CN114894732A - 一种食品中钙含量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品检验技术领域，具体涉及一种食品中钙含量检测方法。本发明利用不同浓度钙离子引起特定浓度和质量的铬蓝黑R溶液颜色变化幅度不同，以显色反应后溶液的吸光度为特征值，检测和计算食品中钙含量。在本发明限定的铬蓝黑R浓度、用量和显色反应时间范围内能够准确定量钙含量在钙标准溶液浓度范围内的食品中的钙含量。本发明方法，克服现有滴定方法的误差，可做快速测定，相比仪器法操作简单，便于普及；与国标中火焰原子吸收光谱法检测出的钙含量相差无几，准确度高，成本低，对检测场地没有选择性，适合生产现场检测。可作为食品中钙含量定量检测的标准化方法。

Description

一种食品中钙含量检测方法

技术领域

本发明涉及食品检验技术领域，具体涉及一种食品中钙含量检测方法。

背景技术

目前常用的食品中钙含量检测方法有：火焰原子吸收光谱法、滴定法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法。火焰原子吸收法和滴定法均需要使用较强腐蚀性和刺激性的高氯酸进行消化处理，配置过程中有一定的危险性，同时产生大量废水；火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法及相似的仪器分析方法，使用仪器较为昂贵，成本较高且不适宜生产现场检测。

近几年有研究开发以铬蓝黑R作为指示剂的EDTA滴定法，首先待测样品的NaOH溶液，滴加钙蓝黑R与待测样品中的钙形成红色络合物，然后再滴加EDTA，滴定至溶液由粉红色变为蓝色，再基于EDTA用量计算待测样品中钙含量，该检测方法虽然成本低，可现场检测，但是该方法需要依靠肉眼判断滴定终点，容易产生误差，并且滴加铬蓝黑R后的反应时间控制不适当容易导致颜色过深或过浅，最终导致EDTA滴定的终点判断出现误差。

因此，随着高钙食品的研发及市场推广，如何优化基于铬蓝黑R与钙络合反应形成红色络合物的反应原理，检测食品中钙含量，克服现有EDTA滴定存在的误差，提高钙含量检测的准确性，提供一种食品中钙含量检测的标准化方法，成为了目前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种食品中钙含量检测方法，省去EDTA滴定的过程，简化检测过程，以吸光度为定量指标，并提高检测准确性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种食品中钙含量检测方法，包括以下操作步骤：

1)配制钙指示剂：配制质量浓度为0.06～0.16mg/ml铬蓝黑R溶液，pH＝7.35-6.63；

2)绘制标准曲线：配制浓度为100～300μg·ml^-1钙标准溶液，分别取不同体积的钙标准溶液，调节pH＝10-12，加入1.5～4.0ml步骤1)配制的钙指示剂，定容后，避光显色反应15～20min，测定不同浓度钙溶液在波长560～590nm处吸光度值，线性拟合确定吸光度值与钙浓度之间函数关系；

3)测定待测样品吸光度：取预先制备的待测样品溶液，按照上述步骤2)同样的方法测定其吸光度值；

4)计算钙含量：根据步骤2)确定的函数关系计算步骤3)中待测样品溶液中钙浓度。

可选的，步骤1)中钙指示剂的配制方法包括称取0.003-0.008g铬蓝黑R，加10mol·L^-1NaOH溶解后，用蒸馏水定容至50ml。

可选的，步骤2)中用10mol·L^-1NaOH溶液调整pH。

可选的，步骤2)中钙标准溶液配制方法包括A：称取110℃条件下烘2h的碳酸钙0.05-0.15g，用少量水将其润湿，加入3mol·L^-1的盐酸2ml加热4min，冷却后稀释定容至100ml，配制0.5-1.5mg·ml^-1的钙标准溶液；B：取0.5-1.5mg·ml^-1的钙标准溶液20ml，用蒸馏水稀释定容至100ml，配制100～300μg·ml^-1钙标准溶液。

可选的，步骤2)中以不加钙标准溶液的钙指示剂为参比，扣除氢氧化钠和钙指示剂本身的吸光值对影响；步骤2)中分别取100～300μg·ml^-1钙标准溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml于25ml棕色容量瓶中。

