氟試劑比色法

氟試劑比色法是檢測氟離子含量靈敏度較高的一種方法。

原理

氟試劑比色法

食品中氟化物在擴散盒內與酸作用，產生氟化氫氣體，經擴散被氫氧化鈉吸收。氟離子與鑭、氟試劑(茜素氨羧絡合劑)在適宜pH下生成藍色三元絡合物，顏色隨氟離子濃度的增加而加深，用或不用含胺類有機溶劑提取，與標準系列比較定量。用含胺類有機試劑提取為單色法，其靈敏度較高，最低檢出量為0.1mg/kg;不用含胺類有機試劑提取為複色法，操作簡便，最低檢出量為0.2mg/kg。

試劑

本方法所用水均為不含氟的去離子水，所用試劑均為分析純試劑，全部試劑貯於聚乙烯塑膠瓶中。
2.120g/L硫酸銀-硫酸溶液：稱取2g硫酸銀，溶於硫酸(3+1)溶液中並稀釋至100ml，混勻。
2.240g/L氫氧化鈉-乙醇溶液：取4g氫氧化鈉，溶於乙醇並稀釋至100ml。
2.31mol/L乙酸：取3ml冰乙酸，加水稀釋至50ml。
2.4茜素氨羧絡合劑溶液：稱取0.19g茜素氨羧絡合劑，加少量水及40g/L氫氧化鈉溶液使其溶解，加0.125g乙酸鈉，用1mol/L乙酸調節pH為5.0(紅色)，加水稀釋至500ml，置冰櫃內保存。
2.5250g/L乙酸鈉溶液。
2.6硝酸鑭溶液：稱取0.22g硝酸鑭，用少量1mol/L乙酸溶解，加水至約450ml，用250g/L乙酸鈉溶液調節pH為5.0，加水稀釋至500ml，置冰櫃內保存。
2.7緩衝液(pH4.7)：稱取30g無水乙酸鈉，溶於400ml水中，加22ml冰乙酸，再緩緩加冰乙酸調節pH為4.7，然後加水稀釋至500ml。
2.8丙酮。
2.9二乙基苯胺+異戊醇溶液(5+100)：量取25ml二乙基苯胺，溶於500ml異戊醇中。
2.10100g/L硝酸鎂溶液。
2.1140g/L氫氧化鈉溶液：稱取4g氫氧化鈉，溶於水並稀釋至100ml。
2.12氟標準溶液：精密稱取0.2210g經100℃乾燥4h冷的氟化鈉，溶於水，移入100ml容量瓶中，加水至刻度，混勻，置冰櫃中保存。此溶液每毫升相當於10mg氟。
2.13氟標準使用液：吸取1.0ml氟標準溶液，置於200ml容量瓶中，加水至刻度，混勻。此溶液每毫升相當於5μg氟。
2.14圓濾紙片：剪內徑4.5cm圓濾紙片，浸於40g/L氫氧化鈉-乙醇液中，取出於60℃烘乾，備用。

儀器

3.1塑膠擴散盒：內徑4.5cm，深2cm，蓋內壁頂部光滑，並帶有突起的圈(盛放氫氧化鈉吸收液用)，蓋緊後不漏氣。其他類型塑膠蓋亦可使用。
3.2恆溫箱：55±1℃。
3.3分光光度計。
3.4酸度計：pHS-2型或其他型號。
3.5灰化爐。

