• <td id="eoqyk"><optgroup id="eoqyk"></optgroup></td>
  • ×

    Language

    |
    |
    EN
    新儀微波消解在測定食品中微量元素中的應用
    2017-04-24
    分享到:

     一、微量元素測定時樣品的處理方法比較

    1.1高溫灰化法

        該法是將一定量的樣品置于石英坩堝內先在電爐上用小火炭化,炭化完全后用馬福爐以適當的溫度灰化,灼燒除去有機成分,再用酸溶解,使其微量元素轉化成可測定狀態。該法優點是:設備簡單,取樣量較大,溶劑用量不多,而且可批量操作。缺點是:加熱時間長,耗電量大。對于汞、砷等易揮發元素,高溫灰化法易造成損失,影響測定結果的準確度。

    1.2低溫灰化法

        此方法是利用高頻電場作用下產生的激發態氧等離子體消化樣品中的有機體。該法雖然取樣量少且減少了揮發性元素的損失,但灰化時間長、設備昂貴、實驗條件要求高,因此一般不采用此方法。

    1.3濕法消化法

        利用濃無機酸和強氧化劑來消化處理樣品,是實驗室常用的方法。但該法操作繁瑣、消化時間長、容易引入污染,而且樣品易消化不徹底。

    1.4微波消解法

        近年來產生的一種嶄新的樣品處理技術,它結合了高壓消解和微波快速加熱兩方面的性能。該法的優點是:①微波加熱是“內加熱”,具有加熱速度快、加熱均勻、無溫度梯度、無滯后效應等特點。②消解樣品的能力強,特別是一些難溶樣品,傳統的消解方式需要數小時甚至數天[2],而微波消解只需要幾分鐘至十幾分鐘。③溶劑用量少,用密封容器微波溶樣時,溶劑沒有蒸發損失,一般只需溶劑5-10ml。④減少了勞動強度,改善了操作環境,避免了有害氣體排放對環境造成的污染。⑤由于樣品采用密閉消解,有效地減少了易揮發元素的損失。本文以上海新儀微波消解儀為例:40罐一般消解程序見表1。

    表1    微波消解的程序

           步驟           溫度 ℃             時間/min                  功率/W

            1               130                  10                      1700

            2               150                   5                      1700

            3               180                  10                      1700

    二、微波消解時樣品的取樣量

    在確定各待測元素的測定手段和操作方法之后,取樣量的多少主要取決于試樣的類型及待測元素含量的高低。在相同條件下,取樣量少時樣品消解質量會更好一些。因此,只要測定方法有足夠的靈敏度,應盡可能減少取樣量。過大的取樣量容易使消解過于劇烈,引起反應失控。食品中含有較多的有機成分,樣品在消解過程中會產生大量氣體,故取樣量不能太大。當不知道樣品的組成時,一般取樣0.1g先進行消解試驗,根據其消解反應的劇烈程度再決定其后的取樣量。表2列舉了幾種不同食品消解時的取樣量。

    表 2    不同食品消解時的取樣量

    樣品種類     糖果餅干類     糧食類    乳制品     植物油     肉類     蔬菜類   

    樣品取樣量(g)   0.5        0.5        0.5        0.5        0.5        2.0

    三、微波消解時樣品預處理的方法

        由于食品一般含有大量的有機質,消解時產生較多的氣體,而使密閉消解罐內壓力過大,以至超出了正常的控制壓力而失去自動控制微波加熱的能力,造成壓力過沖,超壓泄氣,有時甚至造成消解罐的炸裂。因此,樣品在進行微波消解前必須進行預處理。由于食品種類繁多,基質不一樣,所以對于不同的樣品應采用不同的預處理方法,一般可分以下三種:

    3.1對于反應劇烈的樣品,將準備好的樣品放在水浴鍋或電子控溫加熱板上加熱,并不斷搖動溶樣杯,讓大量的氣體釋放出,等少量或淺色氣體冒出時取下后進行微波消解。

    3.2對于在常溫下需要長時間反應的樣品,可將準備好的樣品放置過夜,第二天再放進消解爐消解。

    3.3對于預處理時間長的難處理樣品,也可采用放過夜的方法,第二天再進行消解處理。

    3.4樣品經過處理后,若溶液體積小于8ml時,則必須補加水或酸,使其體積不小于8ml,然后再進行微波消解。

    四、微波消解時溶劑的選擇

        微波消解樣品常用的溶劑通常有以下幾種:①硝酸。硝酸最宜用于消解食品試樣,在密閉狀態下硝酸可加熱至180-200℃,有很強的氧化性,可與許多金屬形成易溶的硝酸鹽。硝酸主要用于消解有機樣品,如脂肪、蛋白質、碳水化合物、化妝品、植物材料、廢水等。②鹽酸。鹽酸往往與硝酸配成王水,是消解某些樣品的有效溶劑。用硝酸消解有機試樣時,加入5-10%的鹽酸能提高分解效果。③氫氟酸。氫氟酸往往與其它酸一起用于分解含硅及硅酸鹽的樣品。④過氧化氫。過氧化氫是很強的氧化劑,化學反應猛烈,應特別注意加入的方法和用量,過氧化氫往往與其它酸一起使用以增快溶樣速度。⑤硼酸。用氫氟酸消解完后加入硼酸,用于配位難溶的氟化物和過量的氫氟酸。以上溶劑中,除硝酸外,其余的都很少單獨使用,更多的是根據不同樣品的特性,選擇上述兩種或更多種組成混合溶劑,以達到最佳消解效果。

