流動(dòng)注射偶合化學(xué)發(fā)光法快速測(cè)定食品塑料袋中可浸出有機(jī)化合物的總量

王長(zhǎng)青，高向陽*，石含玉

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

流動(dòng)注射偶合化學(xué)發(fā)光法快速測(cè)定食品塑料袋中可浸出有機(jī)化合物的總量

王長(zhǎng)青，高向陽*，石含玉

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

建立一種食品包裝袋中可浸出有機(jī)物質(zhì)總量的新型分析方法。以食品塑料袋為樣品，經(jīng)超聲波浸提后，用微波壓力密閉快速消解浸提液，利用魯米諾-過氧化氫-鉻偶合流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光體系進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：有機(jī)物相當(dāng)于鉻(Ⅲ)的線性范圍為1.154×10-10～1.154×10-5mol/L(1/3Cr3+)，鉻(Ⅲ)檢出限為4.476×10-11mol/L(1/3Cr3+)，RSD為3.1%(n=3)。該法靈敏度高，操作簡(jiǎn)便、測(cè)定快速、成本低廉，利于普及推廣。

流動(dòng)注射分析(FLA)；偶合化學(xué)發(fā)光；魯米諾體系；食品塑料袋；有機(jī)化合物總量

目前，食品安全的各級(jí)保障體系逐漸趨于完善，但由于長(zhǎng)期受生活習(xí)慣影響，食品接觸材料的安全性并沒有引起人們的足夠重視。日常生活中，人們常直接用塑料袋裝提米飯、炒菜、胡辣湯、燴面等食物，這些塑料袋可能對(duì)人體健康存在潛在危害。

食品接觸材料中有機(jī)物質(zhì)檢測(cè)的常用方法有GC[1]、GC-MS[2]、HPLC[3]等，這些方法均需要貴重的大型儀器，操作繁雜，成本較高，不利于普及推廣。近年來，微波技術(shù)[4-7]和超聲波技術(shù)[8-10]在食品科學(xué)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)利用超聲波浸提樣品，浸提液用微波壓力密閉快速消解裝置消解[11]，利用酸性重鉻酸鉀與浸提液中有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)生成的等物質(zhì)量的鉻(Ⅲ)對(duì)魯米諾-過氧化氫發(fā)光體系的線性催化作用，用偶合化學(xué)發(fā)光痕量分析技術(shù)[12-14]快速進(jìn)行測(cè)定，以每克樣品中可浸提出的有機(jī)物總物質(zhì)的量nc總(1/4C)為定量計(jì)算結(jié)果。與國(guó)標(biāo)[15]和現(xiàn)有檢測(cè)方法相比，具有操作簡(jiǎn)便，測(cè)定快速，靈敏度高，成本低廉，利于普及和推廣應(yīng)用的突出優(yōu)點(diǎn)，用于塑料袋中可浸出有機(jī)化合物總量的測(cè)定，結(jié)果令人滿意。

1 材料與方法

1.1 材料

可降解食品包裝袋 鄭州市金水區(qū)中興可降解食品包裝袋公司。

1.2 試劑

魯米諾(AR) 北京化工廠；鉻粉(AR) 天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)有限公司。

3.500 ×10-2mol/L(1/3Cr3+)鉻(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)貯備液：準(zhǔn)確稱取0.6066g干燥至質(zhì)量恒定的鉻粉于燒杯中，用100mL 6mol/L H2SO4溶液完全溶解后移入1L容量瓶中，用去離子水定容備用；3.500×10-4mol/L(1/3Cr3+)鉻(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)工作液：將3.500×10-2mol/L(1/3Cr3+)鉻(Ⅲ)的標(biāo)準(zhǔn)貯備液逐級(jí)稀釋得3.500×10-4mol/L(1/3Cr3+)鉻(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)工作液；2.50×10-4mol/L魯米諾貯備液：準(zhǔn)確稱取魯米諾0.04471g于燒杯中，加5.3004g無水Na2CO3和60.0900g KBr，溶解，用0.10mol/L KOH溶液調(diào)節(jié)至pH12.50后，移入1L棕色容量瓶中，用pH12.50 KOH溶液定容，備用；2.000×10-2mol/L(1/6K2Cr2O7)重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取干燥至質(zhì)量恒定的重鉻酸鉀0.4903g于水中溶解后，定容至500mL備用；4.0×10-2mol/L H2O2溶液(內(nèi)含0.0001mol/L EDTA)；(1+1)H2SO4溶液；所用水為重蒸3次的去離子水。

