铬天青S分光光度法与ICP-MS法测量粉条中铝的探究

摘 要：基于微波消解的前处理方法，探究铬天青S分光光度法与电感耦合等离子质谱法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）测量粉条中铝的方法的不同。结果表明，两种方法的线性系数均可达到0.999以上。通过从线性、检出限、加标回收、精密度等方面进行验证，ICP-MS法比铬天青S分光光度法更为稳定、精确，且测量速度快，前处理较简单，适合大批量测量。

关键词：微波消解；电感耦合等离子质谱法；铬天青S；粉条

Study on Determination of Aluminum in Vermicelli by Chromium-Azurin S Spectrophotometry and ICP-MS

LIU Meiwen

（Xinzhou Comprehensive Inspection and Testing Center， Xinzhou 034000， China）

Abstract： Based on the pretreatment method of microwave digestion， the difference between the method of chromium-azure S spectrophotometry and the method of inductively coupled plasma mass spectrometry in the measurement of aluminum in vermicelli was explored. The results show that the linear coefficients of the two methods can reach more than 0.999. Through verification from linearity， detection limit， spiked recovery， precision and other aspects， ICP-MS method is more stable and accurate than chrome azurol S spectrophotometric method， with fast measurement speed， simple pretreatment， and suitable for mass measurement.

Keywords： microwave digestion; inductively coupled plasma mass spectrometry; chromium-azure S; vermicelli

粉条属于淀粉制品，是以红薯、马铃薯等加工后制成的淀粉为原料，经过一系列的工艺流程制作而成的食品。粉条具有口感清爽、易于加工、价格便宜等优点，而且吃法多样化，易于搭配各种菜肴，是人们生活中餐桌上的常客，备受欢迎。但不法商家为了增加销量，在加工的过程中盲目使用硫酸铝钾、硫酸铝铵等添加剂，利用其具有稳定、絮凝的作用，用来增加粉条的韧性、口感，从而赚取暴利。《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）[1]的补充文件中规定粉条、粉丝中铝的残留量≤200 mg·kg-1（干样品，以铝计）。铝元素是人体非必需的微量元素，如果摄入量过多，会在人体内沉积，损伤脑细胞，影响智力发育，造成记忆力减退等[2]。目前，食品中铝的检测方法主要有铬天青S分光光度法、电感耦合等离子质谱法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）、电感耦合等离子发射光谱法、石墨炉原子吸收法。铬天青S分光光度法适用于测量食品添加剂中的铝含量[3]，具有仪器价格便宜、应用广泛的特点；后3种方法均适用于食品中铝的测量，电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）和电感耦合等离子发射光谱法具有灵敏度高、检出限低、稳定性好、测量时间短的优点[4]；石墨炉原子吸收法，由于铝元素的原子化温度较高，且铝在高温下和石墨管中的碳会发生反应，对仪器和石墨管均有较高的要求[5]，难以精确测量。

本文采用微波消解对粉条进行前处理，利用铬天青S分光光度法与ICP-MS法测量粉条中铝，并对测量结果进行比较，分析两种测量方法的优点以及不足之处，为相关实验室粉条中铝的检验提供方法上的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：粉条，市售。

试剂：硝酸、过氧化氢、硫酸均为UPS级（苏州晶瑞化学公司）；所用水为一级水；铝标准溶液100 μg·mL-1（中国计量科学研究院）；钪标准溶液100 μg·mL-1（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；铬天青S为分析纯（上海麦克林生化科技有限公司）；对硝基苯酚、溴代十六烷基吡啶均为分析纯（成都艾科达化学试剂有限公司）；无水乙二胺、抗坏血酸为分析纯（天津市大茂化学试剂厂）；氨水为分析纯（天津市风船化学试剂科技有限公司）；无水乙醇为分析纯（安徽安特食品股份有限公司）；曲拉通X-100为分析纯（山东西亚化学科技有限公司）；RM-19131粉条中铝标准物质（华测检测认证集团股份有限公司）。

1.2 仪器与设备

UV-6100S型紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；iCAP–RQ型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），美国赛默飞世尔公司；TOPEX型微波消解仪、G-400智能控温电加热器，上海屹尧仪器科技发展有限公司；GZX-9240MBE型电热鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司；ESJ182-4型电子天平，沈阳龙腾电子有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品前处理

（1）样品制备。粉条样品粉碎均匀后，取大约30 g置于85 ℃的恒温干燥箱中干燥4 h，整个过程中避免使用含铝的容器，尽量减少外界环境带入的污染，冷却到室温后即时称样，防止放置时间过长，重新吸收空气中的水蒸气，造成返潮，结果不准确。

（2）样品消解。准确称取0.2～0.5 g（精确到0.000 1 g）各粉条样品及质控样于微波消解罐中，加入6 mL硝酸，置于G-400智能控温电加热器上，于100 ℃进行预消解大约30 min，当看到大量的氮氧化物棕色烟雾冒尽后，冷却到室温，加入2 mL过氧化氢，放入TOPEX微波消解仪中进行消解。粉条的主要成分是淀粉，属于碳水化合物，易于消解，具体升温程序见表1。消解完成后，冷却后取出，在温度为140～160 ℃赶酸至0.5～1.0 mL，最后将消化液定容至50 mL，同时做空白试验。

1.3.2 标准曲线的绘制和样品的测量

（1）铬天青S分光光度法。准确吸取1.00 mL铝标准溶液（100 μg·mL-1）于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（2%）稀释到刻度，混匀，配制成铝的标准使用液（1.00 μg·mL-1）。分别吸取铝标准使用液0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL、5.00 mL（相当于标准系列中铝的质量为0 μg、0.50 μg、1.00 μg、2.00 μg、3.00 μg、4.00 μg和5.00 μg）于25 mL比色管中，依次加入1 mL硫酸溶液（1%），加水至10 mL刻度。

