CN113916842A - 基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法 - Google Patents

基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法。所述方法包括将由奶粉与去离子水均匀混合形成的混合液制成一定厚度的液态样品层,再对该液态样品层同时施加激励信号电压和恒稳磁场,同时检测可见光在透过该液态样品层前后的光强度差值的绝对值,之后依据预先确定的奶粉内锌元素含量与可见光透过相应液态样品层前后的光强度差值的绝对值之间的关系,求得奶粉中锌元素的含量。本发明的方法可以实现对奶粉中锌元素含量的快速、准确检测,操作简单,成本低廉,应用前景广阔,具有很好的商业价值。

Description

基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法
技术领域
本发明涉及一种食品中锌含量的检测方法,特别涉及一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法,属于食品检测技术领域。
背景技术
锌是一种重要的必需微量元素,可增强人体免疫力和预防疾病,在组织呼吸和体内代谢中起重要作用。儿童缺锌会抑制大脑皮层的发育,生长迟缓,记忆力减退,体内代谢紊乱。锌无法在人体内合成,必须从食物中摄取,GB 14880-2012食品营养强化剂使用标准和GB 2760-2014食品添加剂使用标准中对营养强化剂做了明确规定。其中锌作为强化剂的主要包括乳酸锌、氯化锌、甘氨酸锌、氧化锌、乙酸锌和柠檬酸酸锌,作为食品添加剂则主要为葡萄糖酸锌和硫酸锌。对于婴幼儿,奶粉是除母乳外最重要的食品,婴幼儿奶粉中加入锌营养强化剂及添加剂可使其营养成分更加全面,但是对奶粉进行锌强化的同时,含量控制极为重要。奶粉中添加过量锌,会在体内积累引起中毒,影响肝、肾功能。GB 10765-2010婴儿配方食品国家标准中规定,婴儿配方奶粉在即食状态下每100mL所含能在60~70kcal,其中锌含量为0.50~1.51mg/100kcal,目前检测食品中锌含量的方法主要为原子吸收法、比色法和化学法,例如可以参阅CN110780025A、CN107255670A等,其前处理过程复杂,检测效率低。近年来,有研究人员提出以光电学检测技术检测锌含量的方法,例如可以参阅CN105606692A、CN107782719A等,但这些方法同样存在操作复杂等缺陷,且电感耦合相关设备成本高昂,难以实现简单快速的检测。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法,以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
本发明的一些实施例提供的一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法包括:
(1)将待检测的奶粉与去离子水均匀混合制成混合液;
(2)将所述混合液置入一矩形槽内形成液态样品层;
(3)在室温条件下,向所述液态样品层沿长度方向的两端之间施加频率为100kHz的激励信号电压,并向所述液态样品层沿宽度方向的两端之间施加强度为100-200mT的恒稳磁场,同时以可见光照射所述液态样品层的一侧表面,再检测所述可见光在透过所述液态样品层前后的光强度差值的绝对值;
(4)取一系列锌元素含量不同的奶粉标准样品以步骤(1)-步骤(3)的操作进行处理,从而确定如下关系式:
Y=-0.0062Δx+C
其中Y为奶粉标准样品内的锌元素含量,Δx为可见光在透过由奶粉标准样品制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值,C的取值为6.4-9.5,并且所述关系式对应的检测范围是0~10mg/L;
(5)取锌元素含量未知的奶粉以步骤(1)-步骤(3)的操作进行处理,从而获得Δ x c Δx c 为可见光在透过由锌元素含量未知的奶粉制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值,之后依据Δx c 和步骤(4)中所述的关系式求得锌元素含量未知的奶粉中的锌元素含量。
其中,锌为抗磁性物质,其复杂电解质体系可在磁场下产生一个和原磁场方向相反的微弱感应磁场,并发生取向,同时在交变电压的信号下发生整齐的分布,在径向和轴向的影响下,从而对特定光强产生特异性的透光率。
较之现有技术,本发明可以实现对奶粉中锌元素含量的快速、准确检测,操作简单,成本低廉,应用前景广阔,具有很好的商业价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1中一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法的原理图之一;
