CN101315387A - 一种液态乳或乳粉中微量元素含量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液态乳或乳粉微量元素含量的检测方法，包括如下步骤：1)制作标准曲线；2)检测样品；3)将样品检测结果与标准曲线进行比对，得到样品中微量元素含量；检测设备为电感耦合等离子发射光谱仪。样品经氯化铯的扩散作用，利用曲拉通改变表面活性，加入铍标液进行对比，经仪器雾化室雾化，通过高温炬管，采用多反应监测方式定量。该方法的仪器检出限为0.024－0.21μg/ml，在元素线性范围内，相关系数r为0.999以上，回收率为86.8％～103.8％。此法可快速准确测定液态乳及乳粉中微量元素的含量，样品制备过程中元素损失及污染几率小，结果准确可靠，重复性好，灵敏度高。

Description

一种液态乳或乳粉中微量元素含量的检测方法

技术领域

本发明涉及一种液态乳或乳粉中微量元素的检测方法，特别涉及一种利用电感耦合等离子发射光谱仪测定液态乳或乳粉中微量元素钙、钾、镁、钠、磷、铁、锌、锰和铜的直接进样检测方法，属于化学成份检测的技术领域。

背景技术

微量元素虽然在人体内的含量不多，但与人的生存和健康息息相关。它们的摄入过量、不足、或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关，仅仅像火柴头那样大小或更少的量就能发挥巨大的生理作用。

根据科学研究，到目前为止，已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种。这每种微量元素都有其特殊的生理功能，尽管它们在人体内含量极小，但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。一旦缺少了这些必需的微量元素，人体就会出现疾病，甚至危及生命。如缺锌可引起口、眼、肛门或外阴部发红、丘疹、温疹。又如铁是构成血红蛋白的主要成分之一，缺铁可引起缺铁性贫血。国外曾有报道：机体内含铁、铜、锌总量减少，均可减弱免疫机制(抵抗疾病力量)，降低抗病能力，助长细菌感染，而且感染后的死亡率亦较高。微量元素在抗病、防癌、延年益寿等方面都还起着不可忽视的作用。而液态乳或乳粉中含有多种微量元素，随着社会的发展液态乳或乳粉在人类的餐饮中变得不可或缺。因此，及时发明简便、快速、准确的检测方法，才能满足日趋严格的微量元素含量要求，从而保证消费者的身心健康。

虽然现有检测微量元素的方法有很多，如火焰法、石墨炉法等。以火焰法为例，将样品称取后转至电热板炭化，再放入高温炉内490℃灰化八个小时，还要其降温到室温再加溶剂溶解，其样品处理方法繁琐，有时还会出现灰化不完全的现象。此外，火焰法仪器燃烧头部分的铁及铁锈对铁元素的测定干扰严重，不能保证结果的准确性。

原子发射光谱法由光源提供能量使样品蒸发，形成气态原子，并使气态原子激发产生光辐射，将光源发射的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线形成光谱。由于待检元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同可对样品进行定性分析。而根据待测原子浓度不同，因此发射的强度不同，可实现元素的定量分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种液态乳或乳粉中微量元素含量的检测直接进样方法，其步骤简单，结果准确可靠。

本发明提供了一种液态乳或乳粉微量元素含量的检测方法，包括以下步骤：

1)制作标准乳样的微量元素标准曲线；

2)检测样品：对样品进使用与步骤1)相同的方法检测微量元素；

3)将步骤2)所得到的检测结果与步骤1)所得到的标准曲线进行比对，得到样品中微量元素的含量；

其中，所述微量元素是钙、钾、镁、钠、磷、铁、锌、锰和/或铜。

本发明中，所述检测设备为电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)。

本发明中，所述步骤1)中取多个不同浓度的微量元素标准溶液，优选4-8个标准样品，更优选5个标准样品，其标准溶液系列浓度如下：

优选的，步骤2)中的样品制备时加入表面活性剂和/或扩散剂，混匀。其中表面活性剂为曲拉通溶液，扩散剂为氯化铯溶液。

其中，曲拉通(triton-100x)具有改变溶液表面活性的作用，在液态乳或乳粉试样中加入一定量的曲拉通(triton-100x)，能够改变其表面活性。通过添加曲拉通，可使溶液表面活性达到不会在仪器管路内堵塞的程度。

