離子色譜法測(cè)定食品中氟含量的研究

摘要：食品中氟含量的監(jiān)控對(duì)保護(hù)公共健康具有重要意義。使用離子色譜法準(zhǔn)確測(cè)定食品中的氟含量，設(shè)計(jì)了探究實(shí)驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化樣品處理方法、確立離子色譜分析的最佳條件，為食品中氟含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)做好了前期準(zhǔn)備工作。采用離子色譜系統(tǒng)對(duì)食品樣品中氟進(jìn)行定量分析，結(jié)果顯示，借助離子色譜法可準(zhǔn)確測(cè)定食品中氟含量線性范圍、檢出限等，該測(cè)量方法展現(xiàn)了優(yōu)異的選擇性和重復(fù)性。

關(guān)鍵詞：離子色譜法；食品檢測(cè)；氟含量測(cè)定；檢出限

氟是人體必需微量元素，對(duì)于骨骼健康尤為重要。然而過(guò)量攝入氟可能會(huì)引發(fā)中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重影響人體骨骼、牙齒發(fā)育，甚至?xí)鹕窠?jīng)系統(tǒng)、甲狀腺功能異常。日常飲食是人體氟的主要來(lái)源，針對(duì)食品中的氟含量進(jìn)行監(jiān)控對(duì)預(yù)防氟中毒有關(guān)鍵作用［1］。目前，食品中氟含量的測(cè)定已引入比色法、離子選擇電極法等技術(shù)手段，但這些方法極易受基質(zhì)干擾，其準(zhǔn)確性、靈敏度仍有待進(jìn)一步提高。而離子色譜法則憑借高分辨率、低檢出限在氟含量測(cè)定中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)［2］。

1相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)

1.1氟理化性質(zhì)及在食品中的分布

氟是一種電負(fù)性極強(qiáng)的元素，具有極高的化學(xué)活性，能與多種元素形成化合物。自然界中氟主要以離子形式存在，如氟化物、氟硅酸鹽等。食品中的氟主要來(lái)源于作物從土壤、水源中吸收的氟化物。不同類型食品中氟含量差異顯著，例如葉類蔬菜因葉面積大易吸收氟化物，其氟含量通常高于果實(shí)類食品［3］。

1.2現(xiàn)有氟含量測(cè)定技術(shù)概述

在食品氟含量測(cè)定領(lǐng)域，常用技術(shù)方法包括比色法、離子選擇電極法、離子色譜法等。其中，比色法操作簡(jiǎn)便，但受食品基質(zhì)影響較大，因而最終測(cè)定精度有限；離子選擇電極法操作亦較為簡(jiǎn)便，適合快速檢測(cè)，但其電極選擇性不佳，易受其他離子干擾。相比之下離子色譜法具有高靈敏度、高選擇性，能夠準(zhǔn)確測(cè)定復(fù)雜食品中氟含量［4］。

2離子色譜法測(cè)定食品中氟含量的試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.1實(shí)驗(yàn)儀器及樣品選取

為確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性，本研究選取高精度實(shí)驗(yàn)儀器，并嚴(yán)格篩選食品樣品。實(shí)驗(yàn)所用主要儀器為戴安離子色譜儀（型號(hào)ICS900），配備有高性能液體色譜泵、自動(dòng)進(jìn)樣器、電導(dǎo)檢測(cè)器。該設(shè)備具有高靈敏度、高穩(wěn)定性，適用于復(fù)雜食品樣品中氟離子的精確測(cè)定。

樣品選取方面覆蓋多種食品類別，本研究精選以下幾類食品作為測(cè)試樣品：

（1） 蔬菜類：選取菠菜和胡蘿卜，這2種蔬菜在氟含量上有較大差異，可以考察方法的適應(yīng)性。

（2） 水果類：選擇蘋果和香蕉，這兩種水果常被廣泛消費(fèi)且具有不同的氟吸收特性。

（3） 糧食類：選擇大米、小麥，其安全性對(duì)公眾健康影響深遠(yuǎn)。

（4） 海鮮類：魚類（如鱸魚）和蝦類（如對(duì)蝦）氟含量較高，非常適合測(cè)試該方法在高氟含量食品中的準(zhǔn)確度。

2.2實(shí)驗(yàn)樣品處理方法

所有樣品在獲取后立即進(jìn)行處理，以防止任何可能的氟損失或污染。處理步驟如下：

（1） 清洗：所有樣品首先在其原始狀態(tài)下用去離子水徹底清洗，以去除表面污染物。對(duì)于蔬菜和果實(shí)類樣品，使用軟毛刷在流動(dòng)的去離子水下輕輕刷洗［5］。

