微波消化微量滴定法測定牛乳中的鈣含量

1、微波消化微量滴定法測定牛乳中的鈣含量摘 要：應用微波消化及微量滴定技術，對牛乳中的鈣含量進行測定。結(jié)果表明：用5 mL 濃HNO3、3mL H2O2的混合液對10.00mL 樣品進行消化，加入0.4mL 三乙醇胺消除Al3+、Fe3+ 對鈣離子測定的影響，取得了較好的測定效果。伊利純牛奶和高鈣奶的EDTA 標準液消耗體積平均值分別為1.616、1.450mL，RSD 分別為0.16% 和0.32%，7 次測定的回收率為98%101.5%。與傳統(tǒng)的消化方法及常量滴定法相比，該法具有簡單、快速、節(jié)省試劑、環(huán)境污染小等優(yōu)點。關鍵詞：鈣；微量滴定法；微波消化；牛乳Determination of Ca

2、lcium Concentration in Milk by Microwave Digestion and Micro-titrationAbstract：The determination of calcium concentration in milk was achieved using microwave digestion and micro-titration. Satisfying results of determining Ca2+ concentration in milk were obtained when a 10.00 mL sample of milk was

3、digested with a mixture consisting of 5 mL of 98% HNO3 and 3 mL of H2O2 fortified with 0.4 mL of triethanolamine for eliminating the interference from Al3+ and Fe3+. The average consumptions of EDTA standard solution for Yi li branded pure milk and high calcium milk were 1.616 mL and 1.450 mL with R

4、SD of 0.16% and 0.32%, respectively. The average spike recovery rate of seven replicate determinations was in the range of 98% to 101.5%. The accuracy and precision of the micro-titration method were both comparable to those of the traditional digestion and titration methods. This method is a simple

5、, rapid, reagent-saving and environmentally friendly.Key words：calcium；micro-titration；microwave digestion；milk牛奶中富含鈣、VD 及人體生長發(fā)育所需的氨基酸等，消化率可高達98%，是非常適合大眾食用的優(yōu)良食品。在牛奶品質(zhì)分析中，鈣含量也是重要的指標之一。國家標準檢驗方法采用原子吸收法和EDTA 滴定法1。此外，還有分光光度法2、等離子體發(fā)射光譜法3-4、滴定法5-8、火焰原子吸收光度法9-10和離子選擇電極法11-12等。測定食品中的鈣含量，需將樣品消化，以破壞樣品中的有機物。傳統(tǒng)消

6、化方式是在加熱的條件下，用硝酸、硫酸、高氯酸等分解有機物，消化過程中會產(chǎn)生酸霧，污染環(huán)境，危害工作人員的健康。本實驗采用微波消化方法，以較好地克服上述缺點。此外，設計了一套簡易的微型化滴定裝置，對牛奶中鈣含量進行測定，通過F 檢驗和t 檢驗測定結(jié)果的精密度及準確度均和常量滴定法測定結(jié)果相當,是一種節(jié)省試劑、環(huán)境污染小的測定牛奶中鈣含量的方法。1 材料與方法1.1 材料、試劑與儀器樣品為市售液態(tài)牛奶和發(fā)酵牛奶。硝酸、過氧化；氫氧化鈉；三乙醇胺 ；鹽酸 ；碳酸鈣、鈣指示劑 。以上試劑均為分析純，實驗所用水均為去離子水。微波消解儀；電位滴定儀。1.2 方法1.2.1 微波消化在微波爐電磁場作用下，樣

7、品與試劑通過吸收微波能量，從而在介質(zhì)內(nèi)部發(fā)熱，同時使介質(zhì)中的分子產(chǎn)生極化，極化分子的快速轉(zhuǎn)動和重新快速定向排列引起張力，這種綜合作用的結(jié)果，使樣品溶液表面層發(fā)生攪動、破裂，又不斷地產(chǎn)生新的表面與試劑反應，最終使樣品迅速分解14。影響牛奶樣品微波消化是否完全的因素較多，目前，尚無法根據(jù)理論研究來確定消化的各種條件，實際工作中往往是根據(jù)實驗對消化條件進行選擇，得出最佳的實驗條件。本實驗微波消化牛奶的最佳條件為移取10.00mL 待測樣品，加入5mL 濃HNO3、3mL H2O2，在80消化8min，升溫至100消化7min，再升溫至120消化5min，繼續(xù)升溫130消化5min，最后升至135消化

8、5min。1.2.2 EDTA 濃度的標定微量法：準確吸取0.02000mol/L 的標準鈣液1.000mL于鉗鍋中，加入2mL 水，用0.1mol/L 的NaOH 將溶液pH 值調(diào)至1213，滴加2g/L 鈣指示劑2 滴，在不斷攪拌條件下，用EDTA 溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)樗{色為終點，測定濃度為0.01585mol/L。常量法：準確移取0.02000mol/L 的標準鈣液20.00mL于錐形瓶中，用1mol/L 的NaOH 將溶液pH 值調(diào)至1213，加入2g/L 鈣指示劑10 滴，用EDTA 溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)樗{色為終點，測定濃度為0.01587mol/L。經(jīng)F 檢驗和t 檢驗