图2是实施例2中一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法的原理图之二;
附图标记说明:可见光光源1、可见光2、液态样品层3、带刻度的载玻片4、光照强度测量仪5、激励信号电压6、恒稳磁场7、电极8。
具体实施方式
鉴于婴儿食品的特殊性和重要性,奶粉中的微量锌元素的检测极为必要。但是如前所述,现有的检测方法大多存在操作复杂、成本高昂、检测速度慢等缺陷。为此,经长期研究和实践,提出本申请的技术方案,其主要涉及一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法。该方法主要是利用恒稳磁场对抗磁性的锌元素的感应取向和对电子的极化作用,再结合信号电位的势差固定,于是呈现特定厚度的液态奶粉样品对可见光的特异性吸收,利用其前后的吸光度差值即可判定样品内部锌元素的含量。该方法无需复杂检测设备,无需对样品进行复杂的预处理,易于实施,检测效率高、准确性好,成本低。
进一步的,本发明的一个方面提供了一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法,其包括:
(1)将待检测的奶粉与去离子水均匀混合制成混合液;
(2)将所述混合液置入一矩形槽内形成液态样品层;
(3)在室温条件下,向所述液态样品层沿长度方向的两端之间施加频率为100kHz的激励信号电压,并向所述液态样品层沿宽度方向的两端之间施加强度为100-200mT的恒稳磁场,同时以可见光照射所述液态样品层的一侧表面,再检测所述可见光在透过所述液态样品层前后的光强度差值的绝对值;
(4)取一系列锌元素含量不同的奶粉标准样品以步骤(1)-步骤(3)的操作进行处理,从而确定如下关系式:
Y=-0.0062Δx+C
其中Y为奶粉标准样品内的锌元素含量,Δx为可见光在透过由奶粉标准样品制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值,C的取值为6.4-9.5,并且所述关系式对应的检测范围是0~10mg/L;
(5)取锌元素含量未知的奶粉以步骤(1)-步骤(3)的操作进行处理,从而获得Δ x c Δx c 为可见光在透过由锌元素含量未知的奶粉制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值,之后依据Δx c 和步骤(4)中所述的关系式求得锌元素含量未知的奶粉中的锌元素含量。
在一些实施方式中,步骤(1)包括:待检测的奶粉与去离子水按1g:8mL的比例充分混合形成所述混合液。
在一些实施方式中,步骤(2)中所述液态样品层的厚度为0.5-1mm。
在一些实施方式中,步骤(2)包括:
提供表面形成有所述矩形槽的基底;
将所述混合液注入所述矩形槽内形成所述的液态样品层。
在一些实施方式中,所述基底由透明绝缘材料制成,例如绝缘树脂等有机绝缘材料、玻璃、陶瓷等无机绝缘材料或其复合物。
在一些实施方式中,所述基底采用带刻度的载玻片。
在一些实施方式中,步骤(3)中所述激励信号电压的大小为10-20mV。
在一些实施方式中,步骤(3)中照射在所述液态样品层的一侧表面的可见光强度为1000Lx。
在一些实施方式中,步骤(3)还包括:在液态样品层两侧分别设置用于发射所述可见光的光源和光强度检测设备,其中光源的出光面与液态样品层表面的距离以及光强度检测设备的受光面与液态样品层表面的距离均在10mm以内。
在通过检测奶粉标准样品中锌元素而建立所述关系式的过程中,奶粉标准样品与去离子水均是按照1g:8mL的固液比例混合,由各混合液制得的各液态样品层的厚度均一致。施加于各液态样品层上的激励信号电压、恒稳磁场及可见光光照强度也应是一致的。
进一步的,在本发明中,所述光源可以选用但不限于LED灯、钨灯、碘灯等。所述光强度检测设备可以选用但不限于光照强度测量仪等。
如下将结合若干实施例对本发明的技术方案作更为详尽地解释说明。
实施例1 一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法包括以下步骤:
(1)将待检测的奶粉按固液比1:8(w/v)与去离子水混合并充分搅拌至两者均匀混合形成混合液;
(2)提供带刻度的载玻片,该载玻片4表面开设有矩形凹槽(参阅图1),该凹槽的长度、宽度、深度分别为10cm、10cm、1mm,并在室温下将所述混合液倒入所述矩形凹槽,形成厚度为0.5mm左右的液态样品层;
(3)在室温下,于所述液态样品层的左右两端连接电极8并施加激励信号电压(参阅图1),所述激励信号电压的大小为10mV左右、频率为100kHz,同时在所述液态样品层的前后两端之间施加磁场强度为200mT左右的恒稳磁场7(参阅图2),并以可见光光源1发射光强度为1000Lx的可见光2照射所述液态样品层3的一侧表面,同时以光照强度测量仪5检测可见光在透过所述液态样品层前后的光强度差值的绝对值
