全 文 ：第 29卷 第 7期
2011年 7月
河 南 科 学
HENAN SCIENCE
Vol.29 No.7
Jul. 2011
收稿日期：2011-05-20
基金项目：河南省重点学科建设基金资助（10466-X-082301）
作者简介：宋晓寒（1980-），女，山东平邑人，硕士研究生，主要从事食品分析研究
通信作者：高向阳（1949-），男，河南唐河人，教授，主要从事食品分析、食品资源开发研究 .
文章编号：1004-3918（2011）07-0795-04
微波消解-浓度直读法快速间接
测定贼小豆中的微量铝
宋晓寒 1，2， 韩 帅 1， 高向阳 1， 李超然 1
（1. 河南农业大学 食品科学技术学院，郑州 450002； 2. 河南化工职业学院，郑州 450042）
摘 要：为了研究贼小豆中铝含量，用微波压力快速消解样品，用氟离子选择性电极浓度直读法测定样品液中的剩余
氟离子，间接确定铝离子含量. 结果测得样品中铝含量为 5．394 4 μg/g，加标回收率为 101．81 ％，RSD为 2．8 ％（n＝5），
线性范围为 3．75~62．5 μg/g，相关系数为 0．997 3 .
关键词：微波消解；浓度直读法；氟离子选择性电极；贼小豆；微量铝
中图分类号：O 657.15 文献标识码：A
贼小豆（Vigna minima）为豆科豇豆属植物，又名山绿豆、野绿豆，产于我国北部、东南部至南部[1]，生于林
中或草丛中，其遗传基因已有文献研究[2] . 铝是人们关注的元素，人体摄入微量铝可抵抗铅的毒害，并能增
加胃黏液分泌，保护胃黏膜，对十二指肠溃疡也有一定治疗作用[3-4] . 但铝会在人体内积蓄，危害中枢神经系
统、肝、肾及造血系统、人体免疫功能和胚胎等[5] . 世界卫生组织（WTO）和联合国粮农组织（FAO）认为，铝属
于低毒级金属，于 1989年正式将铝确定为食品污染物[6] . 目前，测定铝的方法主要有分光光度法[7]，铝试剂
比色法[8]，原子吸收法[9 -10]，电感耦合等离子质谱法[11]等 . 这些方法有的灵敏度很低，有的仪器昂贵、测定条件
苛刻，操作繁杂，实际工作中很难得到满意的结果，不利于普及推广 . 微波压力消解技术与离子选择性电极
浓度直读法结合，用于食品中金属离子现场快速检测是较为理想的方法[12]，但该法快速检测粮食中微量铝尚
未见到报道 . 用微波程序消解样品，用氟离子选择性电极为传感器，用固定时间浓度直读法快速间接测定
贼小豆中的微量铝，结果令人满意，为快速检测粮食中微量铝建立了一种新型分析方法，为贼小豆自然资源
的利用和产品开发提供一定的技术参考 .
1 材料与方法
1.1 材料
贼小豆，2010年 10月中旬采自郑州龙子湖高校园区，籽粒饱满，灰褐色 .
1.2 主要仪器与试剂
MDS—6型温压双控微波消解/萃取仪（上海新仪微波化学科技有限公司）；电热恒温鼓风干燥箱（上海新
苗医疗器械制造有限公司）；PXSJ—216离子分析仪（上海精天电子仪器有限公司）；PF—1型氟电极（上海伟
业仪器厂）.
氟标准贮备液：NaF经 120 ℃烘干 2 h，于干燥器冷至室温，准确称取 0.110 5 g溶于蒸馏水中，移入 500 mL
容量瓶中用水定容，混匀，存于聚乙烯瓶，置 40 ℃冰箱中保存 . 此为 0.10 mg/mL的氟离子溶液，用时逐级稀
释为 1.00 μg/mL 的氟标准使用液 .
总离子强度缓冲调节剂（TISAB）：量取 700 mL 水于 l 000 mL 烧杯中，依次加入 57．00 mL 冰乙酸和
58 gNaCl，并加入 l3．8 g Na2H2Y·2H2O（EDTA），搅拌至溶解，再加水 200 mL并用 5 mol/L NaOH溶液调节
pH至 5.5，于聚乙烯瓶中备用 .