    溶解的目的是希望酸能分解樣品基體,使待測的金屬以可溶性離子的形式存在。在密閉體系中,樣品分解受許多復雜因素的影響,大多數無機酸都是良好的微波吸收體,某些酸在密閉容器中以微波作用后其穩定性、蒸汽壓等性質都會引起不同的變化。應當根據樣品的基體組成和被測元素的性質、分解效果、反應后得到的是否是可溶性鹽、反應速率等情況來全面考慮選用什么溶劑。因為每種溶劑只能有效地分解某一基體中個別組分,因此運用一種或多種溶劑構成混合溶劑進行消解,以達到樣品分解完全、不引入干擾,并且試劑用量少,溶解后很少或沒有樣品后續的處理過程等目的。

    由于食品的主要成分是碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機成分,因此通常選用硝酸作為食品的消解液。過氧化氫是一種助氧化劑,在較低溫度下即可分解成高能態活性氧,降解某些有機物。過氧化氫與硝酸共用可大大提高混合液的氧化能力,完全破壞有機物,且分解產物簡單,對反應其質影響很小。表3列舉了幾種不同食品消解時溶劑的用量。

    表3    不同食品消解時溶劑的用量

    樣品種類  糖果餅干類      糧食類      乳制品     植物油    肉類    蔬菜類  

     HNO3(ml)   5-8         5-8         5- 10        5-9       5-8     5- 8

     H2O2(ml)     1                       1          1         1        

    五、微波消解食品時加熱時間及溫度的選擇

        一般來說,微波加熱通常宜先用小功率分多步進行消解。由于消解的樣品種類千差萬別,加入的溶劑又不同,需要的溫度和加熱的時間也不一樣,通常單罐消解時有機樣品需要2—10分鐘,無機樣品需5—20分鐘,消解罐罐數越多消解時間應相應增加。對于難消解的試樣,消解時間要長一些。為避免消解罐過熱,大功率微波加熱時間一般不要超過10分鐘,如果需要更長的消解時間,則待消解罐冷卻后再繼續加熱分解。

    一般對容易消解的樣品或未知其性質的樣品,160度以下加熱,對難消解的樣品可選擇180-200度加熱消解。為了防止樣品過沖和發生因操作不當造成事故,溫度設定應分多工步由小逐漸增大,第一、二工步在130—160度之間盡量加長微波加熱時間,以便在低壓情況下消耗樣品與溶劑的反應烈度,避免在壓力升高過程中發生壓力過沖現象。由于食品多為有機成分,易于消解,故消解時可選用小功率,分步進行。

    六、新儀微波產品在此領域優勢

    1, 不少食品在反應過程中釋放氣體量多,氣壓大。若罐體結構為自泄壓式,則易造成揮發性元素損失。而新儀微波全密閉結構微波消解罐可成功避免這一點。

    2, 食品被硝酸分解釋放氣體過程中會腐蝕罐體,特別是某些廠家的PEEK材料外罐,不耐硝酸,新儀微波的宇航復合纖維外罐也不會產生這個問題。

    3, 新儀微波產品全套消解罐360度連續旋轉,保證各罐溫度均勻性。

    4, 新儀微波全密閉結構抗高壓沖擊能力強,保證罐體結構不變形,而自泄壓結構的彈性壓片,在高壓作用下經常性發生形變,最終可能產生永久形變,導致罐體泄漏,而要不斷更換。

    5, 直接壓電晶體測壓,保證了準確性,也避免了類似導氣管測壓帶來的樣品交叉污染。

    七、結束語

    微波消解技術是現代分析技術不斷發展以及分析結果精確度不斷提高的結果。微波消解技術的應用解決了傳統樣品預處理時處理時間長、揮發性元素易損失等問題。要提高分析結果的準確度,必須從分析過程的每個環節著手,而樣品預處理是分析過程中至關重要的環節,將微波消解技術用于樣品的預處理過程,從而可以有效提高分析結果的精確度。因此,隨著微波消解技術廣泛的應用,它將會被引入到更多的國標檢測方法中。

    八 參考標準:

         GB 5009.123-2014   食品安全國家標準 食品中鉻的測定

         GB 5009.16-2014    食品安全國家標準 食品中錫的測定

         GB 5009.15-2014    食品安全國家標準 食品中鎘的測定

         GB 5009.17-2014    食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定

         GB 5009.11-2014    食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定

         GB 5009.75-2014    食品安全國家標準 食品添加劑中鉛的測定

         GB 5009.76-2014    食品安全國家標準 食品添加劑中砷的測定

    GB 5009.90-2016    食品安全國家標準 食品中鐵的測定

    GB 5009.92-2016    食品安全國家標準 食品中鈣的測定

    GB 5009.137-2016   食品安全國家標準 食品中銻的測定

    GB 5009.268-2016   食品安全國家標準 食品中多元素的測定

    GB 5009.12-2017    食品安全國家標準 食品中鉛的測定

    GB 5009.13-2017    食品安全國家標準 食品中銅的測定

    GB 5009.14-2017    食品安全國家標準 食品中鋅的測定

    GB 5009.91-2017    食品安全國家標準 食品中鉀、鈉的測定

    GB 5009.93-2017    食品安全國家標準 食品中硒的測定

    GB 5009.138-2017   食品安全國家標準 食品中鎳的測定

    GB 5009.182-2017   食品安全國家標準 食品中鋁的測定

    GB 5009.241-2017   食品安全國家標準 食品中鎂的測定

    GB 5009.242-2017   食品安全國家標準 食品中錳的測定

    服務熱線:0531-88874444          服務郵箱:China@hanon.cc