电感耦合等离子体发射光谱法测定啤酒中的钙和锶

王海凤, 唐兴敏

(1.安徽省地质实验研究所，安徽 合肥 230001; 2.湖北省地质试验测试中心,湖北 武汉 430034)

电感耦合等离子体发射光谱法测定啤酒中的钙和锶

王海凤1, 唐兴敏2

(1.安徽省地质实验研究所，安徽 合肥 230001; 2.湖北省地质试验测试中心,湖北 武汉 430034)

采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对啤酒中钙和锶进行测定。通过对硝酸酸度的选择实验、仪器测定的背景扣除及实际样品的测定和加标回收实验,建立了简捷、快速、准确、稳定的ICP-OES法测定啤酒中Ca、Sr的分析方法。

电感耦合等离子体发射光谱;啤酒;钙;锶

啤酒素有“液体面包”之称,如今它已是人所共知的营养饮料[1]。啤酒中除了含有醇、醛、酮、脂等有机物质,还含有矿物质元素,它们对啤酒的发酵过程和啤酒的质量和口感都有着十分重要的影响[2-3]。由于啤酒是人们常用饮品,所以人们对其中的微量元素研究也日渐增多。啤酒中含有较多的钙离子,是钙的膳食来源之一,钙是人体中重要的微量元素。啤酒中含有微量的锶对人体有益,是优级品的标志之一[4-5]。如何检测啤酒中的钙含量,国际通用分析法采用原子吸收法或电感耦合等离子法。本文采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定啤酒中的钙和锶量,选取适宜的样品处理方法和最佳测量条件,考察分析方法的检出限、精密度和回收率,测定效果较好,可作为啤酒样品中微量元素Ca、Sr的快速分析测定方法。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

电感耦合等离子体全谱直读光谱仪(ICP-OES),其工作参数见表1。

实验用水均为去离子水,硝酸、过氧化氢均为经空白检查不含钙、锶的分析纯试剂。

钙标准溶液:由国家标准物质研究中心提供的GBW(E)080118,浓度为1 000 μg/mL,使用时逐级稀释。

锶标准溶液:由国家标准物质研究中心提供的GBW(E)080242,浓度为100 μg/mL,使用时逐级稀释。

工作溶液:配制含有Ca 50 μg/mL 、Sr 1.0 μg/mL,10%硝酸介质的混合标准溶液。

表1 ICP-OES工作参数(Thermo icap 6 300为例)

1.2 样品预处理

由于啤酒具有发泡特性,且啤酒有机质含量高,使其不能直接上仪器测量。在分取样品进行消解时也会产生气泡,于是采取先除泡再分样的方法。把啤酒倒在洗净并烘干的玻璃杯中,用手充分摇动使得啤酒中的CO2释放,直到不再产生气泡,用移液管准确分取5.00 mL啤酒于50 mL高脚玻璃烧杯中,加硝酸2.0 mL,盖上表面皿,在低温150 ℃电热板上消解,注意如果样品受热产生气泡,就需要拿下冷却一会再放到电热板上继续消解。待样品分解至淡黄色,滴加几滴30%的过氧化氢氧化去除颜色,直到样品消解至无色。蒸至小体积,最后转移到10 mL的比色管中,用10%硝酸定容至刻度,摇匀待测。

1.3 测定方法

由于ICP-OES对于许多元素的动态线性范围可达4～6个数量级,根据啤酒中待测元素的含量,选用合适的浓度区间绘制标准曲线,其线性相关系数均>0.999。本文标准曲线的浓度点分别为:Ca(0 μg/mL,1.0 μg/mL,5.0 μg/mL,10 μg/mL,20 μg/mL,50 μg/mL),Sr(0 μg/mL,0.1 μg/mL,0.2 μg/mL,0.5 μg/mL,1.0 μg/mL,2.0 μg/mL)。