乳粉配制成溶液其溶解会有一些颗粒，将氯化铯加入乳粉试样中，使溶液中的离子呈现分散状态，经雾化室的雾化作用使溶液雾化，将样品均匀分布，能确保检测结果的准确性。牛奶是均匀的液体，只要改变其浓度及表面活性即可，所以可加可不加。

更优选的，乳粉样品由如下步骤制备：称取0.3g-0.4g乳粉，先加入0.2ml 10％曲拉通溶液，再加入0.5ml氯化铯溶液，加入2％盐酸(v/v)18ml，再加入0.5ml 500μg/ml铍标准溶液，再用2％盐酸(v/v)定容至25ml，混匀。

而对于液态乳样品，可由以下步骤制备：称取2.5g-3.0g液态乳，先加入0.2ml10％曲拉通溶液，加入2％盐酸(v/v)18ml，再加入0.5ml 500μg/ml铍标准溶液，再用2％盐酸(v/v)定容至25ml，混匀。

加入铍标准溶液，将其含量调配成10mg/100g，进行比对检测，由于牛奶中不含铍元素，加入铍标准溶液计算出加入后的铍含量，在计算仪器检出值是否与加入量相一致，可以校正结果的准确性。

电感耦合等离子发射光谱仪的光谱条件如下：等离子体气流量15L/min；辅助气流量：0.2L/min；雾化器流量0.85L/min；进样体积：1.5mL/min；功率：1300W。对于钙、钾、镁、钠和磷采用径向观测，对所述铁、锌、锰和铜采用轴向观测。

上述样品经仪器雾化室使其雾化，通过高温炬管，采用多反应监测方式进行定量。

该方法的仪器检出限为0.024-0.21μg/mL，在元素线性范围内，相关系数r为0.999以上，回收率为86.8％～103.8％(添加水平为10，50，100mg/100g)。

本发明的检测方法简易、快速、准确、且灵敏度高，其优点在于：

1)方法简便，特别是样品处理过程简单，元素损失及污染率小，与火焰法相比，不必用碳化和灰化，可以直接进样。

2)线性相关性好。

3)检测平行度高，特别是对镁、钠两种元素检测稳定，平行结果好。

4)火焰法仪器燃烧头部分的铁及铁锈对铁元素的测定干扰严重，不能保证结果的准确性，而本发明的直接进样法没有此干扰。

5)火焰法不能检测磷等非金属元素，而本发明的直接进样法可检测磷、碘等非金属元素。

6)不必高温碳化和灰化，从而达到节约能源的目的。总而言之，本发明的方法

对于大中型乳品企业来说，是一种快速检测微量元素钙、钾、镁、钠、磷、铁、锌、锰和铜的方法。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的钙标准曲线图；

图2是本发明的一个实施例的钠标准曲线图；

图3是本发明的一个实施例的镁标准曲线图；

图4是本发明的一个实施例的钾标准曲线图；

图5是本发明的一个实施例的铁标准曲线图；

图6是本发明的一个实施例的锌标准曲线图；

图7是本发明的一个实施例的磷标准曲线图；

图8是本发明的一个实施例的铜标准曲线图；

图9是本发明的一个实施例的锰标准曲线图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本发明的方法做更详细的说明。本领域技术人员应当理解，下述实施例均用于对本发明所要求保护的范围进行实例性的描述，以此概括本发明的各参数的相对范围，因而不能将之理解为对本发明的一种具体限制。

实施例1标准曲线的绘制

1、标准溶液的配制

配制钙、钾、镁、钠、磷和铁的标准溶液：按表1所列的体积精确吸取各元素标储备溶液(浓度1000μg/ml，国家标务中心购买的单标)，于100ml容量瓶中，用2％盐酸准确定容，配制成混合标准溶液，混匀。

配制锌、锰和铜的标准溶液：先将其标准储备液配制成10μg/ml的中间溶液，再按表1所列的体积吸取中间溶液，配制成铁、锌、锰和铜的混合标准溶液。

得到最终的标准系列溶液，转至聚乙烯瓶中，放置于2-6℃冷柜避光保存，可以保存2个星期。

表1配制标准系列溶液所需储备溶液量(单位：ml)

