火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

摘 要

本文探讨的是利用火焰原子光谱法测定饼干中的铁含量。对火焰原子光谱法测定饼干中的铁的主要测量条件光谱带宽度等进行研究确定[1］，提高分析检测的灵敏度；对饼干分解的灰化法、湿分解法两种前处理方法进行改良和比较，找出两种处理方法的良好条件和良好效果。同时做时间与温度对实验的影响。使用火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量既简单又快速，准确可靠,便于推广应用。

关键词： 饼干，铁，灰化法，湿分

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

前言

铁是人体必需的微量元素之一，占人体体重的0。006％,即成人含铁约4。0克左右,其中70%的铁存在于血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类、辅助因子及运载铁中，其余30％的铁作为体内贮存铁，主要以铁蛋白和含铁雪黄素的形式存在于肝、脾和骨髓中。几乎所有组织中者都含有铁,其中肝、脾含量最高，其次为肾、心、骨骼肌和脑。铁在体内的含量随年龄、性别、营养状况和健康状况而有很大的个体差异。此外,在传染病、恶性病变时，肝脏铁含量可极大地增加。

人体内铁的来源有两个方面：一是来源于食物中的铁,如动物的肝脏、肾脏、瘦肉、蛋黄、鱼类等，植物的豆类、蔬菜、水果等均含有丰富的铁质，其中无机铁较多。一般每日的食物中含铁10～15mg,平均吸收率为5％～10%，即每日摄入0.5～1.5mg的铁。二是来源于红细胞破坏释放出来的铁，它的80％又重新用于血红蛋白的合成，20%贮存起来。因此铁在体内代谢中，可被身体反复利用，排出量很少。人体对铁的生理需要量也是很少的，并且随年龄的变化而变化，另外还有性别、特殊生理期等的差异。中国营养学会制订的中国居民膳食铁参考摄人量：婴幼儿10～12mg/d，男青年20mg/d，女青年25mg/d,男成人15mg/d，女成人20mg/d，孕妇及哺乳朗1535mg/d，老年人15mg/d，可耐受最高为50mg/d。

食物中的铁一般分为两大类：血红素铁和非血红素铁。血红素铁主要来源于动物性食物中,可与血红蛋白和肌红蛋白中的原卟啉结合，不受植酸盐和草酸盐等的影响，直接被肠粘膜上皮细胞吸收。因此，血红素铁的吸收率高且不受肠腔内影响铁吸收因素的干扰.非血红素铁主要来源于植物性食物中,在吸收前必须与结合的有机物分离，并转为可溶性二价离子状态,才易被吸收.

非血红素铁的吸收在很大程度上受膳食因素的影响,主要有以下几方面：一是摄入铁的量.在一般情况下，机体摄入铁量增加，吸收量也增加,虽然大量摄入时吸收的百分率很低,但吸收的绝对量仍然增加。其中,二价铁比三价铁更易吸收。二是机体状况对铁吸收的影响:①胃肠因素。酸性胃液对保持铁的可溶性和还原性是有利的，因此体内缺乏胃酸或服用抗酸药可影响铁的吸收.②造血和铁贮存状况。许多研究证明，铁的吸收与体内铁的需要量和贮存量有关。一般贮存量多时其吸收较低，反之,贮存量低或需要量增加时则吸收率增高。③生长发育和年龄。铁吸收率随婴儿体内铁贮存减少明显增加,但进入中老年阶段后随着年龄增加,机体对铁的吸收率则逐渐降低。三是膳食因素。食物的搭配是影响铁吸收的重要因素之一.膳食中的非血红素铁必须转变为亚铁才能被吸收.植物性食物中的膳食纤维、多酚类化合物、植酸盐、草酸盐等影响其

1

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

吸收。另外，维生素A、维生素C、维生素B2、β-胡萝卜素、有机酸、动物性食物及某些单糖、脂类可促进铁的吸收。

铁具有高度的生物学活性，参与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶及触酶等的合成，并与乙酰辅酶A、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、细胞色素还原酶的活性相关。铁对人体健康的重要性在于它是血红蛋白的一个必不可少的部分，在造血过程中是必需的元素之一。

体内缺铁可分为三个阶段：第一阶段为铁减少期，体内储存铁减少，血清铁浓度下降，无临床症状,第二阶段为红细胞生成缺铁期，即血清铁浓度下降，运铁蛋白浓度降低和游离原卟啉浓度升高，但血红蛋白浓度尚未降至贫血标准,处于亚临床症状阶段；第三阶段为缺铁性贫血期,此时血红蛋白和红细胞比积下降,并伴有缺铁性贫血的临床症状,如头晕、气短、心悸、乏力、注意力不集中、记忆力明显下降、脸色苍白等症.