可选的，步骤3)中待测样品溶液的制备方法包括取待测样品顺序依次加入盐酸、浓硝酸，加热消化后稀释定容。

可选的，固体样品待测溶液制备还包括将固体样品粉碎过100目筛后再加入盐酸、浓硝酸进行加热消化处理。

可选的，固体样品取样量为0.8～2.0g；液体样品取样量为1～5ml；消化后稀释定容至50ml。

可选的，步骤3)中待测样品溶液取样量为3～6ml；取样检测前还包括过滤待测样品溶液。

可选的，钙含量计算公式为：

式中：

X-待测样品中钙含量，单位为mg/g或mg/ml；

C-基于吸光度值与钙浓度之间函数关系确定的待测样品溶液中钙含量，单位为μg/ml；

V-吸光度检测时定容的样品溶液体积，单位为ml；

m-称取的待测样品质量，单位为g或ml；

f-稀释倍数。

在碱性环境下，钙与铬蓝黑R形成红色络合物，使铬蓝黑R溶液由蓝色变为红色，本发明利用不同浓度钙离子引起特定浓度和质量的铬蓝黑R溶液颜色变化幅度不同，以显色反应后溶液的吸光度为特征值，检测和计算食品中钙含量。在本发明限定的铬蓝黑R浓度、用量和显色反应时间范围内能够准确定量钙含量在钙标准溶液浓度范围内的食品中的钙含量。

本发明提供的食品中钙含量的测定方法，通过化学反应显色光度法测定，相比现有方法省去EDTA滴定的过程，避免EDTA滴定导致的误差，可做快速测定，相比仪器法操作简单，便于普及；与国标中火焰原子吸收光谱法检测出的钙含量相差无几，准确度高，成本低，对检测场地没有选择性，适合生产现场检测。可作为食品中钙含量定量检测的标准化方法。

附图说明

图1为实施例1配制的钙标准溶液与钙指示剂反应后的紫外-可见分光光度计上进行全波长扫描的图谱；

图2为吸光度与钙离子浓度线性关系曲线图；

图3为不同反应条件下钙标准溶液与钙指示剂反应后的紫外-可见分光光度计上进行全波长扫描的图谱；

图4为对比例2绘制的吸光度与钙离子浓度线性拟合关系图。

具体实施方式

本发明提供的食品中钙含量检测方法主要包括绘制标准曲线、样品处理和样品检测等步骤，下面通过具体实施例对本发明标准曲线绘制、不同种类实际样品检测进行详细说明。

实施例1

绘制标准曲线，具体操作步骤为：

1)钙标准溶液的配制：称取经110℃条件下烘2h的碳酸钙0.1g于100ml的烧杯中，用少量水将其润湿，加入3mol·L^-1的盐酸2ml加热4min，冷却后加少量水稀释，定容转移到100ml容量瓶中，摇匀；

2)钙指示剂的配制：称取0.005g铬蓝黑R于烧杯中，加10mol·L^-1NaOH溶解后转移至50ml容量后用10mol·L^-1NaOH定容至50ml，避光保存；

3)钙标准工作溶液的配制：取浓度为1.0mg·ml^-1的钙标准溶液20ml用蒸馏水定容至100ml容量瓶中，配制成浓度为200μg·ml^-1的钙标准工作溶液；

4)最大吸收波长的确定：取钙标准工作溶液20ml于25ml棕色容量瓶中，用10mol·ml^-1的氢氧化钠调节至溶液pH在10-12之间，加显色剂钙指示剂2.5ml，蒸馏水稀释至容量瓶刻度，摇匀后静置避光显色15min，以不加钙标准工作溶液的钙指示剂空白为参比溶液，用1cm的比色皿于紫外-可见分光光度计上进行全波长扫描，扫描图谱如图1所示，从图中可以看出最大吸收波长为582nm；

5)标准曲线的制作：分别取钙标准工作溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml置于5支25ml棕色容量瓶中，用10mol·ml^-1的氢氧化钠调节至溶液pH在10-12之间，加显色剂钙指示剂2.5ml，蒸馏水稀释至容量瓶刻度，得到系列标准溶液钙离子浓度分别为0μg·ml^-1、16μg·ml^-1、32μg·ml^-1、48μg·ml^-1、64μg·ml^-1；摇匀后静置避光显色15min，以试剂空白为参比溶液，用1cm的比色皿于紫外-可见分光光度计上在波长582nm处测吸光度值，平行测定3次，取平均值，结果如表1所示，绘制标准工作曲线，如图2所示(要求相关系数R²达到0.998以上)，由表1和图2得出钙浓度与吸光度值之间的关系为Y＝0.0004X+0.0353(Y为吸光度值，X为钙离子浓度)，相关系数R²＝0.9983；

