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(duì)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(jìn)行研究確定1，提高分析檢測的靈敏度；對(duì)餅干分解的灰化法、濕分解法兩種前處理方法進(jìn)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(shí)做時(shí)間與溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確可靠，便于推廣應(yīng)用。 關(guān)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(yùn)載鐵中，其余30%的鐵作為體內(nèi)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(nèi)的含量隨年齡、性別、營養(yǎng)狀況和健康狀況而有很大的個(gè)體差異。此外，在傳染病、惡性病變時(shí)，肝臟鐵含量可極大地增加。人體內(nèi)鐵的來源有兩個(gè)方面：一是來源于食物中的鐵，如動(dòng)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(zhì)，其中無機(jī)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(xì)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(nèi)代謝中，可被身體反復(fù)利用，排出量很少。人體對(duì)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(xué)會(huì)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(dòng)物性食物中，可與血紅蛋白和肌紅蛋白中的原卟啉結(jié)合，不受植酸鹽和草酸鹽等的影響，直接被腸粘膜上皮細(xì)胞吸收。因此，血紅素鐵的吸收率高且不受腸腔內(nèi)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(jié)合的有機(jī)物分離，并轉(zhuǎn)

4、為可溶性二價(jià)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(jī)體攝入鐵量增加，吸收量也增加，雖然大量攝入時(shí)吸收的百分率很低，但吸收的絕對(duì)量仍然增加。其中，二價(jià)鐵比三價(jià)鐵更易吸收。二是機(jī)體狀況對(duì)鐵吸收的影響：胃腸因素。酸性胃液對(duì)保持鐵的可溶性和還原性是有利的，因此體內(nèi)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(nèi)鐵的需要量和貯存量有關(guān)。一般貯存量多時(shí)其吸收較低，反之，貯存量低或需要量增加時(shí)則吸收率增高。生長發(fā)育和年齡。鐵吸收率隨嬰兒

5、體內(nèi)鐵貯存減少明顯增加，但進(jìn)入中老年階段后隨著年齡增加，機(jī)體對(duì)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(zhuǎn)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(jī)酸、動(dòng)物性食物及某些單糖、脂類可促進(jìn)鐵的吸收。鐵具有高度的生物學(xué)活性，參與血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素、細(xì)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(xì)胞色素還原酶的活性相關(guān)。鐵對(duì)人體健康的重要性在于它是血紅蛋白的一個(gè)必不可少的部分，在造血過程中是必需的元素之

6、一。體內(nèi)缺鐵可分為三個(gè)階段：第一階段為鐵減少期，體內(nèi)儲(chǔ)存鐵減少，血清鐵濃度下降，無臨床癥狀，第二階段為紅細(xì)胞生成缺鐵期，即血清鐵濃度下降，運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)，處于亞臨床癥狀階段；第三階段為缺鐵性貧血期，此時(shí)血紅蛋白和紅細(xì)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(nèi)儲(chǔ)存過多也會(huì)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(dá)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(dāng)人體內(nèi)鐵過量時(shí)，則會(huì)因不能及時(shí)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(zhì)疏松等。一、實(shí)驗(yàn)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(duì)特征輻射線的吸收程度進(jìn)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(shí)，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(biāo)準(zhǔn)曲線下查的鐵的含量 C0 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度ug/mL V0 待測溶液的體積mL V1 鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積mL m樣

8、測得鐵含量稱取樣品的質(zhì)量g（二）實(shí)驗(yàn)儀器與試劑1實(shí)驗(yàn)儀器(1)TAS-990F原子吸收分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。(2)DHG-9246A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（HY2005080）(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。(3)BS224S 電子天平（MC京制00000246號(hào)）(賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司 ） Max=220g，d=0.1mg。(4)艾科浦超純水器（型號(hào)AJF-6001-P）(機(jī)器編號(hào)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(shí)驗(yàn)試劑鹽酸 （AR）國營重慶無機(jī)化學(xué)試劑廠 硝酸 （AR）重慶川

9、東化工有限公司化學(xué)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(jī)化學(xué)試劑廠 脲素 （AR）重慶博藝化學(xué)試劑有限公司（三）試劑的配制1鐵標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)移至500mL容量瓶，用純水稀釋至刻度，搖勻。轉(zhuǎn)入聚乙烯試劑瓶中儲(chǔ)存。此溶液1.00 mL含有1mg鐵。2鐵標(biāo)準(zhǔn)工作液（10ug/mL）取鐵儲(chǔ)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(jí)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?xì)饬髁?100mL/ min空氣壓力0.3MPa 。（五）實(shí)驗(yàn)步驟1樣品處理(1)浸提法準(zhǔn)確稱取約2g經(jīng)磨碎細(xì)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(jì)上測定其吸光度值。(2)灰化法準(zhǔn)確稱取約2g研細(xì)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(jì)上測定其吸光度值。2開機(jī)測量儀器自檢完成后選擇鐵空心陰極燈，設(shè)置儀器參數(shù)，并調(diào)試到工作狀態(tài)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品的測定。3標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)先吸

