簡介
氟是人體所需的微量元素,其作用主要是防齟齒和抗蝕。微量氟可促進兒童發育,預防老人骨質變脆。微量氟對人體有利,但攝入過量且時間長時,則會引起積累中毒,如長期飲用含氟量高的水會引起氟斑釉齒和氟骨症,嚴重者發生氟中毒。食品中的氟主要來自環境污染及原材料。食品中特別是水中含氟量偏高或偏低都直接影響人的身體健康,因此建立快速準確的檢測微量氟的分析方法具有重要的現實意義。
氟離子選擇電極法
原理
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,氟電極與飽和甘汞電極在被測試液中,電位差可隨溶液中氟離子活度的變化而改變,電位變化規律符合能斯特(Nernst)方程式,見公式:
公式中E與lgC呈線性關係,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鐵、鋁等離子干擾測定,其他常見離子無影響。測量溶液的酸度為pH5-6,,用總離子強度緩衝劑消除干擾離子及酸度的影響。
試劑
(1)本方法所用水均為去離子水,全部儲存於聚乙烯塑膠瓶中。
(2)鹽酸(1+11):取10mL鹽酸,加水稀釋至120mL。
(3)乙酸鈉溶液(3mol/L):稱取204g乙酸鈉(CHCOONa·3HO)溶於300mL水中,加乙酸(1mol/L),調節pH至7.0,加水稀釋500mL。
(4)檸檬酸鈉溶液(0.75mol/L):稱取110g檸檬酸鈉(NaCHO·2HO)溶於300mL水中,加14mL高氯酸,再加水稀釋至500mL。
(5)總離子強度緩衝劑:乙酸鈉溶液(3mol/L)與檸檬酸鈉溶液(0.75mol/L)等量混合,臨用時現配置。
(6)氟標準溶液:準確稱取0.2210g經過95-15℃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1.0mg氟。
(7)氟標準使用液:吸取10.0mL氟標準液置於100mL容量瓶中,加水稀釋至刻度,如此反覆稀釋至此溶液每毫升相當於1.0ug氟。
儀器
(1)氟電極;甘汞電極。
(2)酸度計,±0.01pH(或離子計)。
(3)磁力攪拌器。
操作步驟
1.樣品處理
稱取1.00g粉碎的樣品,置於50mL容量瓶中,加10mL鹽酸(1+11),密閉浸泡提取1h(不時輕輕搖動),儘量避免樣品黏於瓶壁上。提取後加25mL總離子強度緩衝劑,加水至刻度,混勻,備用。
2.標準曲線繪製
吸取0、1.0、2.0、5.0、10.0mL氟標準使用液(相當於0、1.0、2.0、5.0、10.0ug氟)分別置於50mL容量瓶中,於各容量瓶中分別加入25mL總離子強度緩衝劑,10mL鹽酸(1+11),加水至刻度,混勻備用。將氟電極和甘汞電極與測量儀器的負端與正端相連線。電極插入成有水的25mL塑膠杯中,杯中放有套聚乙烯管的鐵攪拌棒,在電磁攪拌中讀取平衡電位值,更換2-3次水後,待電位值平衡後,即可進行樣液與標準液的電位測定。以電極電位為縱坐標,氟離子濃度為橫坐標,在半對數坐標紙上繪製標準曲線。
3.樣品測定
取適量處理好的樣品溶液,以下操作同標準曲線繪製,根據測得樣品的電位值從標準曲線中查得相應的氟含量。
結果計算
式中:A為測定用樣液中氟的濃度(ug/mL);
m為樣品質量(g);
V為樣品總體積(mL)。
注意事項
氟離子選擇電極法不適用於脂肪含量高而又未經灰化的樣品(如花生、肥肉等)。
茜素絡合銅比色法
原理
樣品經硝酸鎂固定氟,經高溫灰化後,氟以氟化物形式被固定下來。在酸性條件下,蒸餾分離氟,蒸出的氟被氧化鈉溶液吸收,氟與氟試劑、硝酸鑭作用,生成藍色三元絡合物,溶液顏色的深淺與生成物含量成正比,可比色測定。
試劑
(1)丙酮;乙酸鈉溶液(250g/L);硝酸鎂溶液(100g/L);氫氧化鈉溶液(100g/L);酚酞-乙醇指示液(10g/L);硫酸(2+1)。