表1

需要说明的是，按照上述同样的方法，验证出当铬蓝黑R指示剂的浓度为0.06mg/ml～0.16mg/ml时，显色反应后的吸光度值与钙离子浓度均呈现线性关系。

实施例2

检测挂面中钙含量，具体操作步骤为：

1)样品预处理：取婴幼儿辅食挂面固体样品，采用粉碎机进行粉碎打粉，过100目筛，得样品粉末；

2)样品湿法消化：取样品粉末1.0g(3份平行样品)，于100ml锥形瓶中并用少量水将粉末润湿，按顺序依次加入25ml蒸馏水、10ml 6mol·L^-1盐酸、15ml浓硝酸，在电炉上加热消化至锥形瓶中剩余约5ml的液体时将锥形瓶从电炉上移走后振荡锥形瓶至瓶内液体不再沸腾，待液体冷却后将锥形瓶中剩余溶液转移到50ml容量瓶中，用纯水定容至刻度线处，摇匀后将已定容的液体用滤纸过滤，将滤液摇晃均匀；

3)样品显色测定：用移液管取滤液4ml置于25ml容量瓶中，按照实施例1步骤5)同样的方法，用1cm比色皿于波长582nm处测吸光度，平行测3次；根据吸光度的数值，按照公式Y＝0.0004X+0.0353计算滤液中钙含量C，按照式(1)计算速食面样品中的钙含量：

实施例3

检测饼干中钙含量，具体操作步骤为：

1)样品预处理：取高钙梳打饼干样品，采用粉碎机进行粉碎打粉，过100目筛。

2)样品湿法消化：取样品粉末2.0g，于100ml锥形瓶中并用少量水将粉末润湿，按顺序依次加入25ml蒸馏水、5ml 6mol·L^-1盐酸、25ml浓硝酸，在电炉上加热消化至锥形瓶中剩余约5ml的液体时将锥形瓶从电炉上移走后振荡锥形瓶至瓶内液体不再沸腾，待液体冷却后将锥形瓶中剩余溶液转移到50ml容量瓶中，用纯水定容至刻度线处，摇匀后将已定容的液体用滤纸过滤，将滤液摇晃均匀。

3)样品显色测定：用移液管取滤液6ml置于25ml容量瓶中，按标准工作曲线中测定方法，用1cm比色皿于波长582nm处测吸光度，平行测3次。按照公式Y＝0.0004X+0.0353计算滤液中钙含量C，按照式(2)计算速食面样品中的钙含量：

实施例4

检测液体乳品中钙含量，具体操作步骤为：

1)样品预处理：取液体乳品2ml(3份平行样品)。

2)样品湿法消化：样品置于100ml锥形瓶中并用少量水将粉末润湿，按顺序依次加入25ml蒸馏水、15ml 6mol·L^-1盐酸、10ml浓硝酸，在电炉上加热消化至锥形瓶中剩余约5ml的液体时将锥形瓶从电炉上移走后振荡锥形瓶至瓶内液体不再沸腾，待液体冷却后将锥形瓶中剩余溶液转移到50ml容量瓶中，用纯水定容至刻度线处，摇匀后将已定容的液体用滤纸过滤，将滤液摇晃均匀。

3)样品显色测定：用移液管取滤液5ml置于25ml容量瓶中，按标准工作曲线中测定方法，用1cm比色皿于波长582nm处测吸光度，平行测3次。按照公式Y＝0.0004X+0.0353计算滤液中钙含量C，按照式(3)计算速食面样品中的钙含量：

试验例方法可行性验证

1、实施例2、3和4检测结果如下表2所示：

表2

2、将实施例2、3和4检测样品分别采用GB 5009.92-2016《食品安全国家标准食品中钙的测定》中的火焰原子吸收光谱法进行测量，具体结果如下表3所示：

表3

采用本发明方法，测量计算出的钙含量与火焰原子吸收光谱法测量的钙含量相比，误差均在±3％以内。

对比例1

钙与铬蓝黑R反应条件：按照实施例1步骤4)，取钙标准工作溶液20ml于25ml棕色容量瓶中，用调节至溶液pH在4-7之间，加显色剂钙指示剂2.5ml，蒸馏水稀释至容量瓶刻度，摇匀后静置避光显色30min，以蒸馏水为参比溶液，用1cm的比色皿于紫外-可见分光光度计上进行全波长扫描，扫描图谱如图3所示，由于酸性环境中显色时间过长，铬蓝黑R与钙的络合反应发生了褪色，样品色泽较浅，同时蒸馏水作为空白无法扣除试剂干扰，全波长扫描无最大吸收峰。

对比例2

本对比例提供另外一种标准曲线绘制方法，具体操作步骤为：

1)钙标准溶液的配制：称取经110℃条件下烘2h的碳酸钙0.1g于100ml的烧杯中，用少量水将其润湿，加入3mol·L^-1的盐酸2ml加热4min，冷却后加少量水稀释，定容转移到100ml容量瓶中，摇匀；

2)钙指示剂的配制：称取0.01g铬蓝黑R于烧杯中，加10mol·L^-1NaOH溶解后转移至50ml容量后用10mol·L^-1NaOH定容至50ml，避光保存；

