王鳳英 李文娟 楊小紅

（集寧師范學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

鋁是一種低毒性元素，日常生活中的鋁主要是通過(guò)食用含有鋁添加劑的食品進(jìn)入人體的。油條是中國(guó)傳統(tǒng)的食品之一，由于制作中需要添加明礬，所以食用油條是人們攝入鋁的方式之一。2005年我國(guó)《食品中污染物限量》中對(duì)面制食品中鋁含量的限量標(biāo)準(zhǔn)是100 mg/kg 以內(nèi)。本文通過(guò)測(cè)定食用油條中的鋁含量，起到監(jiān)督其鋁含量是否達(dá)標(biāo)的作用[1]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

本課題采用分光光度法測(cè)定微量鋁。在pH 值為6.3 的弱酸性溶液中，Al3+與鉻天青(CAS)、溴化十六烷基三甲基銨(CTAB)形成藍(lán)綠色三元絡(luò)合物，與Al3+-鉻天青S 二元絡(luò)合物相比，摩爾吸收系數(shù)增大2～3 倍，測(cè)定結(jié)果的靈敏度和選擇性顯著提高。

1.2 儀器

T6 新悅紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，F(xiàn)A2204B 電子天平，GZX-9076MBE 電熱鼓風(fēng)干燥箱，箱式馬弗爐。

1.3 試劑

鋁標(biāo)準(zhǔn)貯備液（100 μg·mL-1）；鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（2 μg·mL-1）；鉻天青S 溶液（0.5 g·L-1）；

HAc-NH4Ac 緩沖溶液（pH 值為6.3）；溴化十六烷基三甲基銨溶液（0.4 g·L-1）； HCl 溶液（1:3）；溴甲酚綠溶液（0.1%）；NaOH 溶液（20%）。樣品：某高校餐廳油條。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物吸收曲線的繪制

在2 只50mL 棕色容量瓶中，分別加0.00 mL、5.00 mL 濃度為2 μg·mL-1的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，各加2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液、5 mL HAc-NH4Ac 緩沖液、5 mL CTAB 溶液，加超純水定容至50 mL 后搖勻，用1cm 的吸收池，參比液為試劑空白，在波長(zhǎng)520 nm～670 nm 之間，每隔10 nm 測(cè)定一次吸光度A，吸收峰附近每隔5nm 測(cè)定一次A。根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物的吸收曲線，確定最大吸收波長(zhǎng)。測(cè)定結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 波長(zhǎng)與吸光度的關(guān)系

以波長(zhǎng)作橫坐標(biāo)，吸光度作縱坐標(biāo)，繪制吸收曲線，如圖1。

圖1 Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物吸收曲線

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在波長(zhǎng)645 nm 處，Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物的吸光度值最大，因此，在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)，測(cè)定波長(zhǎng)采用645 nm。

1.4.2 Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的實(shí)驗(yàn)條件是根據(jù)結(jié)果與討論選定的。取六只50 mL 棕色容量瓶，分別準(zhǔn)確移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL 2 μg·mL-1的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液加入其中，各加2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液、5 mL HAc-NH4Ac 緩沖溶液、5 mL CTAB 溶液，用超純水定容到50 mL后搖勻，使用1 cm 的吸收池，以試劑空白作參比，在645 nm 處，測(cè)定五種溶液的吸光度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)六次，計(jì)算平均值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

用鋁離子的質(zhì)量濃度作橫坐標(biāo)，吸光度作縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2。

圖2 Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.5 油條中微量鋁含量的測(cè)定

1.5.1 樣品處理 將油條樣品置于110℃烘箱中烘干，取出后在研缽中研碎并充分混勻，用分析天平稱取樣品 5.000 g，置于坩堝中，在電爐上碳化至無(wú)煙。放入550℃馬弗爐中灰化4 h 至樣品呈白色或灰白色，冷卻至200℃以下將樣品取出。加入1:1 鹽酸溶液5.0 mL，使灰分溶解，趁熱過(guò)濾坩堝中的樣品溶液至小燒杯中，多次用熱超純水洗滌殘?jiān)?，將洗滌液一并過(guò)濾，最后用洗瓶吹出細(xì)小的水流從上而下螺旋式吹洗濾紙幾次，定量轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，用超純水定容至刻度，搖勻備用，即得樣品測(cè)定液[2]。

1.5.2 調(diào)節(jié)酸度的初步實(shí)驗(yàn)

