食用油条中铝含量测定方法的改进

王凤英 李文娟 杨小红

（集宁师范学院 化学与化工学院，内蒙古 乌兰察布 012000）

铝是一种低毒性元素，日常生活中的铝主要是通过食用含有铝添加剂的食品进入人体的。油条是中国传统的食品之一，由于制作中需要添加明矾，所以食用油条是人们摄入铝的方式之一。2005年我国《食品中污染物限量》中对面制食品中铝含量的限量标准是100 mg/kg 以内。本文通过测定食用油条中的铝含量，起到监督其铝含量是否达标的作用[1]。

1 实验部分

1.1 实验原理

本课题采用分光光度法测定微量铝。在pH 值为6.3 的弱酸性溶液中，Al3+与铬天青(CAS)、溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)形成蓝绿色三元络合物，与Al3+-铬天青S 二元络合物相比，摩尔吸收系数增大2～3 倍，测定结果的灵敏度和选择性显著提高。

1.2 仪器

T6 新悦紫外可见分光光度计，FA2204B 电子天平，GZX-9076MBE 电热鼓风干燥箱，箱式马弗炉。

1.3 试剂

铝标准贮备液（100 µg·mL-1）；铝标准溶液（2 µg·mL-1）；铬天青S 溶液（0.5 g·L-1）；

HAc-NH4Ac 缓冲溶液（pH 值为6.3）；溴化十六烷基三甲基铵溶液（0.4 g·L-1）； HCl 溶液（1:3）；溴甲酚绿溶液（0.1%）；NaOH 溶液（20%）。样品：某高校餐厅油条。

1.4 实验方法

1.4.1 Al3+-CAS-CTAB 三元络合物吸收曲线的绘制

在2 只50mL 棕色容量瓶中，分别加0.00 mL、5.00 mL 浓度为2 µg·mL-1的Al3+标准溶液，各加2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液、5 mL HAc-NH4Ac 缓冲液、5 mL CTAB 溶液，加超纯水定容至50 mL 后摇匀，用1cm 的吸收池，参比液为试剂空白，在波长520 nm～670 nm 之间，每隔10 nm 测定一次吸光度A，吸收峰附近每隔5nm 测定一次A。根据测定结果绘制Al3+-CAS-CTAB 三元络合物的吸收曲线，确定最大吸收波长。测定结果详见表1。

表1 波长与吸光度的关系

以波长作横坐标，吸光度作纵坐标，绘制吸收曲线，如图1。

图1 Al3+-CAS-CTAB 三元络合物吸收曲线

实验结果表明，在波长645 nm 处，Al3+-CAS-CTAB 三元络合物的吸光度值最大，因此，在绘制标准曲线时，测定波长采用645 nm。

1.4.2 Al3+-CAS-CTAB 三元络合物标准曲线的绘制

绘制标准曲线的实验条件是根据结果与讨论选定的。取六只50 mL 棕色容量瓶，分别准确移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL 2 µg·mL-1的Al3+标准溶液加入其中，各加2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液、5 mL HAc-NH4Ac 缓冲溶液、5 mL CTAB 溶液，用超纯水定容到50 mL后摇匀，使用1 cm 的吸收池，以试剂空白作参比，在645 nm 处，测定五种溶液的吸光度，重复上述实验六次，计算平均值，绘制标准曲线。结果详见表2。

表2 标准曲线

用铝离子的质量浓度作横坐标，吸光度作纵坐标，绘制标准曲线，如图2。

图2 Al3+-CAS-CTAB 三元络合物标准曲线

1.5 油条中微量铝含量的测定

1.5.1 样品处理 将油条样品置于110℃烘箱中烘干，取出后在研钵中研碎并充分混匀，用分析天平称取样品 5.000 g，置于坩埚中，在电炉上碳化至无烟。放入550℃马弗炉中灰化4 h 至样品呈白色或灰白色，冷却至200℃以下将样品取出。加入1:1 盐酸溶液5.0 mL，使灰分溶解，趁热过滤坩埚中的样品溶液至小烧杯中，多次用热超纯水洗涤残渣，将洗涤液一并过滤，最后用洗瓶吹出细小的水流从上而下螺旋式吹洗滤纸几次，定量转移至100 mL 容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀备用，即得样品测定液[2]。

