火焰原子吸收法測定餅干中的鐵含量

1、摘 要 本文探討的是利用火焰原子光譜法測定餅干中的鐵含量。對火焰原子光譜法測定餅干中的鐵的主要測量條件光譜帶寬度等進行研究確定1，提高分析檢測的靈敏度；對餅干分解的灰化法、濕分解法兩種前處理方法進行改良和比較，找出兩種處理方法的良好條件和良好效果。同時做時間與溫度對實驗的影響。使用火焰原子吸收法測定餅干中的鐵含量既簡單又快速，準確可靠，便于推廣應用。 關鍵詞： 餅干，鐵，灰化法，濕分前言鐵是人體必需的微量元素之一，占人體體重的0.006%，即成人含鐵約4.0克左右，其中70%的鐵存在于血紅蛋白、肌紅蛋白、血紅素酶類、輔助因子及運載鐵中，其余30%的鐵作為體內貯存鐵，主要以鐵蛋白和含鐵雪黃素的形

2、式存在于肝、脾和骨髓中。幾乎所有組織中者都含有鐵，其中肝、脾含量最高，其次為腎、心、骨骼肌和腦。鐵在體內的含量隨年齡、性別、營養(yǎng)狀況和健康狀況而有很大的個體差異。此外，在傳染病、惡性病變時，肝臟鐵含量可極大地增加。人體內鐵的來源有兩個方面：一是來源于食物中的鐵，如動物的肝臟、腎臟、瘦肉、蛋黃、魚類等，植物的豆類、蔬菜、水果等均含有豐富的鐵質，其中無機鐵較多。一般每日的食物中含鐵1015mg，平均吸收率為5%10%，即每日攝入0.51.5mg的鐵。二是來源于紅細胞破壞釋放出來的鐵，它的80%又重新用于血紅蛋白的合成，20%貯存起來。因此鐵在體內代謝中，可被身體反復利用，排出量很少。人體對鐵的生理

3、需要量也是很少的，并且隨年齡的變化而變化，另外還有性別、特殊生理期等的差異。中國營養(yǎng)學會制訂的中國居民膳食鐵參考攝人量：嬰幼兒1012mg/d，男青年20mg/d，女青年25mg/d，男成人15mg/d，女成人20mg/d，孕婦及哺乳朗1535mg/d，老年人15mg/d，可耐受最高為50mg/d。食物中的鐵一般分為兩大類：血紅素鐵和非血紅素鐵。血紅素鐵主要來源于動物性食物中，可與血紅蛋白和肌紅蛋白中的原卟啉結合，不受植酸鹽和草酸鹽等的影響，直接被腸粘膜上皮細胞吸收。因此，血紅素鐵的吸收率高且不受腸腔內影響鐵吸收因素的干擾。非血紅素鐵主要來源于植物性食物中，在吸收前必須與結合的有機物分離，并轉

4、為可溶性二價離子狀態(tài)，才易被吸收。      非血紅素鐵的吸收在很大程度上受膳食因素的影響，主要有以下幾方面：一是攝入鐵的量。在一般情況下，機體攝入鐵量增加，吸收量也增加，雖然大量攝入時吸收的百分率很低，但吸收的絕對量仍然增加。其中，二價鐵比三價鐵更易吸收。二是機體狀況對鐵吸收的影響：胃腸因素。酸性胃液對保持鐵的可溶性和還原性是有利的，因此體內缺乏胃酸或服用抗酸藥可影響鐵的吸收。造血和鐵貯存狀況。許多研究證明，鐵的吸收與體內鐵的需要量和貯存量有關。一般貯存量多時其吸收較低，反之，貯存量低或需要量增加時則吸收率增高。生長發(fā)育和年齡。鐵吸收率隨嬰兒

5、體內鐵貯存減少明顯增加，但進入中老年階段后隨著年齡增加，機體對鐵的吸收率則逐漸降低。三是膳食因素。食物的搭配是影響鐵吸收的重要因素之一。膳食中的非血紅素鐵必須轉變?yōu)閬嗚F才能被吸收。植物性食物中的膳食纖維、多酚類化合物、植酸鹽、草酸鹽等影響其吸收。另外，維生素A、維生素C、維生素B2、-胡蘿卜素、有機酸、動物性食物及某些單糖、脂類可促進鐵的吸收。鐵具有高度的生物學活性，參與血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素、細胞色素氧化酶、過氧化物酶及觸酶等的合成，并與乙酰輔酶A、琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶、細胞色素還原酶的活性相關。鐵對人體健康的重要性在于它是血紅蛋白的一個必不可少的部分，在造血過程中是必需的元素之