用移液管移取5.0 mL 樣品測(cè)定液至小燒杯中，測(cè)定其pH 值約為1。滴加2 滴0.1%溴甲酚綠指示劑，再加入20% NaOH 溶液，邊加邊攪拌，至溶液由黃色變?yōu)樗{(lán)色，此時(shí)溶液的pH 值約為5.6，記錄加入20% NaOH 溶液的滴數(shù)為45 滴（約2.3 mL）。

1.5.3 油條中微量鋁含量的測(cè)定

取5 只50 mL 容量瓶，分別移取5.00 mL 油條試液加入其中，再分別加入2.3 mL 20% NaOH 溶液、2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液、5 mL HAc-NH4Ac 緩沖溶液、5 mL CTAB 溶液，加超純水至刻度后搖勻，使用1 cm 的吸收池，以試劑空白作參比，在645 nm 處，對(duì)油條試液的吸光度值分別進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定五次，求出平均值，最后計(jì)算出試液中Al3+的質(zhì)量濃度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程A=2.7727c+0.0001，計(jì)算出試樣中鋁的平均含量為8.35 mg/kg，小于限量標(biāo)準(zhǔn)（100 mg/kg）。結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表3 采用三元絡(luò)合物對(duì)油條樣品的測(cè)定結(jié)果及精密度

由于玻璃會(huì)吸附金屬，因此，在測(cè)定前需用稀HCl 清洗比色皿，用超純水清洗后再用試液潤(rùn)洗2～3 次，以提高實(shí)驗(yàn)的精密度。

由此可知：測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%，測(cè)定結(jié)果的精密度好，測(cè)定結(jié)果可靠。

2 結(jié)果與討論

前面已經(jīng)繪制了Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物的吸收曲線，結(jié)果表明在645 nm 波長(zhǎng)處，吸光度值最大，所以后面的結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)均選擇測(cè)定波長(zhǎng)為645 nm。在最大吸收波長(zhǎng)處進(jìn)行測(cè)定，不僅靈敏度高，且測(cè)量誤差小。

2.1 顯色劑用量的選擇

CAS 加入量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，顯色劑用量小則顯色反應(yīng)不完全，使測(cè)定結(jié)果偏低，顯色劑用量大則由于CAS 溶于乙醇顯紅棕色，顯色劑本身的顏色使被測(cè)溶液顏色加深，會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的準(zhǔn)確性造成影響。取五只50 mL 棕色容量瓶，在其中分別加入體積為0.50 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL 的CAS 溶液，其它條件同1.4.1，對(duì)五種待測(cè)液的吸光度分別進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定三次，并求出測(cè)定結(jié)果的平均值。結(jié)果詳見(jiàn)表4。

表4 顯色劑用量的影響

用以顯色劑體積作橫坐標(biāo)，吸光度值作縱坐標(biāo)，繪制A-V 曲線，如圖3。

圖3 顯色劑用量的選擇

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：CAS 用量在1.5 mL-2.5 mL 時(shí)吸光度值最大且恒定，故本實(shí)驗(yàn)選擇0.5 g·L-1的CAS 溶液用量為2 mL。

2.2 溴化十六烷基三甲基銨用量的選擇

CAS 與Al3+反應(yīng)時(shí)，加入CTAB 溶液作為表面活性劑，則可形成藍(lán)綠色三元絡(luò)合物。在六種所配試液中分別加入1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL CTAB 溶液，其它條件同1.4.1，對(duì)這六種待測(cè)液的吸光度分別進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定三次，并求出測(cè)定結(jié)果的平均值。結(jié)果詳見(jiàn)表5。

表5 溴化十六烷基三甲基銨用量的影響

以CTAB 體積作橫坐標(biāo)，吸光度值作縱坐標(biāo)，繪制A-V 曲線，如圖4。

圖4 溴化十六烷基三甲基銨用量的選擇

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：CTAB 溶液的用量在4.0 mL-6.0 mL 時(shí)吸光度最大且恒定，所以本實(shí)驗(yàn)選擇該溶液的用量為5 mL。

