牛乳中钙检测方案

微波消化微量滴定法测定牛乳中的钙含量 摘 要：应用微波消化及微量滴定技术，对牛乳中的钙含量进行测定。结果表明：用5 mL 浓HNO3、3mL H2O2的混合液对10.00mL 样品进行消化，加入0.4mL 三乙醇胺消除Al3+、Fe3+ 对钙离子测定的影响，取得了较好的测定效果。伊利纯牛奶和高钙奶的EDTA 标准液消耗体积平均值分别为1.616、1.450mL，RSD 分别为0.16% 和0.32%，7 次测定的回收率为98%～101.5%。与传统的消化方法及常量滴定法相比，该法具有简单、快速、节省试剂、环境污染小等优点。 关键词：钙；微量滴定法；微波消化；牛乳 Determination of Calcium Concentration in Milk by Microwave Digestion and Micro-titration Abstract：The determination of calcium concentration in milk was achieved using microwave digestion and micro-titration. Satisfying results of determining Ca2+ concentration in milk were obtained when a 10.00 mL sample of milk was digested with a mixture consisting of 5 mL of 98% HNO3 and 3 mL of H2O2 fortified with 0.4 mL of triethanolamine for eliminating the interference from Al3+ and Fe3+. The average consumptions of EDTA standard solution for Yi li branded pure milk and high calcium milk were 1.616 mL and 1.450 mL with RSD of 0.16% and 0.32%, respectively. The average spike recovery rate of seven replicate determinations was in the range of 98% to 101.5%. The accuracy and precision of the micro-titration method were both comparable to those of the traditional digestion and titration methods. This method is a simple, rapid, reagent-saving and environmentally friendly. Key words：calcium；micro-titration；microwave digestion；milk 牛奶中富含钙、VD 及人体生长发育所需的氨基酸等，消化率可高达98%，是非常适合大众食用的优良食品。在牛奶品质分析中，钙含量也是重要的指标之一。国家标准检验方法采用原子吸收法和EDTA 滴定法[1]。此外，还有分光光度法[2]、等离子体发射光谱法[3-4]、滴定法[5-8]、火焰原子吸收光度法[9-10]和离子选择电极法[11-12]等。测定食品中的钙含量，需将样品消化，以破坏样品中的有机物。传统消化方式是在加热的条件下，用硝酸、硫酸、高氯酸等分解有机物，消化过程中会产生酸雾，污染环境，危害工作人员的健康。本实验采用微波消化方法，以较好地克服上述缺点。此外，设计了一套简易的微型化滴定装置，对牛奶中钙含量进行测定，通过F 检验和t 检验测定结果的精密度及准确度均和常量滴定法测定结果相当,是一种节省试剂、环境污染小的测定牛奶中钙含量的方法。 1 材料与方法 1.1 材料、试剂与仪器 样品为市售液态牛奶和发酵牛奶。硝酸、过氧化；氢氧化钠；三乙醇胺 ；盐酸 ；碳酸钙、 钙指示剂 。以上试剂均为分析纯，实验所用水均为去离子水。 微波消解仪；电位滴定仪。 1.2 方法 1.2.1 微波消化 在微波炉电磁场作用下，样品与试剂通过吸收微波能量，从而在介质内部发热，同时使介质中的分子产生极化，极化分子的快速转动和重新快速定向排列引起张力，这种综合作用的结果，使样品溶液表面层发生搅动、破裂，又不断地产生新的表面与试剂反应，最终使样品迅速分解[14]。影响牛奶样品微波消化是否完全的因素较多，目前，尚无法根据理论研究来确定消化的各种条件，实际工作中往往是根据实验对消化条件进行选择，得出最佳的实验条件。 本实验微波消化牛奶的最佳条件为移取10.00mL 待测样品，加入5mL 浓HNO3、3mL H2O2，在80℃消化8min，升温至100℃消化7min，再升温至120℃消化5min，继续升温130℃消化5min，最后升至135℃消化5min。 