(2)鹽酸(1+11):取10mL鹽酸,加水稀釋至120mL。
(3)1mol/L乙酸鈉溶液:取3mL冰乙酸,加水稀釋至50mL。
(4)茜素氨羧絡合劑溶液:稱取0.19g茜素氨羧絡合劑,加少量水及氫氧化鈉溶液(40g/L)使其溶解,加0.125g乙酸鈉,用乙酸溶液(250g/L)調節pH為5.0(紅色),加水稀釋至500mL,置冰櫃內保存。
(5)硝酸鑭溶液:稱取0.22g硝酸鑭,用少量乙酸溶液(250g/L)溶解,加水至約450mL,用乙酸鈉溶液(250g/L)節pH為5.0,再加水稀釋至500mL,置冰櫃內保存。
(6)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。
(7)氫氧化鈉溶液(40g/L):稱取4g氫氧化鈉,溶於水並稀釋至100mL。
(8)氟標準溶液:準確稱取0.2210g經過95-15℃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1.0mg氟。
(9)氟標準使用液:吸取1.0mL氟標準液置於200mL容量瓶中,加水稀釋至刻度,如此反覆稀釋至此溶液每毫升相當於5.0ug氟。
儀器
(1)電熱恆溫水浴鍋;800W電爐;酸度計;馬弗爐。
(2)蒸餾裝置。
(3)可見分光光度計。
操作步驟
1.樣品處理
(1)預處理:稻穀去殼,其他糧食出去可見雜質,取有代表性樣品50-100g,粉碎,過40目篩;蔬菜取可食部分,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,結果以鮮重表示,同時要測水分;魚、肉類取鮮肉絞碎混合,魚應先去骨,在搗碎混勻;蛋類去殼,將蛋白、蛋黃打勻;豆製品將樣品搗碎、混勻。
(2)灰化:稱取混勻樣品5.00g(以鮮重計),於30mL坩堝內,加5.0mL硝酸鎂溶液(100g/L)和0.5mL氫氧化鈉溶液(100g/L),使呈鹼性,混勻後浸泡0.5h,置水浴上蒸乾,在再低溫碳化至完全不冒煙為止。移入馬弗爐中,600℃灰化6h,取出放冷。
(3)蒸餾:於坩堝中加10mL水,將數滴硫酸(2+1)慢慢加入坩堝中,防止溶液飛濺,中和至不產生氣泡為止。將此液移入500mL蒸餾瓶中,用20mL水分數次洗滌坩堝,併入蒸餾瓶中。於蒸餾瓶中加入60mL硫酸(2+1),數粒無氟小玻珠,連線蒸餾裝置,加熱蒸鎦。鎦出液用盛有5mL水、7-20滴氫氧化鈉溶液(100g/L)和1滴酚酞指示液的50mL燒杯吸收,當蒸餾瓶內溶液溫度上升至190℃時停止蒸餾(整個蒸餾時間為15-20min)。取下冷凝管,用滴管加水洗滌冷凝管3-4次,洗滌液合併於燒杯中。再將燒杯中的吸收液移入50mL容量瓶中,用少量水洗滌燒杯2-3次,合併於容量瓶中。用鹽酸(1+11)中和之紅色剛好消失。用水稀釋至刻度,混勻。
2.標準曲線繪製
分別吸取0、1.0、3.0、5.0、7.0、9.0mL氟標準使用液置於蒸餾瓶中,補加水至30mL,以下按樣品處理中的灰化和蒸餾操作。此蒸餾標準液每10mL分別相當於0、1.0、2.0、5.0、7.0、9.0ug氟。吸取標準系列蒸餾液10.0mL於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,用3cm比色杯(參考波長580nm)零管調節零點,測各管吸光度,繪製標準曲線。
3.樣品測定
取樣品蒸餾液10.0mL於25mL帶塞比色管中。以下操作同標準曲線繪製,根據測得樣品的吸光度從標準曲線中查得相應的氟含量。
結果計算
式中:m1位測定用樣液中氟的質量(ug);
V1為比色時吸取蒸餾液體積(mL);
V2為蒸餾液總體積(mL);
M2為樣品質量。
允許偏差
相對標準偏差≤10%。