铝标准储备液：称取铝粉 0.100 0 g 用 5 mol/L NaOH 溶液溶解后，在离子分析仪上用 6 mol/L 盐酸
DOI:10.13537/j.issn.1004-3918.2011.07.006
第 29卷 第 7期河 南 科 学
调 pH至 5.0，移入 l00 mL容量瓶中定容 . 此溶液质量浓度为 1 mg/mL，临用时逐级稀释所需浓度 .
氟标定溶液：用吸量管取 1 μg/mL氟标准使用液 12.60 mL于 100 mL小烧杯中，加入 1 μg/mL铝标准液
2.10 mL，二次重蒸水 1.90 mL，pH=5.0NaAc-HAc缓冲溶液 13.40 mL，此为为氟的 A标定溶液；用吸量管取
1 μg/mL氟标准使用液 12.60 mL于 100 mL小烧杯中，加入 1 μg/mL铝标准液 0.15 mL，二次重蒸水 3.85 mL，
pH=5.0NaAc-HAc缓冲溶液 13.40 mL，此为氟的 B标定溶液，A与 B标定溶液需用前配制 .
pH=5.0NaAc-HAc缓冲溶液：称取 160.0 g 无水 NaAc溶于水中，加入 60.00 mL冰乙酸，稀释至 1 L . 试
验中所用水为二次重蒸水，试剂均为 G·R或 A·R级 .
1.3 试验方法
用“四分法”取样后，将样品在研钵中研至全部过 80目尼龙筛，置于矮型称量瓶中，于 105 ℃恒温箱中烘
至恒重，称取 1.0 g左右（称准至 0.000 1 g）于消解罐中，加入 3.00 mL硝酸，体积分数 30 %双氧水 2.00 mL，预
反应 20 min后安装好，按表 1程序进行压力消解 . 消解
后溶液为透明状，冷却后定容于 100 mL容量瓶中.
按 PXSJ—216 离子分析仪说明书安装电极并预热
好，按“开关”、“模式/4”键，选择“直读浓度”模式，按“确
认”键，选择浓度单位“μg /L”，按两次“确认”键，选择“二
点校准”并确认，将预配制好的 A标定溶液加入 20.00 mL
TISAB并立即开始计时，将温度传感器及电极对插入 A标
定液中，轻轻混匀，输入 C1S=74.70 μg/L，计时 5.5 min 时
按两次“确认”键；清洗、处理电极后插入 B标定溶液中，加入 20.00 mL TISAB混匀并立即开始计时，输入
C2S=239.30 μg/L，至 5.5 min时按三次“确认”键，进行“空白”校准，并储存“空白值”. 至此，仪器标定结束 .
在 100 mL小烧杯中加入 1 μg/mL氟标准使用液 12.60 mL，加入上述消解定容液 4.00 mL，pH=5.0 NaAc-
HAc缓冲溶液 13.40 mL，将温度传感器及电极对插入，加入 TISAB 20.00 mL并开始计时，不时轻轻混匀，5.5 min
时读取氟离子浓度值 ρ（μg /L），按下式计算样品中铝离子含量：
ω=（12.60-0.05ρ）×0.236 7m ，
式中：ω为样品中铝含量，μg/g；ρ为直接读取的氟离子浓度值，μg/L；0.236 7为六氟合铝离子中结合态氟和铝
离子间的质量转化系数；m为称取样品的质量，g .
2 结果与分析
2.1 微波消解体系的选择
微波压力程序消解是粮谷类样品消解的良好方法[13] . 本文以硝酸+过氧化氢（3．0 mL＋2．0 mL）为联合消
解剂，按表 1设定的程序压力进行消解，结果较理想 .
2.2 A与 B标定液剩余氟离子浓度的选择
根据对样品中铝含量的预测结果，A 与 B 标定液中剩余氟离子的质量浓度选择为 74.70 μg /L 和
239.30 μg/L，能满足样品测定的要求 .
2.3 干扰及读数时间的控制
实验表明，Fe3+干扰测定 TISAB中加入 EDTA可快速络合 Fe3+消除其干扰，但 Al3+也与 EDTA十分缓慢作
用，影响测定的准确度和读数重现性 . 实验表明，加入 TISAB后固定 5.5 min时读数，Al3+与 EDTA无明显作
用，能获得理想读数结果 .