(4)按照以上步骤(1)-步骤(3)的操作对一系列锌元素含量不同的奶粉标准样品进行检测,通过采集数据建模,得到标准样品中锌元素含量Y和可见光透过由标准样品制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值Δx的关系式Y=-0.0062Δx+9.3,检测范围为0~10mg/L;
(5)按照以上步骤(1)-步骤(3)的操作对锌元素含量未知的待测奶粉样品进行检测,得到对应的光强度差值的绝对值Δx c ,再依据Δx c 和前述关系式,计算得到锌元素含量未知的待测奶粉样品中的锌元素含量。
分别采用本实施例的方法、原子吸收法对市售的11种婴幼儿奶粉进行检测,结果如下表1所示,这充分说明了本实施例方法的准确性。
表1市售11种婴幼儿奶粉锌元素含量的检测结果
Figure 444393DEST_PATH_IMAGE002
实施例2 该实施例提供的一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法与实施例1基本相同,区别在于:
步骤(2)中形成的液态样品层厚度为1mm左右。
步骤(3)中采用的激励信号电压的大小为20mV左右,采用的恒稳磁场的强度为100mT左右。
本实施例中建立的标准样品中锌元素含量Y和可见光透过由标准样品制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值Δx的关系式Y=-0.0062Δx+6.4,检测范围也为0~10mg/L。
利用本实施例的方法对前述的11种婴幼儿奶粉进行检测,检测结果与实施例1方法的检测结果基本一致。
本发明以上实施例提供的检测方法无需对样品进行复杂预处理,也无需复杂设备,操作简单,检测效率高,准确性好,应用前景广阔。
应当理解,以上所述的仅是本发明的一些实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的创造构思的前提下,还可以做出其它变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于磁光电复合场效应检测奶粉中锌元素的方法,其特征在于,包括:
(1)将待检测的奶粉与去离子水均匀混合制成混合液;
(2)将所述混合液置入一矩形槽内形成液态样品层;
(3)在室温条件下,向所述液态样品层沿长度方向的两端之间施加频率为100kHz的激励信号电压,并向所述液态样品层沿宽度方向的两端之间施加强度为100-200mT的恒稳磁场,同时以可见光照射所述液态样品层的一侧表面,再检测所述可见光在透过所述液态样品层前后的光强度差值的绝对值;
(4)取一系列锌元素含量不同的奶粉标准样品以步骤(1)-步骤(3)的操作进行处理,从而确定如下关系式:
Y=-0.0062Δx+C
其中Y为奶粉标准样品内的锌元素含量,Δx为可见光在透过由奶粉标准样品制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值,C的取值为6.4-9.5,并且所述关系式对应的检测范围是0~10mg/L;
(5)取锌元素含量未知的奶粉以步骤(1)-步骤(3)的操作进行处理,从而获得Δx c Δx c 为可见光在透过由锌元素含量未知的奶粉制得的液态样品层前后的光强度差值的绝对值,之后依据Δx c 和步骤(4)中所述的关系式求得锌元素含量未知的奶粉中的锌元素含量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)包括:待检测的奶粉与去离子水按1g:8mL的比例充分混合形成所述混合液。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述液态样品层的厚度为0.5-1mm。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)包括:
提供表面形成有所述矩形槽的基底;
将所述混合液注入所述矩形槽内形成所述的液态样品层。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基底由透明绝缘材料制成。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基底采用带刻度的载玻片。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述激励信号电压的大小为10-20mV。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中照射在所述液态样品层的一侧表面的可见光强度为1000Lx。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)还包括:在液态样品层两侧分别设置用于发射所述可见光的光源和光强度检测设备,其中光源的出光面与液态样品层表面的距离以及光强度检测设备的受光面与液态样品层表面的距离均在10mm以内。
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