（2） 切割與混合：使用無(wú)氟的塑料刀將清洗后的樣品切割成小塊，以防氟化物的交叉污染。切割后的樣品用勻漿機(jī)進(jìn)行充分混合，確保測(cè)試樣本代表整個(gè)樣品平均氟含量。

（3） 稱量：從每個(gè)充分混合的樣品中稱取5.0 g，精確至0.01 g，置于50 mL塑料離心管中。

（4） 提?。合蛎總€(gè)離心管中加入25 mL的0.1 mol/L高氯酸，搖勻后靜置30 min，間歇搖動(dòng)以充分提取樣品中的氟。

（5） 離心：將樣品在3 000 r/min下離心10 min，取上清液通過(guò)0.22 μm微孔過(guò)濾器過(guò)濾，準(zhǔn)備進(jìn)行分析。

2.3離子色譜條件

本研究中所使用的離子色譜系統(tǒng)為戴安Dionex ICS900離子色譜儀，配置Dionex lonPac AS22陰離子交換分離柱（4 mm×250 mm），及相應(yīng)的AG22保護(hù)柱（4 mm×50 mm），這一組合專為高效分離和測(cè)定氟離子而優(yōu)化設(shè)計(jì)。色譜基本條件如下：

（1） 淋洗液：本研究使用淋洗液為碳酸氫鈉（1.4 mmol/L）和碳酸鈉（4.5 mmol/L）的混合溶液。這一淋洗條件可有效將氟離子與其他干擾離子分離，確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性。

（2） 柱溫：色譜分析過(guò)程中柱箱溫度維持在30 ℃，控制柱溫能夠保證色譜柱性能穩(wěn)定，同時(shí)改善樣品中各組分分離效果。

（3） 進(jìn)樣量與流速：進(jìn)樣體積設(shè)定為10 μL，流速控制在1.2 mL/min。精確控制這些參數(shù)有助于提高該方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性，同時(shí)確保色譜柱的使用壽命。

（4） 洗脫方式：本實(shí)驗(yàn)采用等度淋洗的方式，即在整個(gè)分析過(guò)程中，淋洗液的組成和流速保持不變。這種方式適用于樣品中氟離子濃度的快速和穩(wěn)定檢測(cè)。

（5） 檢測(cè)器：電導(dǎo)檢測(cè)器用于檢測(cè)洗脫液中的離子，對(duì)氟離子具有高靈敏度、選擇性，適合于低濃度氟離子定量分析。

3離子色譜法測(cè)定食品中氟含量實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論3.1離子色譜法測(cè)定氟含量線性范圍與檢出限

在本研究中使用戴安Dionex ICS900離子色譜儀并結(jié)合優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件，獲得關(guān)于食品中氟含量測(cè)定的精確數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)展示了離子色譜法在檢測(cè)食品樣品中氟含量方面的高效性、可靠性。

通過(guò)制備不同質(zhì)量濃度的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0、0.1、1.0、1.5、6.0、10.0、20.0 mg/L），建立了氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線。每個(gè)質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣6次，以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和精密度。

確定氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液線性范圍，以下每組數(shù)據(jù)項(xiàng)目依次對(duì)應(yīng)氟離子質(zhì)量濃度（mg/L）、平均峰面積（μS*min）、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%）：

（1） 0.05，0.720 5，1.10；（2） 0.10，1.347 3，2.04；（3） 1.00，5.297 4，0.75；

（4） 1.5，9.385 1，1.06；（5） 6.0，34.152 5，2.17；（6） 10.0，55.428 6，0.59；

（7） 20.0，105.647 2，0.27。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，隨著氟離子濃度的增加，峰面積相應(yīng)增大，且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減小，顯示出良好的方法精密度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)，該方法表現(xiàn)出了良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r2）達(dá)到了0.999以上，覆蓋了從0.05 mg/L到20.00 mg/L的質(zhì)量濃度范圍。檢出限（LOD）和定量限（LOQ）分別為0.03 mg/L和0.10 mg/L，這些指標(biāo)證明了離子色譜法在檢測(cè)低質(zhì)量濃度氟含量方面的高靈敏度、可靠性。