2.4 精密度
按照试验方法对贼小豆样品进行 5次平行测定，测定结果及精密度如下表 2所示 . 由表 2可知，贼小
豆样品中铝的含量为5.394 4 μg/g，5次平行测定的 RSD为 2.8 %，结果比较满意 .
2.5 回收率
按照试验方法对样品进行加标回收率测定，5次平行测定均值结果如表 3所示 .
表 1 微波消解程序
Tab.1 Setting parameters of microwave digestion
程序序号 压强/MPa 处理时间/min 功率/W
1 0．3 03 600
2 0.6 05 800
3 1.2 07 800
4 1.8 10 800
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2011年 7月 宋晓寒等：微波消解-浓度直读法快速间接测定贼小豆中的微量铝
表3 回收率测定结果（n=5）
Tab.3 The determination results of recovery
由表 3可知，5次平行加标回收率实验的均值为 101.81 % .
2.6 相关系数和回归方程
按上述氟标定溶液的制备方法，取 6个 100 mL小烧杯，分别加入 1 μg/mL铝标准液 2.50，2.00，1.60，1.10，
0.60，0.15 mL后，各加入 1 μg /mL氟标准使用液 12.60 mL，pH=5.0 NaAc-HAc缓冲溶液 13.40 mL，加水至体
积为 30.00 mL后，将温度传感器及电极对插入，加入 TISAB 20.00 mL并开始计时，不时轻轻混匀，各溶液均
在 5.5 min时读取测定的氟离子浓度值，以氟离子浓度值为纵坐标，以铝离子的浓度为横坐标绘制关系曲线
如图 1 .
由图 1可知，铝含量在 3.75~62.5 μg/g范围内，测定读出的氟离子浓度与铝离子含量之间存在良好的线性
关系，回归方程为 y=-3.393 3x+252.46，相关系数 R为 0.997 3 .
2.7 铝食用限量
根据 FAO/WHO的有关规定，铝元素每周容许摄人量（PTWI）按人体质量计为 7 mg /kg，成年人体质量按
60 kg计算，每人每日容许摄人铝限量为 60 mg[14] . 根据我国居民的饮食习惯，即使每人每天食用 500 g贼小
豆，也不会超过铝限量标准，所以，从铝的安全性考虑，可以放心食用，并可大力开发和充分利用贼小豆这种
自然野生资源 .
3 结论
微波压力程序消解技术与离子选择性电极浓度直读法结合，间接快速测定贼小豆中的微量铝，5次平行
测定的均值为 5.394 4 μg /g . 本文方法在加入 TISAB后 5.5 min时进行测定，操作简单、直观，快速、方便、省
时、省力，不需作图和进行较繁杂计算，仪器标定后即可快速测定，所用仪器便宜易购，成本低廉，适于现场测
定和普及推广，为快速测定粮食中微量铝提供了一种新型分析方法 .
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样品中 Al3+测定均值/（μg·g-1） Al3+加标量/（μg·g-1） 加标后 Al3+测定均值/（μg·g-1） 平均回收率/%
5.394 4 25.00 30. 492 1 101.81
图 1 测定离子的工作曲线
Fig.1 The working curve of determination ion
表 2 测定结果及精密度（n=5）
Tab.2 The determination results and precision
Al3+个别测定值/（μg·g-1） Al3+测定平均值/（μg·g-1） RSD/%
5.472 5 5.389 6 5.135 6 5.472 5 5.502 1 5.394 4 2.8
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Rapid Indirect Determination of Aluminum in Vigna minima by
Microwave Digestion－Direct Reading Concentration Method
Song Xiaohan1，2， Han Shuai1， Gao Xiangyang1， Li Chaoran1
（1. College of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China；
2. Henan Chemical Industry Vocational College，Zhengzhou 450042，China）
Abstract：In order to study the content of micro－aluminum in grain，vigna minima was selected as the experimental
material and fluorine selective electrode－direct reading method was adopted． The results indicated that the content
of aluminum in vigna minima was 5．394 4 μg /g，the recovery was 101．81 ％，the relative standard deviations（RSD）
was 2．8 ％（n＝5），the linear range was 3．75~62．5 μg /g with the correlation coefficient 0．997 3 with satisfactory
analytical results.
Key words：microwave digestion； direct reading concentration method； fluorine selective electrode； Vigna
minima；micro aluminum
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