2、试剂

(1)2％盐酸的配制

准确吸取20ml浓盐酸(优级纯)，于约有50ml超纯水的烧杯中，冷却后转到1000ml容量瓶中，准确定容混匀。

(2)表面活性剂和扩散剂的配制

表面活性剂：10％曲拉通(triton-x100)，按体积比2.5ml曲拉通与25ml的容量瓶中准确定容至刻度。

扩散剂：准确称取0.635g氯化铯，用超纯水定容50ml。

3、用电感耦合等离子发射光谱仪检测，使用美国Perkin-Elmer公司生产的OPtima5300DV电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)。

1)电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)光谱条件是：

等离子体气流量15L/min；辅助气流量：0.2L/min；雾化器流量0.85L/min；进样体积：1.5mL/min；功率：1300W。

2)钙、钾、镁、钠和磷选择径向观测，铁、锌、锰和铜选择轴向观测。

4、检测及结果

1)配制微量元素5个浓度梯度溶液，分别先加入10％曲拉通(triton-x100)0.2ml，再加入0.5ml氯化铯，再加18ml 2％盐酸，最后再加入500μg/ml的铍标液0.5ml，定容至25mL。然后用美国Perkin-Elmer公司生产的OPtima5300DV电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)进行检测，根据所得数据，绘制标准曲线图，相关系数可以达到0.9999以上。具体系列浓度见表2：

表2各种元素系列浓度(单位：g/ml)

将液态乳或乳粉中钙、钾、钠、镁和磷等含量高的元素配制成一组，再将低浓度标准溶液配制另一组。这样配制最大优点就是可以减少仪器磨损，延长仪器寿命。

各种元素的标准曲线如图1-9所示，各种元素浓度x(μg/ml)与发射强度y的标准曲线方程如下：

图1：钙  y＝9.0302x+3.7714    ^R2＝1

图2：钠  y＝6.4151x-0.0508    R²＝1

图3：镁  y＝3.3326x-0.0037    R²＝1

图4：钾  y＝3.29x             R²＝1

图5：铁  y＝18.208x+1.0182    R²＝0.9998

图6：锌  y＝85.488x+3.7256    R²＝0.999

图7：磷  y＝0.2866x-0.0089    R²＝1

图8：铜  y＝7914.5x-0.096     R²＝1

图9：锰  y＝356.4x-0.08       R²＝1

2)由于ICP-OES的线性很宽，所以本方法的线性很好。在0.01～300μg/L范围内，相关系数r＝0.999以上。

3)检出限根据3倍标准偏差计算，测试方法为：绘制标准曲线后将标准空白重复检测，根据仪器计算出的标准偏差，3倍标准偏差换算成浓度即为检出限。如表3所示：

表3检出限的计算

测试结果(校准强度)	标准偏差	3倍标准偏差对应浓度μg/ml
			2.2   26.01  1.985.0   4.01   0.150.89  8.3    4.0	0.025  0.051  0.0710.031  0.25   0.280.008  0.011  0.020	0.075  0.153  0.210.093  0.075  0.0840.024  0.033  0.06

本方法溶液中的检出限为0.024-0.21μg/mL。

5、回收率和精密度实验

(1)回收率实验

对同一种样品进行九种元素加标回收实验，每次回收率试验各测三次，得出平均回收率。试验具体数据见表4：

表4样品的回收率和精密度

经方法学验证，在实验浓度范围内，r＝0.999以上，回收率在86.8％～103.8％之间，表明该方法符合微量元素检测要求。精密度实验的RSD分别在0.05％-8.0％之间。

实施例2

利用美国Perkin-Elmer公司生产的OPtima5300DV电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测定乳中微量元素(以下简称ICP直接进样法)，同时用海光GGX698火焰原子吸收法检测乳中微量元素含量(以下简称火焰法)。

检测元素：钙、钾、镁、钠、磷、铁、锌、锰、铜

步骤：

1.仪器准备：

(1)打开主机及操作软件，将仪器调至最佳状态，打开氩气、水冷循环，预热四个小时。

(2)检查水封，安装空心阴极灯，打开操作软件及主机，将仪器调至最佳状态，预热。待仪器预热完成后，打开水冷循环开乙炔气开关、点火检测样品。

2.样品的制备：将两种儿童配方奶打开摇匀称取2.5006g、2.9998、2.5012g、3.0001样品，做两个平行样品，置于25mL容量瓶中，先加入10％曲拉通(triton-x100)0.2ml，可再加入0.5ml氯化铯，再加18ml 2％盐酸，最后再加入500μg/ml的铍标液0.5ml，定容摇匀。