1.5.2 调节酸度的初步实验

用移液管移取5.0 mL 样品测定液至小烧杯中，测定其pH 值约为1。滴加2 滴0.1%溴甲酚绿指示剂，再加入20% NaOH 溶液，边加边搅拌，至溶液由黄色变为蓝色，此时溶液的pH 值约为5.6，记录加入20% NaOH 溶液的滴数为45 滴（约2.3 mL）。

1.5.3 油条中微量铝含量的测定

取5 只50 mL 容量瓶，分别移取5.00 mL 油条试液加入其中，再分别加入2.3 mL 20% NaOH 溶液、2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液、5 mL HAc-NH4Ac 缓冲溶液、5 mL CTAB 溶液，加超纯水至刻度后摇匀，使用1 cm 的吸收池，以试剂空白作参比，在645 nm 处，对油条试液的吸光度值分别进行测定，平行测定五次，求出平均值，最后计算出试液中Al3+的质量浓度。根据标准曲线的线性回归方程A=2.7727c+0.0001，计算出试样中铝的平均含量为8.35 mg/kg，小于限量标准（100 mg/kg）。结果详见表3。

表3 采用三元络合物对油条样品的测定结果及精密度

由于玻璃会吸附金属，因此，在测定前需用稀HCl 清洗比色皿，用超纯水清洗后再用试液润洗2～3 次，以提高实验的精密度。

由此可知：测定结果的相对标准偏差为1.3%，测定结果的精密度好，测定结果可靠。

2 结果与讨论

前面已经绘制了Al3+-CAS-CTAB 三元络合物的吸收曲线，结果表明在645 nm 波长处，吸光度值最大，所以后面的结果与讨论实验均选择测定波长为645 nm。在最大吸收波长处进行测定，不仅灵敏度高，且测量误差小。

2.1 显色剂用量的选择

CAS 加入量对实验结果影响较大，显色剂用量小则显色反应不完全，使测定结果偏低，显色剂用量大则由于CAS 溶于乙醇显红棕色，显色剂本身的颜色使被测溶液颜色加深，会对测定产生干扰进而对实验测定的准确性造成影响。取五只50 mL 棕色容量瓶，在其中分别加入体积为0.50 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL 的CAS 溶液，其它条件同1.4.1，对五种待测液的吸光度分别进行测定，平行测定三次，并求出测定结果的平均值。结果详见表4。

表4 显色剂用量的影响

用以显色剂体积作横坐标，吸光度值作纵坐标，绘制A-V 曲线，如图3。

图3 显色剂用量的选择

实验结果表明：CAS 用量在1.5 mL-2.5 mL 时吸光度值最大且恒定，故本实验选择0.5 g·L-1的CAS 溶液用量为2 mL。

2.2 溴化十六烷基三甲基铵用量的选择

CAS 与Al3+反应时，加入CTAB 溶液作为表面活性剂，则可形成蓝绿色三元络合物。在六种所配试液中分别加入1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL CTAB 溶液，其它条件同1.4.1，对这六种待测液的吸光度分别进行测定，平行测定三次，并求出测定结果的平均值。结果详见表5。