分别吸取1.00 mL样品消化液、空白溶液、质控样消化液于25 mL比色管中，加水至10 mL刻度。向各比色管中滴加1滴对硝基苯酚乙醇溶液（1 g·L-1），混匀，滴加氨水溶液（1∶1）至刚出现浅黄色，滴加2.5%硝酸溶液至黄色刚好消失，再多加1 mL，加入1 mL抗坏血酸溶液（10 g·L-1），混匀，加入3 mL铬天青S溶液（1 g·L-1），1 mL 3%的曲拉通X-100溶液，3 mL 3 g·L-1的CPB溶液，3 mL乙二胺-盐酸缓冲溶液，加水定容至25 mL，混匀，放置30 min左右，在620 nm波长处以铝的质量为横坐标，对应吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。测量试样消化液吸光度值与标准系列比较进行定量。

（2）ICP-MS法。将铝标准溶液（100 μg·mL-1），逐级稀释成质量浓度分别为0.00 μg·mL-1、0.05 μg·mL-1、0.10 μg·mL-1、0.50 μg·mL-1、1.00 μg·mL-1、3.00 μg·mL-1和5.00 μg·mL-1的标准系列点，将钪标准溶液100 μg·mL-1逐级稀释成10 μg·L-1的内标使用液，仪器手动进样各标准点，同时在线进样10 μg·L-1的钪内标使用液，测定铝元素和钪元素的信号响应值，以铝元素的浓度为横坐标，铝元素与钪元素响应值的比值为纵坐标，绘制标准曲线。然后测量空白溶液、各试样溶液，根据标准曲线定量。仪器工作条件见表2，测量模式为碰撞模式。

2 结果与分析

2.1 标准曲线及方法的检出限

铬天青S分光光度法，线性范围为0～5.00 μg，标准曲线线性方程为Y=0.151 3X+0.009 9，相关线性系数为R2=0.999 2；ICP-MS法，线性范围为0～5.00 μg·mL-1，标准曲线线性方程为Y=227 183.162X+656.559，相关线性系数为R2=0.999 9；两种方法的线性系数均可达到0.999以上，符合要求。按照测量检出限的方法，样品空白平行测定20次，铬天青S分光光度法以称样量为1 g，定容体积为50 mL时，方法检出限为3.34 mg·kg-1，定量限为11.1 mg·kg-1；ICP-MS法称样量为0.5 g，定容体积为50 mL时，方法检出限为0.3 mg·kg-1，定量限为1.0 mg·kg-1。两种方法的检出限和定量限均符合国家标准的要求，但是ICP-MS法检出限和定量限更低且更稳定，更适合检测铝含量浓度低的样品。

2.2 加标回收和精密度

选取铝含量较低的粉条样品，分别在25 mg·kg-1、100 mg·kg-1、200 mg·kg-1进行3水平加标回收试验。同一水平消化7个平行样，并且进行加标，分别用铬天青S分光光度法和ICP-MS法进行测量，每一水平测量7次，同时做精密度试验。计算每一水平的加标回收率及对应的相对标准偏差（RSD），具体数值见表3。铬天青S分光光度法，加标回收率的范围为90.4%～98.7%，相对标准偏差（RSD）范围为1.13%～5.91%；ICP-MS法，加标回收率的范围为96.0%～101.0%，相对标准偏差（RSD）范围为0.68%～2.38%；均符合《实验室质量控制规范 食品理化检测》（GB/T 27404—2008）中附录F对回收率和精密度的要求。

2.3 样品的测量

测量市场在售的粉条样品和质控粉条标准物质（RM-19131），每个样品做两个平行样，测量取平均值。分别用上述两种方法进行处理和测量，测量结果见表4。结果表明，当粉条中铝含量较低时，ICP-MS法更为稳定、精确；当粉条中铝含量较高时，两种方法的测量结果相差不大，均可满足要求，两种方法的质控粉条标准物质（RM-19131）测量值均在规定范围内（满意值范围为213～265 mg·kg-1）。

3 结语

通过微波消解处理粉条样品后，利用铬天青S分光光度法和ICP-MS法测量条件的选择和确认，对线性、检出限、加标回收、精密度等方面进行验证。当粉条中铝含量较低时，ICP-MS法更为稳定、精确，且测量速度快，前处理较简单，适合大批量测量；铬天青S分光光度法前处理较复杂，测量周期较长，含量低的样品重复性较差，且一次性测量样品不宜过多，但仪器价格便宜，适合实验室广泛使用。实际应用中，可根据检测要求来选择合适的方法。

参考文献

[1]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品添加剂使用标准：GB 2760—2014[S].北京：中国标准出版社，2014.

[2]许瑞清，孙丽萍，刘建春，等.ICP-MS测定粉条中铝残留量的不确定度分析[J].粮食科技与经济，2018，43（12）：55-57.

[3]国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中铝的测定：

GB 5009.182—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[4]安永鹏，杨彦丽，丁轲.ICP-MS和ICP-OES法检测粉条中铝含量的比较研究[J].中国食品添加剂，2021，32（6）：108-113.

[5]罗诚，申磊，吴泽君.ICP-MS法测定市售红薯粉条中铝和钛[J].食品工业科技，2018，39（10）：240-245.

作者简介：刘美文（1986—），男，山西忻州人，本科，工程师。研究方向：食品及农产品检验。