12、噴去離子二級(jí)水，將儀器調(diào)零。測定時(shí)由稀釋濃度分別吸入各標(biāo)準(zhǔn)溶液測出相應(yīng)的吸光度值并記錄，注意每測一個(gè)工作液均要吸噴去離子二級(jí)水將儀器調(diào)零后再吸噴下一個(gè)試液3。表1 鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)列表鐵標(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)曲線圖鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線在02.0g/ mL 范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程Y= 0.03X + 0.0011 ，相關(guān)系數(shù)r2 = 0.9999。二、結(jié)

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(biāo)準(zhǔn)溶液使其在波長為248.3nm，燈電流為1.5mA ，燃燒器高度為6mm，燃?xì)饬髁繛?100mL/ 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(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值A(chǔ)。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(diào)窄狹縫寬度譜線變寬和噪聲的增加；調(diào)寬狹縫寬度，會(huì)使單色器的分辨率降低，吸光度總體成下降趨勢；故本實(shí)驗(yàn)選擇光譜帶寬度在0.2nm時(shí)為最佳測定譜帶寬度，對(duì)樣品的干擾最小。（二）灰化時(shí)間與溫度的選擇將預(yù)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(shí)間與溫度數(shù)據(jù)列表灰化時(shí)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(shí)間和溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)影響曲線圖通過實(shí)驗(yàn)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(shí)間，在700灰化4h為最佳，（三）助溶劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定是否有影響，用相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液和不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。表4 助溶劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線影響數(shù)據(jù)列表名稱1#2#3#4#5#6#7#8#鐵標(biāo)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(biāo)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(biāo)樣吸光度/A0.0030.0410.0820.1630.2450.3250.4020.489沒有加尿素標(biāo)準(zhǔn)的R系數(shù)0.9995有加尿素標(biāo)準(zhǔn)的R系數(shù)0.9999圖4 助溶劑脲素對(duì)鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線影響圖由表4，圖4可知加入尿素的標(biāo)準(zhǔn)曲線同樣線性關(guān)系良好，因此在樣品中加入少量的尿素對(duì)樣品的測定結(jié)果也沒有影響。但是加入尿素測定時(shí)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(yàn)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(duì)樣品進(jìn)行處理5然后采用火焰原于吸收法在最近實(shí)驗(yàn)條件下測定樣品的吸光度值，其測定結(jié)果如表5所示。表5 兩種前處理方法的比較序號(hào)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(biāo)準(zhǔn)偏差0.183 0.090 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)條件下測得的結(jié)果無顯著差異。而濕消化法具有很好

18、的重現(xiàn)性，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.090相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7048% 。（五）準(zhǔn)確度試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)溶液和0.10、0.30、0.50、0.70、0.90的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液。用火焰原子吸收分光光度計(jì)在最佳實(shí)驗(yàn)條件下測定樣品的吸光度值6，做回收率試驗(yàn)，其結(jié)果見表6。表6 兩種方法的回收率灰化法稱取樣品的質(zhì)量2.04112.06932.08152.09842.0336加入鐵標(biāo)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(zhì)量2.03442.02912.08072.16322.0824加入鐵標(biāo)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(zhǔn)確度較高（六）濕法的優(yōu)點(diǎn)濕法較灰化法具有簡單、快速，省時(shí)、省電等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)間才能完成。又受到爐內(nèi)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(shí)間又提高了工作。三、結(jié)論通過上述實(shí)驗(yàn)可以看出，儀器的其他條件不變的情況下，調(diào)窄狹縫寬度譜線變寬和噪聲的增加；調(diào)寬狹縫寬度，會(huì)使單色器的分辨率降低，吸光度總體成下降趨勢；故本實(shí)驗(yàn)選擇光譜帶寬度在0.2nm時(shí)為最佳測定譜帶寬度，對(duì)樣品的干擾最小。加入尿素的標(biāo)準(zhǔn)曲線同樣線性關(guān)系良好，因此在樣品中加入少量的尿素對(duì)樣品的測定結(jié)果也沒有影響。但是加入尿素測定時(shí)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(jié)果無顯著差異，結(jié)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(duì)樣品的消解完全且不會(huì)造成分析元素?fù)p失，具有良好的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7048%。用浸提法處理后的樣品，回收率在95