6、一。體內缺鐵可分為三個階段：第一階段為鐵減少期，體內儲存鐵減少，血清鐵濃度下降，無臨床癥狀，第二階段為紅細胞生成缺鐵期，即血清鐵濃度下降，運鐵蛋白濃度降低和游離原卟啉濃度升高，但血紅蛋白濃度尚未降至貧血標準，處于亞臨床癥狀階段；第三階段為缺鐵性貧血期，此時血紅蛋白和紅細胞比積下降，并伴有缺鐵性貧血的臨床癥狀，如頭暈、氣短、心悸、乏力、注意力不集中、記憶力明顯下降、臉色蒼白等癥。鐵在體內儲存過多也會中毒，鐵中毒有急性和慢性之分。急性鐵中毒的發(fā)生多見于兒童，多因誤服鐵制劑造成，死亡率很高，達20左右。慢性中毒是長期過量服用鐵制劑，或從食物中攝取了過多的鐵造成，當人體內鐵過量時，則會因不能及時排出體

7、外而沉積于肝臟、胰臟、心臟和皮膚，從而引起血色病(血色素沉積)、肝功能異常、心肌損傷和糖尿病、腫瘤、骨質疏松等。一、實驗部分（一）方法原理原子吸收光譜是利用鐵元素的基態(tài)原子對特征輻射線的吸收程度進行定量分析的方法2。試樣中鐵元素的化合物在高溫中被解離成基態(tài)原子，光源發(fā)射出的特征輻射線經(jīng)過原子蒸汽時，被基態(tài)原子吸收。在一定條件下，被吸收的程度與基態(tài)原子的數(shù)目成正比。通過檢測器檢測特征輻射線被吸收的程度，就可以測得試樣中被測鐵元素的含量。 式中：測得餅干中鐵的含量mg/kg X查1鐵標準曲線下查的鐵的含量 C0 鐵標準溶液的濃度ug/mL V0 待測溶液的體積mL V1 鐵標準溶液的體積mL m樣

8、測得鐵含量稱取樣品的質量g（二）實驗儀器與試劑1實驗儀器(1)TAS-990F原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)。(2)DHG-9246A型電熱恒溫鼓風干燥箱（HY2005080）(上海精宏實驗設備有限公司)。(3)BS224S 電子天平（MC京制00000246號）(賽多利斯科學儀器北京有限公司 ） Max=220g，d=0.1mg。(4)艾科浦超純水器（型號AJF-6001-P）(機器編號AQ08041002）。(5)電子萬用爐(北京永光明醫(yī)療儀器廠）。(6)鐵空心陰極燈(北京曙光明電子光源儀器有限公司）。2實驗試劑鹽酸 （AR）國營重慶無機化學試劑廠 硝酸 （AR）重慶川

9、東化工有限公司化學試劑 高氯酸 （AR）浙江省溫州市東升化工試劑 硫酸鐵銨 （AR）國營重慶無機化學試劑廠 脲素 （AR）重慶博藝化學試劑有限公司（三）試劑的配制1鐵標準貯備溶液（1mg/mL）稱取0.23g硫酸鐵銨NH4Fe(SO4)2.12H2O，溶于50 mL水，定量轉移至500mL容量瓶，用純水稀釋至刻度，搖勻。轉入聚乙烯試劑瓶中儲存。此溶液1.00 mL含有1mg鐵。2鐵標準工作液（10ug/mL）取鐵儲備溶液1mL移入100mL容量瓶定容即可。3鹽酸（1:1）配制方法配制方法：1份濃鹽酸溶于1份水中。4硝酸高氯酸的混合溶液配制方法：濃硝酸和高氯酸按4:1的比例混合而成。所有玻璃器皿