铁在体内储存过多也会中毒，铁中毒有急性和慢性之分.急性铁中毒的发生多见于儿童,多因误服铁制剂造成,死亡率很高，达20%左右。慢性中毒是长期过量服用铁制剂,或从食物中摄取了过多的铁造成，当人体内铁过量时，则会因不能及时排出体外而沉积于肝脏、胰脏、心脏和皮肤,从而引起血色病(血色素沉积)、肝功能异常、心肌损伤和糖尿病、肿瘤、骨质疏松等。

一、实验部分

（一)方法原理

原子吸收光谱是利用铁元素的基态原子对特征辐射线的吸收程度进行定量分析的方法［2]。试样中铁元素的化合物在高温中被解离成基态原子，光源发射出的特征辐射线经过原子蒸汽时,被基态原子吸收。在一定条件下，被吸收的程度与基态原子的数目成正比。通过检测器检测特征辐射线被吸收的程度，就可以测得试样中被测铁元素的含量。

X查1C0V1V0 Fe

m样式中：Fe—-——测得饼干中铁的含量mg/kg X查1———-铁标准曲线下查的铁的含量 C0 ————铁标准溶液的浓度ug/mL

V0 --——待测溶液的体积mL

2

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

V1 ———-铁标准溶液的体积mL

m样————测得铁含量称取样品的质量g

（二）实验仪器与试剂

1．实验仪器

(1）TAS-990F原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)。

（2)DHG—9246A型电热恒温鼓风干燥箱(HY2005080）(上海精宏实验设备有限公司）. (3）BS224S 电子天平（MC京制00000246号）（赛多利斯科学仪器北京有限公司 ）{ Max=220g，d=0。1mg｝。

(4）艾科浦超纯水器（型号AJF—6001—P）(机器编号AQ08041002）。 (5）电子万用炉(北京永光明医疗仪器厂）。

(6）铁空心阴极灯（北京曙光明电子光源仪器有限公司)。 2．实验试剂

盐酸 (AR）国营重庆无机化学试剂厂

硝酸 （AR）重庆川东化工有限公司化学试剂

高氯酸 (AR)浙江省温州市东升化工试剂

硫酸铁铵 （AR）国营重庆无机化学试剂厂

脲素 (AR）重庆博艺化学试剂有限公司

（三）试剂的配制

1．铁标准贮备溶液（1mg/mL）

称取0。23g硫酸铁铵｛NH4Fe（SO4）2.12H2O},溶于50 mL水，定量转移至500mL容量瓶,用纯水稀释至刻度，摇匀。转入聚乙烯试剂瓶中储存.此溶液1。00 mL含有1mg铁。

2．铁标准工作液(10ug/mL）

取铁储备溶液1mL移入100mL容量瓶定容即可。 3．盐酸（1：1）配制方法

配制方法：1份浓盐酸溶于1份水中。 4．硝酸—高氯酸的混合溶液

3

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

配制方法：浓硝酸和高氯酸按4:1的比例混合而成。所有玻璃器皿均用HNO3 （1：1）浸泡24h以上，去离子二级水冲洗干净。

(四)仪器及主要条件

波长248。3nm 光谱带宽度0。2nm 灯电流1.5mA 燃烧器高度6.0mm 燃气流量1100mL/ min 空气压力0.3MPa 。

（五）实验步骤

1．样品处理 （1）浸提法

准确称取约2g经磨碎细饼干于50mL烧杯中，加入10mL硝酸，浸泡放置过夜，在加入10mL混酸在电炉上加热消化30min，如果发生炭化,冷却后再加5ml硝酸继续加热蒸发，直至冒过氯酸烟.过滤后用盐酸（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计上测定其吸光度值。

（2）灰化法

准确称取约2g研细混匀的样品于坩锅中，置于电炉上,小火加热炭化后，置于高温炉500℃灰化6h,放冷后加入5mL硝酸加热溶解，过滤后,用盐酸(1:1）定容到50mL容量瓶中，置于TAS-990F型原子吸收分光光度计上测定其吸光度值。

2．开机测量

仪器自检完成后选择铁空心阴极灯，设置仪器参数，并调试到工作状态，进行标准溶液及样品的测定。

3．标准曲线的绘制

分别移取0。00、0。10、0。20、0.40、0。60、0。80、1。00、1。20mL铁标准溶液至于50mL容量瓶中，移取0.00、1。00、2.00、4。00、6.00、8.00、10.00、12.00mL铁标准溶液置于50mL容量瓶中,用（1：1）盐酸定容至刻度线，摇匀。测定时先吸喷去离子二级水，将仪器