表5 溴化十六烷基三甲基铵用量的影响

以CTAB 体积作横坐标，吸光度值作纵坐标，绘制A-V 曲线，如图4。

图4 溴化十六烷基三甲基铵用量的选择

实验结果表明：CTAB 溶液的用量在4.0 mL-6.0 mL 时吸光度最大且恒定，所以本实验选择该溶液的用量为5 mL。

2.3 pH 值的选择

pH 值是测定油条中微量铝时的重要条件，为了抑制Al3+的水解，本实验选择加入缓冲溶液，使体系的pH 值保持稳定，并且可以稳定显色，提高测定结果的准确度。因为铬天青S 与Al3+的显色反应是在弱酸性溶液中进行的，所以pH 值的选择在弱酸性范围内进行。为测定pH 值对实验的影响，取2 只50 mL 棕色容量瓶，分别向其中各加入5 mL 2 µg·mL-1的Al3+标准溶液、2 mL 0.5 g·L-1CAS溶液、5 mL 0.4 g·L-1CTAB 溶液，最后将试液定容到50.0 mL，此时所配上述溶液的pH 值大约是5.0，吸光度值为0.166。向其中一瓶溶液中逐滴加入1:3 HCl 溶液，调节溶液pH 分别为4.0；向另一瓶溶液中逐滴加入浓度为0.5 mol·L-1的NaOH 溶液，调节试液的pH 值约为5.5、6.0、6.3、6.7。将所配制的pH 值不同的试液，使用1 cm 吸收池，以试剂空白作参比，在645 nm 处，分别对其它5 种待测液的吸光度值进行测定，平行测定3 次，并求出测定结果的平均值[3]。结果详见表6。 以pH 值作横坐标，吸光度作纵坐标，绘制A-pH 曲线，如图5。

表6 pH 值与吸光度的关系

图5 pH 值的选定

实验结果显示：在pH 值约为6.3 时，溶液吸光度值最大且较稳定，所以本实验的最佳pH 值选择6.3，用HAc-NH4Ac 缓冲溶液保持。

2.4 显色时间和稳定时间的测定

在测定三元络合物吸光度时，显色体系需要一定时间才可以显色完全，形成的三元络合物稳定一段时间后开始解离，因此需要对三元络合物的显色时间和稳定时间进行测定。移取5 mL Al3+标准溶液、2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液，移取5 mL HAc-NH4Ac 缓冲溶液，加入5 mL CTAB 溶液，用超纯水定容至50 mL 棕色容量瓶中，使用1cm 吸收池，以试剂空白作参比，从以上溶液都加入完毕且摇匀后开始计时，在645 nm 波长处，测定不同时间时溶液的吸光度。结果详见表7。

表7 显色时间与吸光度的关系

以显色时间作横坐标，吸光度作纵坐标，绘制A-t 曲线，如图6。

图6 显色时间和稳定时间的测定

实验结果表明：Al3+-CAS-CTAB 三元络合物体系在15min 左右基本显色完全，在150 min 左右，吸光度值有所下降，所以络合物稳定时间为15～150 min，因此本实验应在15 min 至150 min 之间完成实验。

2.5 回收率实验

用吸量管准确移取5.00 mL 油条试液分别置于5 只50 mL 容量瓶中，分别加入0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL Al3+标准溶液，其余操作同1.5.3，在波长645 nm 处测定上述溶液的吸光度，根据回收率计算公式求得对应回收率[4]，结果见表8。

表8 回收率实验

实验结果表明，回收率在96.9%～98.5%之间，测定结果准确度高。

2.6 与二元络合物测定结果的比较

通过实验测定Al3+-铬天青S 二元络合物的最大吸收波长为545 nm，二元络合物不加CTAB 溶液，在其它实验条件相同的情况下，让其分别生成二元络合物和三元络合物，采用标准曲线法分别对质量浓度为0.200 µg·mL-1的Al3+标准溶液进行测定，将测定结果及其精密度列于表9。

表9 二元络合物、三元络合物对相同浓度铝含量的测定结果比较

通过比较，与三元络合物相比较，采用二元络合物测定铝含量，其灵敏度低，稳定性差，因而测定值精密度较差，测定结果准确度较低。而采用三元络合物测定油条中铝含量，络合物稳定，选择性好，灵敏度高，精密度好，测定结果准确可靠。能有效监督油条中所添加的铝含量是否超标，预防油条中的铝对人体造成的危害，为人们的饮食安全提供依据[5]。