1.4 分析元素波长

分析线的选择通常是由待测元素的浓度、谱线相对强度、分析条件及共存元素的干扰情况决定的,除待测元素的自身特性外,主要与试样基体和共存元素的干扰效应有关。ICP-OES测定元素谱线波长:Ca 445.5 nm,Sr 346.4 nm。

2 结果与讨论

2.1 硝酸酸度的影响

由于ICP光谱分析的试样为溶液状态,因此溶液的粘度、比重及表面张力等均对雾化过程、雾滴粒径、气溶胶的传输以及溶剂的蒸发等都有影响,而粘度又与溶液的组成,酸的浓度和种类及温度等因素相关。

酸的浓度和种类对溶液的物理性质也有明显的影响,在相同的酸度时,粘度以下列的次序递增HCl≤HNO3

2.2 背景扣除

对于ICP光谱仪来说,基体匹配是最理想的,但很难实现。实际工作中,基体效应(被测样品之间、样品与纯标准溶液之间的成分不同、连续光谱和谱线托尾)都可能导致背景干扰,需进行背景校正(表2)。

表2 元素分析线、背景校正

2.3 方法检出限

重复测量空白溶液12次,计算每种元素空白测量值的标准偏差s,检出限DL为三倍标准偏差值(表3)。

表 3 方法检出限

由表3可以看出,ICP-OES的检出限良好,Ca、Sr元素的检出限能满足分析的要求。

2.4 样品加标回收试验

取一个啤酒样品消解后测定,根据Ca、Sr元素的含量加入一定量的标准,计算加标回收率(表4)。

表4 加标测定结果

由表4可以看出,所取啤酒样中钙和锶的回收率分别为96.9%和97.8%,说明测定准确度较高。

2.5 精密度试验

用4个已知浓度的啤酒样品,重复测量12次,计算Ca 、Sr元素相对标准偏差RSD%。结果见表5。

表5 精密度试验(n=12)

由表5可以看出各元素精密度均在1.3%～3.3%之间,符合要求。

2.6 样品测试结果

对常见品牌的瓶装啤酒样品测试结果,见表6。

表6 四种啤酒测试结果

3 结论

通过实验可以发现,ICP-OES测定啤酒中钙和锶可以简单处理样品直接测量,具有干扰少,检出限低,精密度高等优点,对于检查啤酒中有益元素能够方便快捷、更准确地提供监控数据。

[1] 李鹏飞,李小莉,李琦,等.不同前处理方法测定啤酒中钠、钾、钙和镁含量的比较研究[J].食品与生物技术学报,2008,27(5):91-94.

[2] 周雅兰,张金生,李丽华,等.微波消解—微波等离子体炬原子发射光谱测定啤酒中的铜、锌、铁、锰、硒、锶[J].分析科学学报,2012,28(1):67-70.

[3] 焦更生,党名团,李秉智.微波消解—原子吸收法测定啤酒中的微量铝[J].分析实验室报,2008,27(4):33-35.

[4] 管敦仪.啤酒工业手册[M].修订版.北京:轻工业出版社,1998.

[5] 王加春.钙离子在啤酒酿造中的作用及其含量测定[J].酿酒科技,2000(4):57-60.

(责任编辑：陈文宝)

Determination of Calcium and Strontium in Beer By ICP-OES

WANG Haifeng1, TANG Xingmin2

(1.AnhuiInstituteofGeologicalExperiment,Hefei,Anhui230001; 2.HubeiProvniceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034)

Calcium and strontium in beer are determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-OES).Through nitric acid acidity of choice experiment,background subtraction of instrument,actual sample determination and recovery experiments,the paper establishes a simple,fast,accurate and stable ICP-OES analysis method for determination of Ca and Sr in beer.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-OES); beer; calcium; strontium

2015-01-05;改回日期:2015-02-12

王海凤(1982-),女,工程师,岩矿分析专业,从事岩矿分析测试和研究工作。E-mail:913735872@qq.com

O657.3

A

1671-1211(2015)03-0351-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503025

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1031.011.html 数字出版日期:2015-04-22 10:31