油条中铝的定性与定量测定

白宇航，贺 然，王欣宇，刘世娴，马雪晴，卢雪皎，金梦蝶

（赤峰学院 化学化工院，内蒙古 赤峰 024000）

1 前言

油条是大家喜爱的传统早点油炸食品，它以小麦粉、水和膨松剂为主要原料[1]，经面团调制、醒发、成型和油炸.然而传统的油条制作方法一直使用明矾和小苏打，即“明矾法”[2]炸制油条，明矾是一种以硫酸铝为主要构成的复合盐类，含有大量的铝元素[3].而铝元素是一种人们日常生活中不可或缺的元素之一，在我们的生活中各类小食品层出不穷，其中不妨有很多都掺杂了大量的化学试剂，使我们吃到的食品味道更丰富，更加吸引现在的小孩子去消费[4].但是如果一旦食用了过量的铝之后，就会对我们的心脏、肾脏、脑、肺、各个器官产生严重的影响.人体中一旦含有了过多的铝就会影响人的正常发育，并且严重时还会影响人的神经中枢系统[5]，对人的身体发育与成长产生不可避免的影响，可见，人摄入铝过量[6]，会对人体造成不可估量的危害.因此，世界卫生组织把铝列为食品污染源之一，WTO和FAO规定铝的暂定每周允许摄入量为7mg/kg[7].我国食品添加剂使用卫生标准GB2760-1996规定，用于油炸食品和蒸制面食中铝的残留量不得超过10mg/kg[8]，成人每日摄入铝元素的量应控制在0.004g[9]以下.为了更好地了解市面上一些食品的铝含量，从而提醒消费者怎样购买对人身体没有伤害的食品，自从络合滴定法[10]在分析化学中开始应用后,测定常量铝的其他方法很快被络合滴定法所取代.目前定量分析铝的方法主要有重量法[11]和分光光度法[12]这两种方法操作简单、测定效果好.可见类似油条这类食品[13]的未来发展前景关乎人们的身体健康，我们应当以规范为目的、帮扶为手段,通过工艺创新、引导帮扶、加强督查等综合措施,开展油条铝超标专项整治工作[14].

2 实验部分

2.1 实验仪器

研钵、火柴、坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、酒精灯、学生天平、药匙、点滴板、长颈漏斗、滤纸、铁架台、烧杯（50mL、500mL）、电热套、离心管若干、玻璃棒、胶头滴管若干、容量瓶（100mL）.

2.2 实验试剂

工业酒精、盐酸（0.05000 mol/L、0.1000mol/L、0.3000mol/L、0.5000mol/L、1.000mol/L）、活性炭、铝试剂、HAc（2.000mol/L）、2%氨水、EDTA 标准溶液（0.02000mol/L）、Zn2+标准溶液（0.02000mol/L）、20%六亚甲基四胺溶液、0.2%二甲酚橙指示剂、0.2%甲基红乙醇溶液

表1 实验药品规格表

2.3 实验试样

油条（赤峰学院东门小摊）

2.4 实验原理及方程式

2.4.1 灰化法原理

灰化法是使用酒精点燃后的高温将油条中的有机质消除，然后将剩下来的油条灰用盐酸溶解，这种办法可以有效地测定像油条这种含有比较多的有机物的微量元素的测定，铝在高温条件下不易挥发和消失，并且这种方式操作方便，快捷，安全，而且能够处理大量样品，但是这种方法也有一定的缺点，如果温度过高的时候就会使反应器皿发生损耗，然后对油条灰中的金属元素的含量发生影响，导致实验结果发生偏差，使实验偏离预期标准，所以应当将实验的温度控制在500到600摄氏度之间，灰化结束后我们可以通过粉末的颜色来判断灰化是否进行完成，当灰化后的粉末是白色时证明灰化完全.

2.4.2 返滴定法反应方程式：

Al3++H2Y2-=AlY-+2H+(滴定过量)

Zn2++H2Y2-=ZnY2-+2H+（剩余）

2.5 实验步骤

在所取的离心管中，加入3滴铝离子试液，5滴蒸馏水，2滴醋酸溶液，3滴铝试剂，将溶液均匀震荡后，放于水浴中加热，之后在溶液中加入氨水，如果溶液底部出现红色絮状沉淀则证明溶液中与铝元素沉淀，因为溶液中的Al3+与EDTA所发生的螯合反应所进行的速率比较慢，而且会对所添加的其他指示剂产生副反应，所以我们使用滴定的方法进行实验测定，避免铝离子产生其他络合物，我们先将溶液的pH值进行调节，将溶液pH调节为3～4，然后加入过量的EDTA标准溶液，再将溶液加热至沸腾，来加速溶液中的螯合反应进行，接下来使用Zn2+标准溶液滴定剩余的EDTA溶液，当溶液由黄色变为紫色时停止滴定，变色时为滴定终点.

2.5.1 样品处理

2.5.1.1 将所购买的新鲜的油条将其风干（为了加速风干卡以使用烘干机对其进行加热风干），称取10g油条将其放入研钵中进行研磨，将研磨过后的细渣放入坩埚中，然后在其中加入工业酒精进行点燃灰化操作，如果灰化不彻底的话可以多次加入酒精进行点燃直到看不见细渣为止.