操作方法

4.1擴散單色法

(1)樣品處理
A.穀類樣品：稻穀要去殼，其他糧食要除去可見雜質，取有代表性樣品50～100g，粉碎，過40目篩。
B.蔬菜、水果：取可食部分，洗淨、晾乾、切碎、混勻，稱取100～200g樣品，80℃鼓風乾燥，粉碎，過40目篩。結果以鮮樣表示，同時要測水分。
C.特殊樣品(含脂肪高、不易粉碎過篩的樣品，如花生、肥肉。含糖份高的果實等)：稱取研碎的樣品1.00g，於坩堝(鎳、銀、瓷等)內，加4ml100g/L硝酸鎂溶液，加40g/L氫氧化鈉溶液使呈鹼性，混勻後浸泡0.5h，將樣品中的氟固定，然後在水浴上揮乾，再加熱炭化至不冒煙，再於600℃馬弗爐內灰化6h，待灰化完全，取出放冷，取灰分進行擴散。
樣品灰化時，要注意馬弗爐和試劑是否含微量氟。氟是最活潑的非金屬元素，在自然界普遍存在，在馬弗爐的耐火磚中往往含有微量氟，在高溫下釋放出的氟有可能污染樣品。純度差的試劑也可能含微量氟，因此做試劑空白試驗是必要的，避免由於污染出現假陽性。
(2)測定：取塑膠盒若干個，分別於盒蓋中央加0.2ml40g/L氫氧化鈉乙醇溶液，在圈內均勻塗布，於55℃恆溫箱中烘乾，形成一層薄膜，取出備用，或把濾紙片貼於盒蓋內。
稱取1.0g處理後樣品於塑膠盒內，加4ml水，使樣品均勻分布，不能結塊。加4ml20g/L硫酸銀-硫酸溶液，立即蓋緊，輕輕搖勻。如樣品經灰化處理，則先將灰分全部移入塑膠盒內，用4ml水分數次將坩堝洗淨，洗液均倒入塑膠盒內，並使灰分均勻分散，如坩堝還未完全洗淨，可加4ml20g/L硫酸銀-硫酸溶液於坩堝內連續洗滌，將洗液倒入塑膠盒內，立即蓋緊，輕輕搖勻，樣品在擴散時，首先要檢查所用的擴散盒是否漏氣，氣密性不好的擴散盒不宜使用。在擴散時，樣品加酸後要立即蓋緊輕輕搖勻，切勿將盒中的酸濺到蓋上。置55±1℃恆溫箱內保溫20h。
氟試劑比色法，Al3+、Fe3+、Pb2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+等金屬離子和有機酸干擾測定，擴散法使氟離子與試樣分離有效的去除干擾。大量的氯化物對擴散和測定有干擾，加入硫酸銀使其固定去除干擾。
將盒取出，取下盒蓋，分別用20ml水，少量多次地將盒蓋內氫氧化鈉薄膜溶解，用滴管小心完全地移入100ml分液漏斗中。
分別於分液漏斗中加3.0ml茜素氨羧絡合劑溶液、3.0ml緩衝液、8.0ml丙酮、3.0ml硝酸鑭溶液，13.0ml水，混勻，放置10min。各加入10.0ml二乙基胺-異戊醇溶液(5+100)，振搖2min，待分層後，棄去水層，分出有機層，並用濾紙過濾於10ml帶塞比色管中。
用1cm比色杯於580nm波長處以零管調節零點，測吸光度繪製標準曲線比較。

4.2擴散複色法

(1)樣品處理：同4.1(1)。
(2)測定：自"取塑膠盒若干個，……，置於(55±1)℃恆溫箱內保溫20h"，同4.1(2)。
將盒取出，取下盒蓋，分別用10ml水分次將盒蓋內的氫氧化鈉薄膜溶解，用滴管小心完全地移入25ml帶塞比色管中。
分別於帶塞比色管中加2.0ml茜素氨羧絡合劑溶液、3.0ml緩衝液、6.0ml丙酮、2.0ml硝酸鑭溶液，再加水至刻度，混勻，放置20min，以3cm比色杯，以零管調節零點，測各管吸光度，繪製標準曲線比較。

4.3計算

A×1000
X1=-------------------
M×1000
式中：X1-樣品中氟的含量，mg/kg;
A-樣品測定液中氟的質量，μg;
m-樣品的質量，g。

擴散-電極法

1.原理

食品中氟化物在擴散盒內與酸作用，產生氟化氫氣體，經擴散被氫氧化鈉吸收。氟離子選擇電極的氟化鑭單晶膜對氟離子產生選擇性的對數回響，氟電極和飽和甘汞電極在被測試液中，電位差可隨溶液中氟離子的活度的變化而改變，電位的變化規律符合能斯特(Nernst)方程式。
E=E0-2.303RT/FlgCF-
E與lgCF-成線性關係。2.303RT/F為該直線的斜率(25℃時為59.16)。
與氟離子形成絡合物的Fe3+、Al3+及SiO22-等離子干擾測定，其他常見離子無影響。測定溶液的酸度為pH5～6，用總離子強度調節緩衝液，消除干擾離子及酸度的影響。