再称取两种样品的两个平行样4.9990g、4.8826g、5.0021g、4.9025g样品，置于瓷坩埚中，放到电热板上加热碳化，待烟冒尽转致高温炉内490℃灰化八小时，用现有火焰原子吸收法进行测定。

3.配制标准溶液：按照表5所述浓度配制两种混标，将钙、钾、镁、钠和磷五种元素配制成一种混标，铁、锌、锰和铜四种元素配制成另一组。

表5各种元素系列浓度(μg/ml)

将配制好的标准溶液混匀转至聚乙烯瓶中，待仪器预热按照实施例1中的方法绘制标准曲线。

同时配制火焰法所用的标准溶液，如表6所示。待仪器预热结束后，输入要检测元素的标准系列溶液的浓度，将配制好的系列溶液按输入的浓度对应的依次检测，检测结束后绘制火焰法的标准曲线。

表6火焰法几种元素系列浓度(μg/ml)

样品检测：

ICP直接进样法：将样品检测结果与标准曲线比对，代入相应方程计算出其浓度。实际操作中，在进样前向仪器输入质量、定容体积等样品信息，采用多反应监测方式进行定量，仪器将结果直接计算出来。

火焰法：将灰化好的样品取出冷却至室温，加入1：4盐酸溶液(V/V)溶解，转到50ml容量瓶中准确定容至刻度。再将原液稀释50倍检测钙、镁、钠含量，原液稀释5倍检测锌含量，稀释250倍检测钾含量，原液可检测锰、铜、铁含量。稀释钙、钾、钠、镁时，加入50g/l的氧化镧溶液，50ml加入1ml、25ml加入0.5ml氧化镧溶液。检测结果：将两种方法检测结果进行对比，结果见表7：

表7检测结果

备注：单位：铜、锰μg/100g，其它mg/100g

ICP直接进样法检测样品元素含量输入将样品信息可以让仪器自动计算出检测结果，可以省去工作人员的计算工作及避免计算过程中的过失，不仅提高了工作效率还避免了过程中的过失。而且其检测结果平行结果好，尤其检测钠、镁、钙等元素时火焰法平行结果很难达到误差要求范围，而火焰法样品处理过程繁琐又容易污染，在上述结果就可看出火焰法检测结果每个平行误差大于ICP直接进样法。

实施例3

利用美国Perkin-Elmer公司OPtima5300DV电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测定乳粉中微量元素(以下简称ICP直接进样法)与海光GGX698火焰原子吸收法检测乳粉中微量元素含量(以下简称火焰法)。

检测元素：钙、钾、镁、钠、磷、铁、锌、锰、铜

步骤：

1.仪器准备：

(1)打开主机及操作软件，将仪器调至最佳状态，打开氩气、水冷循环，预热四个小时。

(2)检查水封，安装空心阴极灯，打开操作软件及主机，将仪器调至最佳状态，预热。待仪器预热完成后打开水冷开乙炔气。

2.样品的制备：将两种儿童配奶粉称取2.5000g、2.5201、2.5123g、3.0001样品，做两个平行样品，置于25mL容量瓶中，先加入10％曲拉通(triton-x100)0.2ml，再加入0.5ml氯化铯，再加18ml 2％盐酸，最后再加入500μg/ml的铍标液0.5ml，定容摇匀。再用现有方法称取两种样品的俩平行样2.0058g、2.0235g、3.0123g、3.0102g样品置于瓷坩埚中，放到电热板上加热碳化，待烟冒尽转致高温炉内490℃灰化八小时。

3.配制标准溶液：按照表8所述浓度配制两种混标(将钙、钾、镁、钠、磷五种元素配制成一种混标，铁、锌、锰、铜四种元素配制成另一组)。

表8几种元素系列浓度(μg/ml)

将配制好的标准溶液混匀转至聚乙烯瓶中，待仪器预热完成绘制标准曲线。

同时配制火焰法所用的标准溶液，如表9所示。待仪器预热结束后，输入要检测元素的标准系列溶液的浓度，将配制好的系列溶液按输入的浓度对应的依次检测，检测结束后绘制火焰法的标准曲线。

表9火焰法几种元素系列浓度(μg/ml)