2.5.1.2 称取1.000g油条的灰化产物于准备好的小烧杯（50mL）中，然后向其中加入1mol/L盐酸溶液，用玻璃棒进行搅拌，等到溶液中没有大量悬浮物后使用过滤法将溶液过滤，用小烧杯装所得到的淡黄色滤液.向所得到的黄色滤液中加入一定量的活性炭将溶液脱色，然后再一次进行过滤，过滤出其中的活性炭后得到无色透明溶液放于小烧杯中保存.

2.5.2 标准溶液配制

2.5.2.1 2%氨水的配制

选取实验室中的100mL容量瓶，向其中加入2.00mL 1.000mol/L氨水，向其中再加入98mL蒸馏水，然后均匀震荡溶液.

2.5.2.2 铝试剂的配制

用电子天平准确称取0.2500g铝试剂和5.000g阿拉伯胶于500mL烧杯中，加入250mL蒸馏水，温热至其溶解后再加入87.00g乙酸铵，待固体全部溶解后向其中加入145mL盐酸溶液（15%），然后再将溶液稀释至500mL.

2.5.2.3 EDTA标准溶液的配制

用电子天平准确称取16.00g乙二胺四乙酸二钠于500mL烧杯中，加入200mL左右的蒸馏水，将其加热溶解后，冷却至室温后稀释溶液至2000mL，摇匀即配得2L的0.02000mol/L的EDTA溶液.

2.5.3 实验操作过程

铝离子的检验方法进行检验.（1）在离心管中滴加入2滴铝试液、5滴水、2滴2.000mol/L HAc和2滴铝试剂，振荡后在水浴中加热片刻，再滴加入2滴2%氨水，观察并记录实验现象.（2）准确移取试液5.00mL于锥形瓶中，加入20.00mL蒸馏水，与1滴甲基红指示剂，溶液呈红色.（3）滴加1:1氨水使溶液恰好变为黄色，再滴加1:1盐酸溶液至溶液刚好变为红色（调 pH=3～4）.（4） 准确加入20.00mL EDTA标准溶液，在磁力加热搅拌器中加热3～4min，冷却至室温.（5）加20%（CH2）6N4溶液6～7mL，加入二甲基酚橙指示剂2滴，此时溶液为黄色，用0.02000mol/L Zn2+标准溶液滴定至溶液由黄色变为紫红色，即为终点.（6）平行滴定三次，记录数据，并计算.

3 实验结果和讨论

实验现象：在离心管中滴加入2滴铝试液、5滴水、2滴2.000mol/L HAc和2滴铝试剂，振荡后在水浴中加热片刻，再滴加入2滴2%氨水，结果发现离心管中有红色絮状沉淀生成，所以证明油条中的确含有铝.

3.1 实验结果

表2 平行滴定三次后得出实验结果

3.2 实验讨论

（1）HCl浓度：在进行油条灰化后用盐酸浸泡时发现不同浓度的盐酸作为油条灰化后的浸泡液的浓度不同对实验结果产生的影响，浓度过高时会导致油条中的铝溶解使实验结果偏低，如果盐酸的浓度过低则会导致油条灰溶解不充分，也将影响实验数据.为防止实验现象产生干扰，经过对照试验后决定本实验选用1.000mol/L的盐酸做油条浸泡液.

（2）灰化程度的影响：在油条灰化过程中，如果油条灰化不彻底油条灰化粉末中会存在颗粒，颗粒中可能会含有其他的有机物，部分没有被灰化的有机物会对油条灰化后的溶解产生影响，使得油条灰溶解不彻底，从而影响了后续试验里油条中铝的含量，使实验结果偏低，不能正确检测出其中的铝的含量.

（3）洗涤：在进行最后的滴定步骤时，实验仪器所使用的烧杯与滴定管必须清洗干净，并且晾干，从而避免实验仪器中的遗留物或者水中的微量元素对实验结果产生不可避免的影响，进而影响铝含量的测定，使滴定结果中的铝的实际值大于实验的真实值，使最后实验偏差过大，造成实验结果不准.

（4）不同店铺中的油条铝含量不同：不同的商家可能采用不同含量的油与明矾，这些全是依照摊主的个人习惯所添加的，所以很难通过一家小摊上的油条的铝含量来推断所有商家的油条中的铝含量.并且还有些商家推出了无明矾油条，所以我们应当多选取一些商家做分组实验，选取一些铝含量达标的油条来推荐大家食用.

3.3 实验结论

经过实验处理，用Zn2+所滴油条溶解后的溶液，直到溶液变为紫红色时为滴定终点，我们进行分组测定，然后经过三次的平均滴定后测油条中的铝含量为104.5mg/kg，查阅文献可以得知人体每天所摄入的铝元素不得超过100mg/kg所以可以发现学院东门摊位上的铝有超标的现象发生，所以尽量不要过多的购买与食用，不同的摊主会依照个人制作方法的不同添加不同含量的明矾，并且摊主所使用的食用油中是否含有铝也不能够确定，还有可能制作油条的器具中有铝制品也会对油条中检测出的铝的含量产生影响，所以油条中的铝含量会有所不同，希望大家为了自身健康，尽量选择无明矾油条，或者去比较正规的一些店铺购买早餐，并且希望可以尽快研究使用新产品作为油条的膨松剂来代替明矾，让广大居民能够放心地食用自己所购买的油条，为自己的健康又增加了一份保障.