1.3 儀器與設(shè)備

IFFM-D型流動(dòng)注射生物發(fā)光分析儀 西安瑞邁電子科技有限公司；SYZ-B型石英亞沸高純水蒸餾器 江蘇省宜興市勤華石英玻璃儀器廠；SKF-12型超聲波清洗器上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司；KD25B-A型微波爐 廣東美的微波爐制造有限公司；pH213型酸度計(jì)、FA2104A型電子天平等。

1.4 方法

1.4.1 玻璃儀器的預(yù)處理

所用玻璃儀器均用8mol/L HNO3溶液微波加熱20s左右后浸潤(rùn)內(nèi)壁數(shù)分鐘，除去可能干擾的還原性物質(zhì)，用重蒸水洗凈烘干后投入使用。

1.4.2 重蒸水的制備

用石英亞沸高純水蒸餾器將去離子水重蒸3次，每次均加入適量KMnO4和H2SO4，使被蒸水呈現(xiàn)微紅色以除去水中微量有機(jī)物質(zhì)，用最終所得重蒸水配制試劑及進(jìn)行空白測(cè)定。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確移取不同體積的3.500×10-4mol/L(1/3Cr3+)鉻(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)工作液于50mL容量瓶中，用pH 2.50 H2SO4溶液定容，搖勻后，在完全相同的條件下進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的相對(duì)發(fā)光值。

1.4.4 樣品的測(cè)定及計(jì)算

將食品包裝袋置于按1.4.1節(jié)處理好的玻璃培養(yǎng)皿中，用玻璃棒輔助，用醫(yī)用不銹鋼剪刀剪成大小為25mm2左右的細(xì)小碎片，稱量0.1543g左右(稱準(zhǔn)至0.0001g)放入250mL的磨口錐形瓶?jī)?nèi)，用移液管準(zhǔn)確移取200mL去離子水，蓋好放入超聲波清洗器中浸提4min。

用吸量管準(zhǔn)確移取10.00mL浸提液置于微波壓力密閉快速消解裝置中，加入5.00mL K2Cr2O7(1/6K2Cr2O7)和1.00mL(1+1)H2SO4，密封后放入功率為850W微波爐內(nèi)，控制微波火力為80%條件下消解5min，進(jìn)行4次平行測(cè)定同時(shí)做空白測(cè)定。

消解液冷至室溫后移入50mL容量瓶中，用pH 2.50 H2SO4溶液定容，準(zhǔn)確移取定容液2.50mL于50mL容量瓶?jī)?nèi)，再用pH2.50的稀H2SO4溶液定容，待測(cè)。在與標(biāo)準(zhǔn)溶液完全相同的條件下，用已預(yù)熱好的流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光儀進(jìn)行測(cè)定，記錄其發(fā)光值，并代入標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)方程求出Cr3+(1/3Cr3+)的濃度。按下式計(jì)算每克樣品中可浸提出的有機(jī)物總物質(zhì)的量為nc總(1/4C)。

式中：n(1/3Cr3+)為由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得每升樣品測(cè)定液中有機(jī)物質(zhì)所相當(dāng)?shù)腃r3+(1/3Cr3+)的物質(zhì)的量/mol；m為樣品質(zhì)量/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以鉻(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo)，以減去空白后的相對(duì)發(fā)光值為縱坐標(biāo)做出的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。其回歸曲線為y=66.516x+55.135，R2= 0.9985，相關(guān)系數(shù)r=0.9992。

圖1 鉻(1/3Cr3+)標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 The standard curve of Chromium (1/3Cr3+)

2.2 水樣的電導(dǎo)率與pH值

實(shí)驗(yàn)所用兩批3次重蒸去離子水樣品的電導(dǎo)率分別為4.9×10-7S/cm(pH6.25)、5.6×10-7S/cm(pH6.20)，說明水樣中的離子含量極微。

2.3 流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光儀工作參數(shù)的確定

實(shí)驗(yàn)表明：流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光儀的負(fù)高壓為280V，增益選擇為1時(shí)，按如表1所示參數(shù)下進(jìn)行工作為最佳狀態(tài)。