1.2.2 EDTA 浓度的标定 微量法：准确吸取0.02000mol/L 的标准钙液1.000mL于钳锅中，加入2mL 水，用0.1mol/L 的NaOH 将溶液pH 值调至12～13，滴加2g/L 钙指示剂2 滴，在不断搅拌条件下，用EDTA 溶液滴定至溶液由酒红色变为蓝色为终点，测定浓度为0.01585mol/L。 常量法：准确移取0.02000mol/L 的标准钙液20.00mL于锥形瓶中，用1mol/L 的NaOH 将溶液pH 值调至12～13，加入2g/L 钙指示剂10 滴，用EDTA 溶液滴定至溶液由酒红色变为蓝色为终点，测定浓度为0.01587mol/L。经F 检验和t 检验[12]，两种方法标定EDTA 的浓度无显著性差异。 本实验EDTA 浓度为0.01585mol/L。 1.2.3 准确度实验 为考察方法的准确度，用本法与国标EDTA 滴定法及常量滴定法进行了对照实验。 国标法：移取纯牛奶和高钙奶各4.00mL，按GB/T5009.92 — 2003《食品中钙的测定》中试样消化的方法对其进行消化，分别移取纯牛奶消化液2.000mL、高钙牛奶消化液1.500mL 及空白溶液于坩埚中，按国标试样测定方法对样品进行测定。本法：准确移取纯牛奶微波消化液2.000mL，高钙牛微波奶消化液1.500mL，按样品测定方法对样品进行测定。 常量法：移取纯牛奶消化液20.00mL 或高钙牛奶消化液20.00mL，2g/L 钙指示剂10 滴，体积分数50% 的三乙醇胺溶液4mL，按常量滴定方法操作。对照实验的结果见表1 。 表1 滴定方法对照试验 以国标法测定值为标准，本法测定结果的平均相对误差为+0.3%，以常量法测定结果为标准，本法测定结果的平均相对误差为+0.2%，本法与国标EDTA 滴定法及常量法测定结果基本一致。以本法和国标法测定伊利纯牛奶数据进行F 检验，F=1.48 ＜ F0.05(4,4)，两组测定数据的精密度无显著性差异。t 检验结果t=1.22 ＜ t0.05(8)，两组测定数据之间不存在系统误差，测定结果之间无显著性差异。F 检验和t 检验结果证明，本法与常量法也无显著性差异[13]。故本法可代替国标法和常量法用于牛乳中钙含量的测定。 1.2.4 样品测定 准确移取待测牛奶10.00mL 或称取酸牛奶10.00g 置于聚四氟乙烯微波消化罐中，按最佳消化条件对其进行消化。消化后的消化液全部转移至25.00mL 容量瓶中，加水定容， 摇匀。准确移取一定量消化液(纯牛奶消化液2.000mL，酸牛奶消化液2.000mL，高钙奶消化液1.500mL，酸酸乳消化液4.00mL)于坩埚中，加入体积分数50% 三乙醇胺溶液0.4mL，用NaOH 溶液将pH 值调至12～13 加入2g/L钙指示剂2 滴，将坩埚置于磁力搅拌器上，放入转子，在不断搅拌条件下，用EDTA 标准溶液滴定至溶液由橙红色变为绿色为终点，根据EDTA 标准溶液消耗的体积，计算待测试样中钙的含量。 2 结果与分析 2.1 最佳消化条件的确定 本研究的消化过程采用分步升温方式，固定升温速率(6℃/min)。准确量取一定体积的牛奶样品，置于聚四氟乙烯微波消化罐中，加入适量的浓硝酸和过氧化氢，摇匀，盖紧罐盖并将其外套拧紧，置于微波消化装置中在不同温度下进行消化。各消化罐样品及试剂组成为：1#、2#、3# 消化罐：20.00mL 样品+5mL 浓HNO3+2mLH2O2；4#、5# 消化罐：10.00mL 样品+5mL 浓HNO3+2mLH2O2；6# 消化罐：10.00mL样品+6mL浓HNO3+2mLH2O2；7#消化罐：10.00mL样品+5mL浓HNO3+3mLH2O2。实验结果见表2，用5mL 浓HNO3、3mL H2O2的混合液对10.00mL 样品进行消化，经80℃保温8min，100℃保温7min，120、130、135℃分别保温5min 后的消化效果最好。 2.2 精密度实验 移取伊利纯牛奶(20090301A 0301142658)消化液2.000mL和伊利高钙奶(20081127M4 0302MO149)消化液1.500mL，按样品测定方法操作，结果见表2 。 表2 精密度实验 2.3 样品含量的测定 按样品测定方法对市售的部分牛奶、酸牛奶及酸酸乳中钙含量进行了测定，结果如表3。 表3 奶制品钙含量测定 3 结论与讨论 微波消化难以破坏苯环中的π键[15]，而牛奶中含有的苯丙氨酸，色氨酸，酪氨酸都带有苯环，消化过程中，苯环与浓硝酸发生黄蛋白反应，生成黄色的芳香硝基化合物，使消化液带有黄色，该化合物在碱性溶液中进一步生成硝醌酸钠，溶液黄色加深[16]。终点前，指示剂与钙络合后的酒红色和溶液自身的黄色混合，溶液呈现红橙色，终点时，游离钙指示剂显示的蓝色与溶液的黄色混合，呈现出绿色。 本法采用的微波消化法与传统消化方式相比，减少了对环境、操作者的危害，与国标EDTA 滴定法相比，省去了剧毒物质氰化钠的使用。具有滴定装置简单，试剂用量少、环境污染小等优点，符合绿色化学的理念。是一种测定牛乳中钙含量的行之有效的方法。 参考文献 [1] GB/T 5009.92 — 2003 食品中钙的测定[S]. 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