3)钙标准工作溶液的配制：取浓度为1.0mg·ml^-1的钙标准溶液20ml用蒸馏水定容至100ml容量瓶中，配制成浓度为200μg·ml^-1的钙标准工作溶液；

4)标准曲线的制作：分别取钙标准工作溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml置于5支25ml棕色容量瓶中，用10mol·ml^-1的氢氧化钠调节至溶液pH在10-12之间，加显色剂钙指示剂2.5ml，蒸馏水稀释至容量瓶刻度，得到系列标准溶液钙离子浓度分别为0μg·ml^-1、16μg·ml^-1、32μg·ml^-1、48μg·ml^-1、64μg·ml^-1；摇匀后静置避光显色30min，以试剂空白为参比溶液，用1cm的比色皿于紫外-可见分光光度计上在波长582nm处测吸光度值，平行测定3次，取平均值，结果如表4所示，绘制标准工作曲线，如图4所示(要求相关系数R²达到0.998以上)，由表4和图4得出钙浓度与吸光度值之间的关系为Y＝0.0025X+0.0035(Y为吸光度值，X为钙离子浓度)，相关系数R²＝0.7187；标曲线性关系较差，测定吸光值偏小，不准确，此标曲不能作为后续样品测定的参考。

表4

上述结果表明本发明通过创造性的选择合适的钙指示剂浓度、钙标准溶液浓度、合适的显色反应时间，使吸光度值与钙离子浓度呈现线性关系，实现以钙离子与铬蓝黑R溶液显色反应后溶液的吸光度为特征值，检测和计算食品中钙含量，克服传统检测方法的滴定误差，在本发明限定的铬蓝黑R浓度、用量和显色反应时间范围内能够准确定量钙含量在钙标准溶液浓度范围内的食品中的钙含量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种食品中钙含量检测方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

1)配制钙指示剂：配制质量浓度为0.06～0.16mg/ml铬蓝黑R溶液，pH＝7.35-6.63；

2)绘制标准曲线：配制浓度为100～300μg·ml^-1钙标准溶液，分别取不同体积的钙标准溶液，调节pH＝10-12，加入1.5～4.0ml步骤1)配制的钙指示剂，定容后，避光显色反应15～20min，测定不同浓度钙溶液在波长560～590nm处吸光度值，线性拟合确定吸光度值与钙浓度之间函数关系；

3)测定待测样品吸光度：取预先制备的待测样品溶液，按照上述步骤2)同样的方法测定其吸光度值；

4)计算钙含量：根据步骤2)确定的函数关系计算步骤3)中待测样品溶液中钙浓度。

2.如权利要求1所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，步骤1)中钙指示剂的配制方法包括称取0.003-0.008g铬蓝黑R，加10mol·L^-1NaOH溶解后，用蒸馏水定容至50ml。

3.如权利要求1所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，步骤2)中用10mol·L^{- 1}NaOH溶液调整pH。

4.如权利要求1所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，步骤2)中钙标准溶液配制方法包括A：称取110℃条件下烘2h的碳酸钙0.05-0.15g，用少量水将其润湿，加入3mol·L^-1的盐酸2ml加热4min，冷却后稀释定容至100ml，配制0.5-1.5mg·ml^-1的钙标准溶液；B：取0.5-1.5mg·ml^-1的钙标准溶液20ml，用蒸馏水稀释定容至100ml，配制100～300μg·ml^-1钙标准溶液。

5.如权利要求1所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，步骤2)中分别取100～300μg·ml^-1钙标准溶液0ml、5ml、10ml、15ml、20ml于25ml棕色容量瓶中。

6.如权利要求1所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，步骤3)中待测样品溶液的制备方法包括取待测样品顺序依次加入盐酸、浓硝酸，加热消化后稀释定容。

7.如权利要求6所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，固体样品待测溶液制备还包括将固体样品粉碎过100目筛后再加入盐酸、浓硝酸进行加热消化处理。

8.如权利要求7所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，固体样品取样量为0.8～2.0g；液体样品取样量为1～5ml；消化后稀释定容至50ml。

9.如权利要求8所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，步骤3)中待测样品溶液取样量为3～6ml；取样检测前还包括过滤待测样品溶液。

10.如权利要求9所述的食品中钙含量检测方法，其特征在于，钙含量计算公式为：

式中：

X-待测样品中钙含量，单位为mg/g或mg/ml；

C-基于吸光度值与钙浓度之间函数关系确定的待测样品溶液中钙含量，单位为μg/ml；

V--吸光度检测时定容的样品溶液体积，单位为ml；

m-称取的待测样品质量，单位为g或ml；

f-稀释倍数。

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