表1 流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光儀工作參數(shù)的確定Table1 Operating parameters of flow injection chemiluminescence instrument

2.4 發(fā)光體系試劑濃度的選擇

對(duì)其他條件一定時(shí)，配制魯米諾與H2O2溶液各5個(gè)水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定C(1/3Cr3+) =1.0×10-9mol/L鉻(Ⅲ)時(shí)，其相對(duì)發(fā)光值如表2所示。

表2 試劑濃度的選擇Table2 Choice of optimal composition of luminol system

由表2可知，當(dāng)魯米諾溶液濃度為2.50×10-4mol/L，H2O2溶液濃度4.0×10-2mol/L發(fā)光強(qiáng)度最大，故選擇上述濃度為最佳試劑濃度。

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)EDTA濃度大于2.0×10-4mol/L時(shí)，發(fā)光信號(hào)就會(huì)減小，所以此實(shí)驗(yàn)選取EDTA濃度1.0× 10-4mol/L。

2.5 溶液酸度的確定

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)魯米諾溶液pH值控制為12.50， Cr3+溶液pH值控制為2.50，其他測(cè)定條件保持不變時(shí)，發(fā)光體系發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光穩(wěn)定性和重現(xiàn)性都較好，所以，實(shí)驗(yàn)中所用標(biāo)準(zhǔn)溶液、試液的pH值均調(diào)為2.50。

2.6 超聲波浸提時(shí)間的影響

圖2 超聲波浸提時(shí)間與相對(duì)發(fā)光值的關(guān)系圖Fig.2 Effect of ultrasonic treatment time on relative luminescence value

實(shí)驗(yàn)所用超聲波清洗器的固定功率為500W，稱取5份同一樣品每份0.1500g，分別超聲浸提2、3、4、6min和8min，然后按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行微波消解和測(cè)定，以浸提時(shí)間為橫坐標(biāo)，相對(duì)發(fā)光值為縱坐標(biāo)做圖(圖2)。由此可知分析樣品浸提4min即可浸提完全。

2.7 微波消解時(shí)間的影響

稱取5份同一樣品各0.1000g ，按超聲浸提4min后，分別用微波密閉消解3、4、5、6、7 m i n，將消解液處理后在相同的條件下測(cè)定相對(duì)化學(xué)發(fā)光值。以消解時(shí)間為橫坐標(biāo)，以測(cè)定的相對(duì)發(fā)光值為縱坐標(biāo)做圖(圖3)。

圖3 消解時(shí)間與相對(duì)發(fā)光值的關(guān)系圖Fig.3 Effect of microwave digestion time on relative luminescence value

由圖3可知，此浸提液密閉消解5min即可消解完全。

2.8 方法檢出限和線性范圍

用3.500×10-10mol/L(1/3Cr3+)濃度的Cr3+溶液在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行11次平行測(cè)定，根據(jù)3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出的最低檢出限為4.476×10-11mol/L(1/3Cr3+)。實(shí)驗(yàn)表明：在本實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定鉻(Ⅲ)的線性范圍為1.154×10-10～1.154×10-5mol/L (1/3Cr3+)。

2.9 測(cè)定結(jié)果與精密度

表3 測(cè)定結(jié)果與精密度Table3 Results of determination and precision

由表3可知，3次平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為3.1%，測(cè)定平均值為 8.590×10-4mol/g，對(duì)可降解食品包裝袋，其浸出物質(zhì)的量對(duì)人是安全的。若是沒有食品專用標(biāo)志的塑料袋，浸出物質(zhì)如果是常用的添加劑如1,4-苯二甲酸、1,3-間苯二甲胺、1,3-苯二甲酸二甲酯和1,2-乙二醇等，其浸出物質(zhì)的量均已較大程度超過國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[16]，應(yīng)引起使用者的高度警惕。

3 結(jié) 論

采用超聲波浸提樣品，微波壓力密閉快速消解浸提溶液，用流動(dòng)注射偶合化學(xué)發(fā)光法測(cè)定食品包裝袋浸出有機(jī)物總量的方法與國(guó)標(biāo)相比，具有儀器簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，試劑用量少，成本低廉、測(cè)定速度快、靈敏度高、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高的顯著優(yōu)點(diǎn)，是快速測(cè)定食品包裝袋浸出有機(jī)物質(zhì)的一種理想分析方法，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]客慧, 張思群, 王志元. 超聲波萃取-氣相色譜法同時(shí)測(cè)定PVC中的五種增塑劑[J]. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2000, 10(5): 562-563.