2.試劑

本方法所用水均為去離子水，所有試劑為分析純試劑，全部試劑貯於聚乙烯塑膠瓶中。
2.1氟標準儲備液精密稱取0.2210克經100攝氏度乾燥4小時的氟化鈉溶於水,移入100.0ml容量瓶中,加水至刻度,搖勻,置冰櫃中保存，此溶液為1.0mg/ml。
2.2氟標準使用液吸取1.0ml氟標準儲備液置於200.0ml容量瓶中,加水至刻度,混勻,相當於5.0ug/ml。
2.30.25M氫氧化鈉-乙醇溶液稱2克NaOH溶於乙醇中並稀釋至100.0ml。
2.42%硫酸銀-硫酸溶液取2克硫酸銀溶於100ml(3:1)硫酸中。
2.510%氧化鎂取10克氧化鎂溶於水並稀釋至100ml。
2.610%氫氧化鈉取10克氫氧化鈉溶於水並稀釋至100.0ml。
2.7緩衝液I稱58克NaCl,34.8克檸檬酸三鈉,57.0ml冰乙酸,加700.0ml去離子水,用NaOH調PH至5.0～5.5,加水至1L。
2.8緩衝液II緩衝液I及去離子水以1:2混和。

3.儀器

(1)氟電極：CSB-F-1型或其他型號。
(2)酸度計：pHS-2型或電位計。
(3)磁力攪拌器。
(4)232型甘汞電極。
(5)擴散盒
(6)恆溫箱

4.操作方法

(1)在擴散盒中央加入0.2mL0.25M氫氧化鈉-乙醇溶液,輕輕搖勻,使其布滿盒蓋,然後置於55℃恆溫箱中至蒸乾後取出待用。
(2)對於含水分高樣品需進行乾燥處理。取適量樣品於平皿中,置於80℃恆溫箱中鼓風乾燥,然後轉入研缽中磨碎，混勻備用。計算乾樣占原樣的百分含量。
(3)擴散氟離子：稱取1.0克乾樣於擴散盒內,加入4.0mL去離子水潤濕混勻後,加入4.0mL2%硫酸銀-硫酸溶液迅速蓋緊盒蓋,水平搖動使其混勻,放置於55℃恆溫箱中保持20小時。取下盒蓋,用4.0mL去離子水分次洗滌盒蓋,洗液轉入小燒杯中,在小燒杯中再加入4.0mL緩衝液II,混勻，待測。
(4)標準曲線的製備：分別取5.0微克/毫升的氟標準使用液0,0.2,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0mL於擴散盒中，加去離子水至4.0mL，加入2%硫酸銀-硫酸溶液4.0mL,其餘同2.2。
(5)測定將氟電極依次插入氟標準系列溶液中，讀出電位值，繪製標準曲線。同樣方法測得樣品的電位值，在標準曲線上查出含量，再換算成原樣品的氟含量。對於低於1.0微克F/8.0毫升的，先在燒杯中加入1.0微克氟再測定。然後從結果中減去加入的氟即為樣品的氟含量。
氟離子選擇電極應在磁力攪拌器攪拌下測定。溫度對測定有一定影響。隨著溫度的升高，電極的斜率增大，因此，在繪製標準曲線與測試樣品時的溫度要一致，不得相差±2℃。

5.計算

A2×V2×1000
X2=---------------------
M2×1000
式中：X2-樣品氟的含量，mg/kg;
A2-測定用樣液中氟的濃度，μg/ml;
V2-樣液總體積，ml;
M2-樣品質量，g。

說明

(1)氟離子選擇電極法的回收率為95%～120%，當氟電極的回響極限為0.025μg/ml時，如取樣量為1g時，最低檢出限為1.25mg/kg。
(2)氟離子選擇電極法的原理是利用氟電極上的氟化鑭單晶膜對溶液中氟離子有選擇性的"穿透性"，氟離子通過擴散移入電極可以傳導電流，而干擾離子被選擇性膜濾去則不能傳導電流。在一般情況下，氟電極測量的是活度，而不是濃度，當待測溶液中氟離子濃度較小，並在標準溶液和樣品溶液中，同時加入相等的足夠量的惰性電解質，控制溶液的離子強度，當離子強度一定時，濃度與活度相接近，不需要校正。根據Nernst公式，可以看出電位差與濃度的關係是對數關係，對於1價離子，濃度每改變10倍，電位值只改變59.16mV(25℃)，通常測定這個電位值來檢查一支氟電極的性能好壞。
(3)電極不宜在水中長期保存，如長期不用，應沖洗乾淨乾放，在使用前用水浸泡數小時，待電位值平衡後可以使用。避免在高濃度溶液中長時間浸泡，以免損壞電極。一支電極長時間使用後，會發生遲鈍現象，可用金相紙擦或牙膏擦，以將表面活化。
每支電極都有一定的回響極限，電極的性能越好，最低檢出濃度越低。初次使用新電極應先測試其回響極限，即可計算出對樣品的最低檢出量。小於電極回響極限的濃度不成對數回響，測定很微量的氟會產生誤差。