9、12，兩種方法標定EDTA 的濃度無顯著性差異。本實驗EDTA 濃度為0.01585mol/L。1.2.3 準確度實驗為考察方法的準確度，用本法與國標EDTA 滴定法及常量滴定法進行了對照實驗。國標法：移取純牛奶和高鈣奶各4.00mL，按GB/T5009.92 2003食品中鈣的測定中試樣消化的方法對其進行消化，分別移取純牛奶消化液2.000mL、高鈣牛奶消化液1.500mL 及空白溶液于坩堝中，按國標試樣測定方法對樣品進行測定。本法：準確移取純牛奶微波消化液2.000mL，高鈣牛微波奶消化液1.500mL，按樣品測定方法對樣品進行測定。常量法：移取純牛奶消化液20.00mL 或高鈣牛奶消化液

10、20.00mL，2g/L 鈣指示劑10 滴，體積分數(shù)50% 的三乙醇胺溶液4mL，按常量滴定方法操作。對照實驗的結(jié)果見表1 。表1 滴定方法對照試驗以國標法測定值為標準，本法測定結(jié)果的平均相對誤差為+0.3%，以常量法測定結(jié)果為標準，本法測定結(jié)果的平均相對誤差為+0.2%，本法與國標EDTA 滴定法及常量法測定結(jié)果基本一致。以本法和國標法測定伊利純牛奶數(shù)據(jù)進行F 檢驗，F(xiàn)=1.48 F0.05(4,4)，兩組測定數(shù)據(jù)的精密度無顯著性差異。t 檢驗結(jié)果t=1.22 t0.05(8)，兩組測定數(shù)據(jù)之間不存在系統(tǒng)誤差，測定結(jié)果之間無顯著性差異。F 檢驗和t 檢驗結(jié)果證明，本法與常量法也無顯著性差異1

11、3。故本法可代替國標法和常量法用于牛乳中鈣含量的測定。1.2.4 樣品測定準確移取待測牛奶10.00mL 或稱取酸牛奶10.00g 置于聚四氟乙烯微波消化罐中，按最佳消化條件對其進行消化。消化后的消化液全部轉(zhuǎn)移至25.00mL 容量瓶中，加水定容， 搖勻。準確移取一定量消化液(純牛奶消化液2.000mL，酸牛奶消化液2.000mL，高鈣奶消化液1.500mL，酸酸乳消化液4.00mL)于坩堝中，加入體積分數(shù)50% 三乙醇胺溶液0.4mL，用NaOH 溶液將pH 值調(diào)至1213 加入2g/L鈣指示劑2 滴，將坩堝置于磁力攪拌器上，放入轉(zhuǎn)子，在不斷攪拌條件下，用EDTA 標準溶液滴定至溶液由橙紅色

12、變?yōu)榫G色為終點，根據(jù)EDTA 標準溶液消耗的體積，計算待測試樣中鈣的含量。2 結(jié)果與分析2.1 最佳消化條件的確定本研究的消化過程采用分步升溫方式，固定升溫速率(6/min)。準確量取一定體積的牛奶樣品，置于聚四氟乙烯微波消化罐中，加入適量的濃硝酸和過氧化氫，搖勻，蓋緊罐蓋并將其外套擰緊，置于微波消化裝置中在不同溫度下進行消化。各消化罐樣品及試劑組成為：1#、2#、3# 消化罐：20.00mL 樣品+5mL 濃HNO3+2mLH2O2；4#、5# 消化罐：10.00mL 樣品+5mL 濃HNO3+2mLH2O2；6# 消化罐：10.00mL樣品+6mL濃HNO3+2mLH2O2；7#消化罐：1

13、0.00mL樣品+5mL濃HNO3+3mLH2O2。實驗結(jié)果見表2，用5mL 濃HNO3、3mL H2O2的混合液對10.00mL 樣品進行消化，經(jīng)80保溫8min，100保溫7min，120、130、135分別保溫5min 后的消化效果最好。2.2 精密度實驗移取伊利純牛奶(20090301A )消化液2.000mL和伊利高鈣奶(20081127M4 0302MO149)消化液1.500mL，按樣品測定方法操作，結(jié)果見表2 。表2 精密度實驗2.3 樣品含量的測定按樣品測定方法對市售的部分牛奶、酸牛奶及酸酸乳中鈣含量進行了測定，結(jié)果如表3。表3 奶制品鈣含量測定3 結(jié)論與討論微波消化難以破壞

14、苯環(huán)中的鍵15，而牛奶中含有的苯丙氨酸，色氨酸，酪氨酸都帶有苯環(huán)，消化過程中，苯環(huán)與濃硝酸發(fā)生黃蛋白反應，生成黃色的芳香硝基化合物，使消化液帶有黃色，該化合物在堿性溶液中進一步生成硝醌酸鈉，溶液黃色加深16。終點前，指示劑與鈣絡合后的酒紅色和溶液自身的黃色混合，溶液呈現(xiàn)紅橙色，終點時，游離鈣指示劑顯示的藍色與溶液的黃色混合，呈現(xiàn)出綠色。本法采用的微波消化法與傳統(tǒng)消化方式相比，減少了對環(huán)境、操作者的危害，與國標EDTA 滴定法相比，省去了劇毒物質(zhì)氰化鈉的使用。具有滴定裝置簡單，試劑用量少、環(huán)境污染小等優(yōu)點，符合綠色化學的理念。是一種測定牛乳中鈣含量的行之有效的方法。參考文獻1 GB/T 5009

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