4.样品检测：

ICP直接进样法：将样品检测结果与标准曲线比对，代入相应方程计算出其浓度。实际操作中，在进样前输入质量、定容体积等样品信息，采用多反应监测方式进行定量，仪器将结果直接计算出来。

火焰法：将灰化好的样品取出冷却至室温，加入1∶4盐酸溶液(V/V)溶解，转到50ml容量瓶中准确定容至刻度。再将原液稀释50倍检测钙、镁、钠含量，原液稀释5倍检测锌含量，稀释250倍检测钾含量，原液可检测锰、铜、铁含量。稀释钙、钾、钠、镁时加入50g/l的氧化镧溶液，50ml加入1ml、25ml加入0.5ml氧化镧溶液。测结果：将两种方法检测结果进行对比，结果见表10：

表10检测结果

备注：单位：铜、锰μg/100g，其它mg/100g

本发明的ICP直接进样法检测样品元素含量免去火焰法前处理的一系列过程，从而减少前处理过程的污染和损失使结果达到最准确。火焰法仪器燃烧头部分的铁及铁锈对铁元素的测定干扰严重，不能保证结果的准确性。而本发明的直接进样法不会有这样的干扰，且对镁、钠两种元素检测较稳定平行结果较好。因不必用碳化和灰化直接进样法不仅完成了方法的简便还达到能源节约的目的。火焰法不能检测磷等非金属元素，而本发明的直接进样法可检测磷、碘等非金属元素。

此外，本发明的ICP直接进样法以10％曲拉通(triton-x100)，作为表面活性剂，改变液态乳或乳粉溶液的表面活性，因没有繁琐的前处理过程，将液态乳或乳粉溶液直接进入高温炬管除去其它有机物，从而能够使对微量元素有较好灵敏度。对于乳粉样品采用氯化铯的扩散作用，使奶粉溶液均匀扩散，使溶液中的离子呈现分散状态，经雾化室的雾化作用使溶液雾化，通过高温炬管利用发射光谱检测其元素含量。

Claims (10)

1.一种液态乳或乳粉微量元素含量的检测方法，包括以下步骤：

1)制作微量元素标准曲线；

2)检测样品：对样品进使用与步骤1)相同的方法检测微量元素；

3)将步骤2)所得到的检测结果与步骤1)所得到的标准曲线进行比对，得到样品中微量元素的含量；

其中，所述微量元素是钙、钾、镁、钠、磷、铁、锌、锰和铜。

2.如权利要求1所述的检测方法；其特征在于：所述检测设备为电感耦合等离子发射光谱仪。

3.如权利要求1所述的检测方法；其特征在于：所述步骤1)中取多个不同浓度的微量元素标准溶液，优选4-8个标准样品，更优选5个标准样品。

4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于：所述标准溶液系列浓度如下：

元素                系列浓度(单位：μg/ml)

钙      10        50       100       200       300

钾      10        50       100       200       300

钠      5         10       50        100       150

镁      5         10       50        100       150

磷      5         10       50        100       150

铁      1         2        5         10        20

锌      0.5       1        2         3         4

铜      0.1       0.2      0.3       0.4       0.5

锰      0.1       0.2      0.3       0.4       0.5

5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述步骤2)中的所述样品制备时加入表面活性剂和/或扩散剂，混匀。

6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于：所述表面活性剂为曲拉通溶液，所述扩散剂为氯化铯溶液。

7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述样品由如下步骤制备：称取0.3g-0.4g乳粉，先加入0.2ml 10％曲拉通溶液，再加入0.5ml氯化铯溶液，加入2％盐酸(v/v)18ml，再加入0.5ml 500μg/ml铍标准溶液，再用2％盐酸(v/v)定容至25ml，混匀。

8.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述样品由如下步骤制备：称取2.5g-3.0g液态乳，先加入0.2ml 10％曲拉通溶液，加入2％盐酸(v/v)18ml，再加入0.5ml 500μg/ml铍标准溶液，再用2％盐酸(v/v)定容至25ml，混匀。

9.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于：所述电感耦合等离子发射光谱仪的光谱条件如下：等离子体气流量15L/min；辅助气流量：0.2L/min；雾化器流量0.85L/min；进样体积：1.5mL/min；功率：1300W。

10.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于：对于所述钙、钾、镁、钠和磷采用径向观测，对所述铁、锌、锰和铜采用轴向观测。

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