2.3 pH 值的選擇

pH 值是測(cè)定油條中微量鋁時(shí)的重要條件，為了抑制Al3+的水解，本實(shí)驗(yàn)選擇加入緩沖溶液，使體系的pH 值保持穩(wěn)定，并且可以穩(wěn)定顯色，提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。因?yàn)殂t天青S 與Al3+的顯色反應(yīng)是在弱酸性溶液中進(jìn)行的，所以pH 值的選擇在弱酸性范圍內(nèi)進(jìn)行。為測(cè)定pH 值對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，取2 只50 mL 棕色容量瓶，分別向其中各加入5 mL 2 μg·mL-1的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液、2 mL 0.5 g·L-1CAS溶液、5 mL 0.4 g·L-1CTAB 溶液，最后將試液定容到50.0 mL，此時(shí)所配上述溶液的pH 值大約是5.0，吸光度值為0.166。向其中一瓶溶液中逐滴加入1:3 HCl 溶液，調(diào)節(jié)溶液pH 分別為4.0；向另一瓶溶液中逐滴加入濃度為0.5 mol·L-1的NaOH 溶液，調(diào)節(jié)試液的pH 值約為5.5、6.0、6.3、6.7。將所配制的pH 值不同的試液，使用1 cm 吸收池，以試劑空白作參比，在645 nm 處，分別對(duì)其它5 種待測(cè)液的吸光度值進(jìn)行測(cè)定，平行測(cè)定3 次，并求出測(cè)定結(jié)果的平均值[3]。結(jié)果詳見(jiàn)表6。 以pH 值作橫坐標(biāo)，吸光度作縱坐標(biāo)，繪制A-pH 曲線，如圖5。

表6 pH 值與吸光度的關(guān)系

圖5 pH 值的選定

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在pH 值約為6.3 時(shí)，溶液吸光度值最大且較穩(wěn)定，所以本實(shí)驗(yàn)的最佳pH 值選擇6.3，用HAc-NH4Ac 緩沖溶液保持。

2.4 顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的測(cè)定

在測(cè)定三元絡(luò)合物吸光度時(shí)，顯色體系需要一定時(shí)間才可以顯色完全，形成的三元絡(luò)合物穩(wěn)定一段時(shí)間后開(kāi)始解離，因此需要對(duì)三元絡(luò)合物的顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間進(jìn)行測(cè)定。移取5 mL Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液、2 mL 0.5 g·L-1CAS 溶液，移取5 mL HAc-NH4Ac 緩沖溶液，加入5 mL CTAB 溶液，用超純水定容至50 mL 棕色容量瓶中，使用1cm 吸收池，以試劑空白作參比，從以上溶液都加入完畢且搖勻后開(kāi)始計(jì)時(shí)，在645 nm 波長(zhǎng)處，測(cè)定不同時(shí)間時(shí)溶液的吸光度。結(jié)果詳見(jiàn)表7。

表7 顯色時(shí)間與吸光度的關(guān)系

以顯色時(shí)間作橫坐標(biāo)，吸光度作縱坐標(biāo)，繪制A-t 曲線，如圖6。

圖6 顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Al3+-CAS-CTAB 三元絡(luò)合物體系在15min 左右基本顯色完全，在150 min 左右，吸光度值有所下降，所以絡(luò)合物穩(wěn)定時(shí)間為15～150 min，因此本實(shí)驗(yàn)應(yīng)在15 min 至150 min 之間完成實(shí)驗(yàn)。

2.5 回收率實(shí)驗(yàn)

用吸量管準(zhǔn)確移取5.00 mL 油條試液分別置于5 只50 mL 容量瓶中，分別加入0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，其余操作同1.5.3，在波長(zhǎng)645 nm 處測(cè)定上述溶液的吸光度，根據(jù)回收率計(jì)算公式求得對(duì)應(yīng)回收率[4]，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 回收率實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，回收率在96.9%～98.5%之間，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度高。

2.6 與二元絡(luò)合物測(cè)定結(jié)果的比較

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定Al3+-鉻天青S 二元絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)為545 nm，二元絡(luò)合物不加CTAB 溶液，在其它實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，讓其分別生成二元絡(luò)合物和三元絡(luò)合物，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法分別對(duì)質(zhì)量濃度為0.200 μg·mL-1的Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，將測(cè)定結(jié)果及其精密度列于表9。

表9 二元絡(luò)合物、三元絡(luò)合物對(duì)相同濃度鋁含量的測(cè)定結(jié)果比較

通過(guò)比較，與三元絡(luò)合物相比較，采用二元絡(luò)合物測(cè)定鋁含量，其靈敏度低，穩(wěn)定性差，因而測(cè)定值精密度較差，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度較低。而采用三元絡(luò)合物測(cè)定油條中鋁含量，絡(luò)合物穩(wěn)定，選擇性好，靈敏度高，精密度好，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。能有效監(jiān)督油條中所添加的鋁含量是否超標(biāo)，預(yù)防油條中的鋁對(duì)人體造成的危害，為人們的飲食安全提供依據(jù)[5]。