电感耦合等离子体发射光谱法分析小麦粉制品中的K、Na、Ca、Mg、Al、Ti

胡友波 李东刚 孙长华

(黑龙江省质量监督检测研究院，哈尔滨 150050)

随着食品添加剂的添加及非法添加物的滥用，食品安全问题引起社会各界的广泛关注，国家卫生部也规定了食品中滥用添加剂和添加非食用物质的黑名单。笔者通过检测小麦粉及其制品中钾、钠、钙、镁、铝、钛，从而达到监测小麦粉及其制品中元素含量状况，从而为食品质量安全监管提供依据。参照文献报道，食品中钾[1-4]、钠[1-4]、钙[3-5]、镁[3，4，6]多采用原子吸收光谱法分析，但进行多元素分析时，较费时，此外由于线性范围较窄，对于不同含量的金属元素分析时效率也较低；钙、镁的测定有的采用滴定和比色等常规检测方法，不但灵敏度低，而且干扰因素较多，同时也费时费力。基于原子吸收法和常规方法的不足，笔者通过研究建立了ICP-OES同时测定小麦粉及制品中钾、钠、钙、镁、铝[7]、钛[8]6种元素的原子发射光谱分析方法，并确定了最佳实验条件，介绍了分析线的选择，采用基体匹配法消除基体和共存元素的干扰影响。方法具有精密度好、准确度高、测定快速等特点，可用于小麦粉及制品中食品添加剂及非食用物质的监管。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪：OPTIMA 2100DV型，软件为Winlap 32，美国Perking-Elmer公司；

K、Na、Ca、Mg、Al、Ti标准溶液：浓度均为1 000 mg/L，国家钢铁材料测试中心；

硝酸：优级纯，北京益利化学试剂有限责任公司；

高氯酸：优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；

硝酸-高氯酸混合酸：体积比为4∶1；

实验所用器皿均用10%硝酸浸泡过夜，用去离子水冲洗3次备用；

氩气：纯度不小于99.99%；

实验所用水均为去离子水。

1.2 混合标样系列的配制

铝、钛标准储备液：移取铝、钛标准溶液5.00 mL，加入2 mL浓盐酸以去离子水稀释定容到50 mL,配制成100 mg/L 铝、钛混合标准储备液。

钾、钠、钙、镁、铝、钛标准工作溶液：分别吸取0.50、1.00、2.00、4.00、5.00、10.0 mL钾、钠、钙、镁标准溶液，并分别移取100 mg/L铝、钛标准储备混合液0.5、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00 mL到100 mL容量瓶中，加入2 mL浓盐酸，用去离子水定容至刻度，混匀，配制成系列混合标准工作溶液，浓度见表1。

表1 系列混合标准工作溶液的浓度 mg/L

1.3 仪器分析条件

RF功率:1 300 W;辅助气流量:0.2 L/min；雾化器流量：0.8 L/min；等离子体气：15 L/min；蠕动泵流速：1.5 mL/min；延迟时间：30 s；测量次数：3次；观测高度：15 mm；自激式固态射频：40.68 MHz；发生器检测器：双阵列薄层背投CCD；观测方向：K、Na、Ca、Mg径向，Al、Ti轴向。

1.4 样品处理

称取均匀小麦粉试样2.5 g(精确至0.001 g)于 250 mL高筒烧杯中，加入25 mL混酸溶液并盖上表面皿，放到电热板上小心加热，根据烧杯内混酸液体量及时补加硝酸。当溶液经剧烈反应，变为清亮无色后，取下表面皿冷却；然后用少量水将其转入25 mL容量瓶，定容，混匀待测。同时进行空白实验。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

分析各元素中心波长处的光谱干扰及背景情况，尽量做到选择灵敏度高且无光谱干扰的谱线作为分析线，并利用Winlap 32软件根据峰形选择背景校正点，实验选用的分析谱线列于表2。

表2 各元素的分析谱线波长

注：Ⅰ表示电离状态为原子态； Ⅱ表示电离状态为单电离原子态。

2.2 消化方式的选择

实验比较了干灰化法、HNO3-H2SO4(体积比1∶1)、HNO3-HClO4(体积比4∶1)等前处理方法，结果发现，干灰化法虽然操作简单，但耗时长、耗能大，不能满足快速分析的要求；用HNO3-H2SO4湿法消化时，虽然硫酸沸点高、消化彻底，但消化终点不易判断；采用HNO3-HClO4(4∶1)消化小麦粉制品时，耗时短、消化彻底、回收率高，因此实验选用HNO3-HClO4(4∶1)湿法消化处理样品。

2.3 干扰及消除

实验通过控制溶液酸度来消除酸度的干扰，小麦粉及制品经湿法消化后基体变得简单，通过谱线选择来消除共存元素谱线的干扰，利用基体匹配法配制试剂空白和系列标准溶液，消除基体和试剂对元素分析的干扰；同时依据Winlap32操作软件，对钾、钠、钙、镁、铝、钛6种元素光谱图，采用两点法确定最佳的背景扣除点，并自动进行背景扣除。

2.4 标准曲线的线性、相关系数、检出限

利用各元素的信号强度y对浓度x绘制工作曲线，实验表明在浓度范围内均呈良好线性。在选定工作条件下，重复测定酸性空白溶液11次，用空白信号标准偏差的3倍计算出各元素的仪器最小检测浓度cmin,根据样品处理过程计算方法检出限，结果见表3。

表3 线性方程、cmin、检出限

2.5 精密度与回收试验

选择均匀小麦粉样品,从中取18份，平行测定其中6个样品，做本底实验，以元素含量测定结果的平均值X的相对标准偏差(RSD)考察方法的精密度,而其余12个样品进行加标回收实验，以实测添加值X2与实际添加值X1的比值r作为回收率，方法的精密度和回收率结果见表4。

表4 方法的精密度和回收率

2.6 样品测定

利用本方法测定了小麦粉、蛋糕、挂面、方便面、淀粉、油条等样品40余个，6种元素测定结果列于表5。

表5 小麦粉及制品测定结果 mg/kg

按照GB 2760-2007中小麦粉及制品的规定，从实验的6种元素检测结果来看，其中小麦粉、蛋糕、淀粉的添加剂少，挂面、方便面有正常添加剂，而油条中添加剂过量，甚至Al超标。

3 结论

建立的ICP-OES等离子发射光谱法测定小麦粉及制品中6种微量元素的方法，其相对标准偏差和回收试验表明，该方法优于文献所规定的方法，可以进行多元素的同时分析，方法操作简单，准确可靠，简便快速；此外，ICP-OES等离子发射光谱法宽泛的线性范围可以对含有不同含量元素的小麦粉及制品提供准确结果。该方法可用于小麦粉及制品中涉及上述6种元素的添加剂及非食用物质的监督检验。

[1] GB/T 5009.91-2003 食品中钾、钠的测定[S].

[2] 覃毅磊.火焰原子吸收光谱法测定食品中钠、钾的含量[J].东莞理工学院报,2005(1)：96-98.

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[5] GB/T 5009.92-2003 食品中钙的测定[S].

[6] GB/T 5009.90-2003 食品中铁、镁、锰的测定[S].

[7] GB/T 5009.182-2003 面制食品中铝的测定[S].

[8] GB/T 21912-2008 食品中二氧化钛的测定[S].