間斷化學(xué)分析儀測(cè)定礦泉水中偏硅酸含量

李郁

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

偏硅酸是人體皮膚、關(guān)節(jié)組織中必需的化合物，具有良好的軟化血管的功能，可使人的血管壁保持彈性[1]，經(jīng)常飲用含偏硅酸的礦泉水有益人體健康，因此，人們尋找和開發(fā)含偏硅酸的礦泉水逐漸增多。偏硅酸是礦泉水中的重要特征性指標(biāo)之一，GB 8537—2018《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水》中，偏硅酸含量是飲用天然礦泉水的界限指標(biāo)之一[2]。

礦泉水中偏硅酸的測(cè)定方法主要有硅鉬黃、硅鉬蘭比色分析法，目前廣泛采用的是硅鉬黃比色法，該法具有線性范圍寬、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是，也存在受到溫度時(shí)間影響較大的缺點(diǎn)。在GB 8538—2016標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于硅鉬黃比色法的方法中，對(duì)被測(cè)樣品在不同溫度下的放置時(shí)間有不同的要求，同時(shí)對(duì)測(cè)量吸光度的時(shí)間也有規(guī)定（15 min以內(nèi)）[3]。標(biāo)準(zhǔn)中的上述要求在被測(cè)樣品數(shù)量眾多及溫度高的情況下，給測(cè)試工作帶來了困難，由于人工比色的各項(xiàng)操作及清洗比色皿等均需要一定的時(shí)間，如此就可能使稍遲測(cè)定的樣品的測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。

間斷化學(xué)分析儀工作原理實(shí)際上是間隔流動(dòng)比色分析，可對(duì)樣品進(jìn)行間斷式的測(cè)量。該儀器可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工分光光度比色法，由儀器軟件設(shè)定測(cè)定參數(shù)后控制儀器的取樣，加溶劑顯色劑，自動(dòng)控溫，自動(dòng)連續(xù)測(cè)定，測(cè)定速度最高可達(dá)每小時(shí)120個(gè)樣品，適用于大批量樣品的分析。與傳統(tǒng)的分光光度計(jì)相比，有重復(fù)性好、需要樣品量和試劑少及精確度更高、成本更低，無需更換模塊，可分析指標(biāo)多且速度更快，擴(kuò)展性更好[4,5]等優(yōu)點(diǎn)。

本文建立了間斷化學(xué)分析儀測(cè)定礦泉水中偏硅酸的檢測(cè)方法，分析了該方法的線性、重復(fù)性、加標(biāo)回收率等指標(biāo)，結(jié)果表明該方法具備自動(dòng)化程度高、準(zhǔn)確性、重復(fù)性好的特點(diǎn)，將測(cè)試結(jié)果與GB 8538—2016中的硅鉬黃方法結(jié)果進(jìn)行比較，兩法檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)偏差＜5%。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

間斷化學(xué)分析儀，Cleverchen 380，德國(guó)Dechem-Tech.Gmbh公司。

1.2 材料與試劑

檢測(cè)用樣品為市場(chǎng)上隨機(jī)購(gòu)買的礦泉水樣品。

鹽酸溶液（1+1），鹽酸溶液（1+3）；鉬酸銨（100 g/L)；草酸溶液（70 g/L)；二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液[1000 mg/L，GSB04-1752-2004（b）]；二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（20.0 mg/L)（二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00 mL，用水稀釋定容至50 mL）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 儀器參數(shù)設(shè)定

在間斷化學(xué)分析儀的軟件中設(shè)定好偏硅酸測(cè)定程序的通用參數(shù)：

⑴ 濾光片（即測(cè)定波長(zhǎng)）：420 nm；

⑵ 樣液及試劑加入量：樣液（樣品及標(biāo)準(zhǔn)工作溶液）300 μL；試劑R1[鹽酸溶液（1+3）10μL]；試劑R2[鉬酸銨溶液（20μL）]；試劑R3[（草酸溶液（10μL）]。

⑶ 反應(yīng)時(shí)間：試劑R1和樣液混勻后隨即加入試劑R2，反應(yīng)240 s后測(cè)定吸光度；

⑷ 標(biāo)準(zhǔn)溶液自動(dòng)稀釋模式：設(shè)置比例為1∶1、1∶2、1∶4、1∶8、1∶16；即顯色時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液（二氧化硅）濃度分別為20.0、10.0、5.00、2.50、1.25 mg/L。轉(zhuǎn)化為偏硅酸濃度需要乘以換算系數(shù)1.30。

⑸ 由于不少礦泉水濃度較高，其吸光度有可能會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)量范圍，因此，設(shè)置在超過曲線測(cè)試范圍后，儀器自動(dòng)將樣品按1∶2或者1∶4進(jìn)行稀釋，即取樣品和蒸餾水以體積1∶1或者1∶3進(jìn)行稀釋后測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

按試驗(yàn)方法測(cè)試后，該方法在偏硅酸質(zhì)量濃度為0~26.0 mg/L下呈良好線性關(guān)系；以濃度（mg/L）為橫坐標(biāo)；吸光度值為縱坐標(biāo)繪制線性回歸方程；回歸方程為：y= 0.0107x+0.0062，相關(guān)系數(shù)為0.9997。

2.2 重復(fù)性試驗(yàn)

對(duì)同一樣品平行測(cè)定6次，取5個(gè)濃度水平不一樣的樣品進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果見表1。

表1 重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

2.3 回收率試驗(yàn)

在2.2中測(cè)試的3個(gè)不同水平濃度的礦泉水樣中加入二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行回收率測(cè)試，結(jié)果見表2。加標(biāo)回收率在96.9%~101.0%之間。

表2 H2SiO3回收試驗(yàn)結(jié)果

2.4 與國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行對(duì)比。

在2.2中測(cè)試的5個(gè)不同水平濃度的礦泉水樣用國(guó)標(biāo)方法分別獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表3。數(shù)據(jù)表明2種方法檢測(cè)結(jié)果相對(duì)偏差＜5%。

表3 本法測(cè)定礦泉水中偏硅酸含量及與國(guó)標(biāo)法的結(jié)果對(duì)比單位：mg/L

3 結(jié)論

本文建立的應(yīng)用間斷化學(xué)分析儀測(cè)定礦泉水中的偏硅酸含量的檢測(cè)方法具有便捷、快速、批量的特點(diǎn)。通過間斷化學(xué)分析儀自動(dòng)進(jìn)樣分析水中偏硅酸含量，能大大提高檢驗(yàn)效率，節(jié)省了分析測(cè)試的人力成本。經(jīng)過驗(yàn)證，本法重復(fù)性、回收率等指標(biāo)均有滿意的結(jié)果，將本法測(cè)試結(jié)果與GB 8538—2016方法結(jié)果進(jìn)行比較，兩種方法檢測(cè)結(jié)果偏差小。對(duì)于偏硅酸這種對(duì)吸光度值測(cè)定時(shí)間有限制的項(xiàng)目，本方法對(duì)大批量樣品的檢測(cè)比人工自行檢測(cè)具備更高的準(zhǔn)確性，在水文環(huán)境分析和礦泉水產(chǎn)品檢測(cè)上具備有著重要意義。