3.2樣品測(cè)定

本研究通過(guò)使用戴安Dionex ICS900離子色譜儀對(duì)不同食品樣品進(jìn)行了氟含量的測(cè)定。通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件和精確樣品處理流程，獲得了關(guān)于各類食品中氟含量的詳細(xì)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)展示了離子色譜法在檢測(cè)食品樣品中氟含量時(shí)的高效性和可靠性，還揭示了不同食品類別間氟含量差異，包括蔬菜、水果、糧食和海鮮等。

3.3對(duì)比試驗(yàn)

在離子色譜法測(cè)定食品中氟含量的實(shí)驗(yàn)中，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.18—2003設(shè)計(jì)了對(duì)比試驗(yàn)，以驗(yàn)證所使用離子色譜法的準(zhǔn)確性、可靠性。這一步驟是食品分析中常見(jiàn)的做法，旨在確保新開發(fā)或改進(jìn)的方法能夠達(dá)到現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)3.2節(jié)的實(shí)驗(yàn)，使用離子色譜法對(duì)5種不同類別食品的氟含量進(jìn)行了5次重復(fù)測(cè)定。同時(shí)采用GB/T 5009.18—2003國(guó)標(biāo)法對(duì)相同樣品進(jìn)行分析。得到以下數(shù)據(jù)：

離子色譜法測(cè)定食品中氟含量與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，以下每個(gè)樣品前面一項(xiàng)數(shù)據(jù)均為離子色譜法平均氟含量（mg/kg），后面一項(xiàng)數(shù)據(jù)均為GB/T 5009.18—2003法平均氟含量（mg/kg）：

（1） 蔬菜（菠菜：1.20±0.05，1.1；胡蘿卜：0.50±0.02，0.4）；

（2） 水果（蘋果：0.80±0.03，0.5；香蕉：1.00±0.05，1.0）；

（3） 糧食（大米：0.30±0.01，0.2；小麥：0.40±0.02，0.4）；

（4） 海鮮：［鱸魚：2.00±0.10（mg/kg），1.9；對(duì)蝦：2.60±0.12，2.7］。

由以上數(shù)據(jù)可以看出，2種方法得到的氟含量結(jié)果相近，但存在一些差異。這些差異可能是由于2種方法的操作過(guò)程、試劑使用和檢測(cè)技術(shù)不同。離子色譜法提供了高精度、高靈敏度檢測(cè)，尤其是在低濃度樣品分析上展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。離子色譜法使用先進(jìn)儀器技術(shù)可自動(dòng)進(jìn)行多樣品連續(xù)分析，極大地提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過(guò)與GB/T 5009.18—2003國(guó)標(biāo)法的對(duì)比試驗(yàn)，離子色譜法表現(xiàn)出了良好的一致性、可比較性，證明其在食品中氟含量測(cè)定方面有著一定的適用性、可靠性。這種新方法的開發(fā)應(yīng)用切實(shí)豐富了食品氟含量檢測(cè)技術(shù)手段［5］，也為食品安全監(jiān)管、公共健康管理提供了更多選擇。因此，離子色譜法與國(guó)標(biāo)法之間的對(duì)比試驗(yàn)顯示了離子色譜法在食品氟含量測(cè)定中的高分辨率和低檢出限，為食品安全分析方法選擇提供了科學(xué)依據(jù)。

4結(jié)論

以食品中氟含量測(cè)定為研究對(duì)象，重點(diǎn)探究了離子色譜法在氟含量測(cè)定中的實(shí)際應(yīng)用。結(jié)果表明，離子色譜法在食品氟含量測(cè)定方面展現(xiàn)出高精確度、高靈敏度、良好的重復(fù)性、選擇性等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)與國(guó)標(biāo)方法GB/T 5009.18—2003對(duì)比驗(yàn)證，進(jìn)一步確認(rèn)了離子色譜法的準(zhǔn)確性、可靠性，證明了其在食品安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用潛力。

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作者簡(jiǎn)介：吳歡，男，貴州萬(wàn)山人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：食品檢驗(yàn)檢測(cè)及技術(shù)、檢驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量管理、食品及相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制修訂。