杂志,2012,22(2) : 214 -215.

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