10、均用HNO3 (1:1)浸泡24h以上，去離子二級水沖洗干凈。（四）儀器及主要條件波長248.3nm 光譜帶寬度0.2nm 燈電流1.5mA 燃燒器高度6.0mm 燃氣流量1100mL/ min空氣壓力0.3MPa 。（五）實驗步驟1樣品處理(1)浸提法準確稱取約2g經(jīng)磨碎細餅干于50mL燒杯中，加入10mL硝酸，浸泡放置過夜，在加入10mL混酸在電爐上加熱消化30min，如果發(fā)生炭化，冷卻后再加5ml硝酸繼續(xù)加熱蒸發(fā)，直至冒過氯酸煙。過濾后用鹽酸（1:1）定容到50mL容量瓶中，用消解液直接在TAS-990F型原子吸收分光光度計上測定其吸光度值。(2)灰化法準確稱取約2g研細混勻的樣品于坩鍋

11、中，置于電爐上，小火加熱炭化后，置于高溫爐500灰化6h，放冷后加入5mL硝酸加熱溶解，過濾后，用鹽酸（1:1）定容到50mL容量瓶中，置于TAS-990F型原子吸收分光光度計上測定其吸光度值。2開機測量儀器自檢完成后選擇鐵空心陰極燈，設置儀器參數(shù)，并調試到工作狀態(tài)，進行標準溶液及樣品的測定。3標準曲線的繪制分別移取0.00、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20mL鐵標準溶液至于50mL容量瓶中，移取0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00、12.00mL鐵標準溶液置于50mL容量瓶中，用（1:1）鹽酸定容至刻度線，搖勻。測定時先吸

12、噴去離子二級水，將儀器調零。測定時由稀釋濃度分別吸入各標準溶液測出相應的吸光度值并記錄，注意每測一個工作液均要吸噴去離子二級水將儀器調零后再吸噴下一個試液3。表1 鐵標準曲線數(shù)據(jù)列表鐵標液的體積V/mL 0.00 1.00 2.00 4.00 測得吸光度A0.000 0.031 0.062 0.121 鐵標液的體積V/mL 6.00 8.00 10.00 12.00 測得吸光度A0.183 0.240 0.303 0.360 圖1 鐵標準曲線圖鐵標準曲線在02.0g/ mL 范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系。標準曲線的回歸方程Y= 0.03X + 0.0011 ，相關系數(shù)r2 = 0.9999。二、結

13、果與討論（一）儀器條件的選擇1光譜帶寬度的選擇分別配制濃度為0.5g/mL 、1.0g/ mL、1.50g/ mL的標準溶液使其在波長為248.3nm，燈電流為1.5mA ，燃燒器高度為6mm，燃氣流量為1100mL/ min，空氣壓力為0.3MPa的條件下，選擇不同的光譜帶寬度測定標準溶液的吸光度值A。見表2、圖2所示。表2 不同光譜帶寬度的數(shù)據(jù)列表不同光譜帶寬度的測定值寬度/nm0.10.20.410.5g/ mL00.1450.0730.0191.0g/ mL00.2920.1410.0481.5g/ mL00.4330.2080.063圖2 不同光譜帶寬度的測定值圖由圖2可知在確定儀器

14、的其他條件不變的情況下，調窄狹縫寬度譜線變寬和噪聲的增加；調寬狹縫寬度，會使單色器的分辨率降低，吸光度總體成下降趨勢；故本實驗選擇光譜帶寬度在0.2nm時為最佳測定譜帶寬度，對樣品的干擾最小。（二）灰化時間與溫度的選擇將預處理好的樣品放入馬弗爐灰化，分別在500、600、700、800灰化4h、5h、6h、7h后，測得其含量表3 灰化時間與溫度數(shù)據(jù)列表灰化時間與溫度的數(shù)據(jù)列表灰化溫度/T500600700800灰化4h測得含量7.259.1110.8911.67灰化5h測得含量8.6711.7811.1111.53灰化6h測得含量10.7811.5611.6711.33灰化7h測得含量11.3

15、411.7111.5511.64圖3 時間和溫度對實驗影響曲線圖通過實驗數(shù)據(jù)及曲線圖可知：在500灰化7h、600灰化5h、700灰化4h、800灰化4h樣品灰化完全呈灰白色。因此為了減短時間，在700灰化4h為最佳，（三）助溶劑對標準曲線的影響由于樣品在處理過程中加入了2g脲素助溶劑4，因此脲素的存在對標準溶液的測定是否有影響，用相同濃度的標準溶液和不同濃度的標準溶液分別進行了對比實驗。表4 助溶劑對標準曲線影響數(shù)據(jù)列表名稱1#2#3#4#5#6#7#8#鐵標液體積/mL0.00 1.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 鐵的濃度/（g/mL）0.00 1.0