[2]陳軍, 柳艷. 食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯增塑劑殘留的檢測(cè)[J]. 檢疫科學(xué), 2008, 18(6): 45-47.

[3]宋歡, 李小梅, 林勤保. 超高效液相色譜測(cè)定市售塑料食品包裝中的抗氧化劑[J]. 食品科學(xué), 2008, 19(9): 448-450.

[4]劉軍, 陳建平. 微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定靈芝孢子粉中鍺和硒[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(12): 531-532.

[5]高向陽, 宮安晶, 王坤, 等. 微波程序消解-流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法快速測(cè)定彩色小麥中的微量[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(8): 547-549.

[6]陳輝. 微波消解ICP-MS測(cè)定冬蟲夏草中銅、鉛、砷和鎘的含量[J]. 光譜實(shí)驗(yàn)室, 2010, 27(1): 309-311.

[7]石玉平, 王永寧. 微波消解-ICP-MS法測(cè)定油菜蜂花粉咀嚼片中12種元素[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā), 2005, 17(2): 220-222.

[8]周莉. 超聲波在食品工業(yè)中的應(yīng)用的研究現(xiàn)狀[J]. 肉類研究, 2009 (2): 67-71.

[9]萬大娟, 賈曉珊, 余光輝, 等. 超聲波提取植物性食品中六氯苯的研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(12): 319-322.

[10]劉東紅, 葉興乾, 周向華, 等. 基于超聲波傳播特性的液態(tài)食品質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)研制[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004, 20(5): 182-185.

[11]高向陽, 賀柯, 高峰偉, 等. 一種微波爐用消解裝置: 中國(guó), ZL 2006200298276[P]. 2007-05-02.

[12]吳志皓, 李桂敏, 王金中, 等. 用偶合反應(yīng)流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法測(cè)定礦樣和水樣中的痕量鉈[J]. 分析試驗(yàn)室, 2006, 25(2): 4-6.

[13]鄧學(xué)良, 鄧健. 偶合化學(xué)發(fā)光法測(cè)定血清中的亞硝酸鹽[J]. 分析試驗(yàn)室, 1999, 18(4): 63-65.

[14]杜建修, 李銀環(huán). 在線偶合化學(xué)發(fā)光法測(cè)定抗壞血酸[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 28(4): 81-83.

[15]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. GB/T 5750.7—2006 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法有機(jī)物綜合指標(biāo)[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

[16]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. GB 9685—2008 食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

Rapid Determination of Total Organic Matter in Food Plastic Bag by Flow Injection Coupled with Chemiluminescence

WANG Chang-qing，GAO Xiang-yang*，SHI Han-yu
(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The aim of the present study was to develop a novel analytical method for rapidly determining total organic matter in food plastic bag using flow injection coupled with chemiluminescence. Samples received ultrasonic-assisted extraction and subsequent microwave pressure digestion prior to the analysis with luminol-H2O2-Cr3+flow injection chemiluminescence system. Chromium (Ⅲ) (considered equivalent to total organic matter) displayed a linear range of 1.154×10-10to 1.154×10-5mol/L (1/3Cr3+) and a detection limit of 4.476×10-11mol/L (1/3Cr3+), with a relative standard deviation (RSD) of 3.1% (n = 3). The proposed method is characterized by high sensitivity, ease of operation, rapid determination and low cost. All these figures of merits benefit its promotion and popularization.

flow injection analysis；chemiluminescence；luminol system；food plastic bag；total organic matter

O656.31；O657.39

A

1002-6630(2010)20-0367-04

2010-04-22

河南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(10466-X-082301)

王長(zhǎng)青(1980—)，女，碩士研究生，主要從事食品分析研究。E-mail：w_changqing1980@163.com

*通信作者：高向陽(1949—)，男，教授，主要從事食品分析、食品新資源開發(fā)研究。E-mail：ndgaoxy@163.com