16、0 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 沒有加尿素標樣吸光度/A0.000 0.029 0.060 0.119 0.179 0.237 0.289 0.358 有加尿素標樣吸光度/A0.0030.0410.0820.1630.2450.3250.4020.489沒有加尿素標準的R系數(shù)0.9995有加尿素標準的R系數(shù)0.9999圖4 助溶劑脲素對鐵標準曲線影響圖由表4，圖4可知加入尿素的標準曲線同樣線性關系良好，因此在樣品中加入少量的尿素對樣品的測定結果也沒有影響。但是加入尿素測定時穩(wěn)定性較好，因此選擇在樣品中加入尿素測定。（四）精密度試驗取同一餅干樣品稱取2g數(shù)份，

17、分別采用灰化法和濕消化法對樣品進行處理5然后采用火焰原于吸收法在最近實驗條件下測定樣品的吸光度值，其測定結果如表5所示。表5 兩種前處理方法的比較序號灰化法mg/Kg濕消化法mg/Kg1.00 11.50 12.86 2.00 11.35 12.98 3.00 11.78 12.57 4.00 11.95 12.52 5.00 11.12 12.78 6.00 11.30 12.88 平均值11.50 12.77 標準偏差0.183 0.090 相對標準偏差%1.5652 0.7048 從表5可以看出經(jīng)灰化法和濕消化法兩種方法處理后的樣品在同一實驗條件下測得的結果無顯著差異。而濕消化法具有很好

18、的重現(xiàn)性，其標準偏差為0.090相對標準偏差為0.7048% 。（五）準確度試驗分別用灰化法和浸提法兩種方法處理樣品，再分別在樣液中加入1.00、3.00、5.00、7.00、9.00mL的鐵標準溶液和0.10、0.30、0.50、0.70、0.90的鐵標準溶液。用火焰原子吸收分光光度計在最佳實驗條件下測定樣品的吸光度值6，做回收率試驗，其結果見表6。表6 兩種方法的回收率灰化法稱取樣品的質量2.04112.06932.08152.09842.0336加入鐵標液的體積1.00 3.00 5.00 7.00 9.00 測得A鐵0.0350.0860.1420.1860.247測得A（樣加鐵）0.

19、1810.250.3080.3760.402回收率%989710297101 浸提法稱取樣品的質量2.03442.02912.08072.16322.0824加入鐵標液的體積1.00 3.00 5.00 7.00 9.00 測得A鐵0.0360.0930.1330.1950.241測得A（樣加鐵）0.180.1550.2090.3560.537回收率%1021069510299由此可以看出，用浸提法處理后的樣品，回收率在95%106%之間，灰化法處理后的樣品，回收率在97%102%之間，因此浸提法法的準確度較高（六）濕法的優(yōu)點濕法較灰化法具有簡單、快速，省時、省電等優(yōu)點。濕法樣品在電爐上消化只

20、需0.5h，而灰化法樣品先在電爐上炭化大約1h，然后置高溫爐(500)灰化7h，然而從升溫到恒溫還需1h，處理一批樣品大約需二天的時間才能完成。又受到爐內體積的限制，不適合大批量樣品的處理。而濕消化法適合于大批量樣品的處理，既節(jié)省時間又提高了工作。三、結論通過上述實驗可以看出，儀器的其他條件不變的情況下，調窄狹縫寬度譜線變寬和噪聲的增加；調寬狹縫寬度，會使單色器的分辨率降低，吸光度總體成下降趨勢；故本實驗選擇光譜帶寬度在0.2nm時為最佳測定譜帶寬度，對樣品的干擾最小。加入尿素的標準曲線同樣線性關系良好，因此在樣品中加入少量的尿素對樣品的測定結果也沒有影響。但是加入尿素測定時穩(wěn)定性較好，因此選擇在樣品中加入尿素測定。用濕消化法和灰化法處理樣品測得結果無顯著差異，結果一致。而用濕消化法消解樣品，消解液用火焰原子吸收光譜法測定餅干中鋅的分析方法，操作簡便快捷，對樣品的消解完全且不會造成分析元素損失，具有良好的準確度和穩(wěn)定性其相對標準偏差為0.7048%。用浸提法處理后的樣品，回收率在95