4

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

调零.测定时由稀释浓度分别吸入各标准溶液测出相应的吸光度值并记录，注意每测一个工作液均要吸喷去离子二级水将仪器调零后再吸喷下一个试液。

[3]

表1 铁标准曲线数据列表

铁标液的体积V/mL 测得吸光度A 铁标液的体积V/mL 测得吸光度A 0。00 0。000 6。00 0.183 1。00 0.031 8.00 0.240 2.00 0.062 10。00 0.303 4。00 0。121 12.00 0.360

图1 铁标准曲线图

铁标准曲线在0～2.0μg/ mL 范围内呈现良好的线性关系.标准曲线的回归方程Y= 0.03X + 0.0011 ,相关系数r2 = 0。9999。

二、结果与讨论

（一）仪器条件的选择

1．光谱带宽度的选择

分别配制浓度为0.5μg/mL 、1.0μg/ mL、1.50μg/ mL的标准溶液使其在波长为248.3nm，灯电流为1.5mA ,燃烧器高度为6mm，燃气流量为1100mL/ min，空气压力为0。3MPa的条件下，选择不同的光谱带宽度测定标准溶液的吸光度值A。见表2、图2所示。

5

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

表2 不同光谱带宽度的数据列表

不同光谱带宽度的测定值 宽度/nm 0。5μg/ mL 1.0μg/ mL 1。5μg/ mL 0.1 0 0 0 0。2 0.145 0.292 0。433 0.4 0.073 0.141 0.208 1 0.019 0.048 0.063

图2 不同光谱带宽度的测定值图

由图2可知在确定仪器的其他条件不变的情况下，调窄狭缝宽度谱线变宽和噪声的增加；调宽狭缝宽度，会使单色器的分辨率降低，吸光度总体成下降趋势；故本实验选择光谱带宽度在0。2nm时为最佳测定谱带宽度,对样品的干扰最小。

（二)灰化时间与温度的选择

将预处理好的样品放入马弗炉灰化,分别在500、600、700、800℃灰化4h、5h、6h、7h后，测得其含量

表3 灰化时间与温度数据列表

灰化时间与温度的数据列表 灰化温度/T℃

500 6

600 700 800 火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

灰化4h测得含量 灰化5h测得含量 灰化6h测得含量 灰化7h测得含量 7.25 8。67 10。78 11.34 9。11 11.78 11.56 11.71 10。89 11.11 11。67 11.55 11。67 11。53 11.33 11.64

图3 时间和温度对实验影响曲线图

通过实验数据及曲线图可知：在500℃灰化7h、600℃灰化5h、700℃灰化4h、800℃灰化4h样品灰化完全呈灰白色。因此为了减短时间，在700℃灰化4h为最佳,

（三）助溶剂对标准曲线的影响

由于样品在处理过程中加入了2g脲素助溶剂［4],因此脲素的存在对标准溶液的测定是否有影响，用相同浓度的标准溶液和不同浓度的标准溶液分别进行了对比实验.

表4 助溶剂对标准曲线影响数据列表

名称 1# 2# 3# 4＃ 5＃ 6# 7# 8＃ 铁标液体积/mL 0。00 1。00 2.00 4。00 6.00 8。00 10.00 12.00 铁的浓度/(μg/mL) 没有加尿素标样吸光度/A 0。00 1。00 2。00 4.00 6.00 8。00 10。00 12。00 0.000 0.029 0.060 0。119 0。179 0。237 0。289 0。358

7

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

有加尿素标样吸光度/A 没有加尿素标准的R系数 有加尿素标准的R系数 0。003 0。041 0.082 0。163 0。245 0。325 0.402 0.489 0.9995 0.9999

图4 助溶剂脲素对铁标准曲线影响图

由表4,图4可知加入尿素的标准曲线同样线性关系良好，因此在样品中加入少量的尿素对样品的测定结果也没有影响。但是加入尿素测定时稳定性较好，因此选择在样品中加入尿素测定.

（四)精密度试验

取同一饼干样品．称取2g数份,分别采用灰化法和湿消化法对样品进行处理[5]．然后采用火焰原于吸收法在最近实验条件下测定样品的吸光度值，其测定结果如表5所示.

表5 两种前处理方法的比较

序号 1。00 2.00 3。00 4。00 5.00

灰化法mg/Kg 11.50 11.35 11.78 11.95 11。12 8

湿消化法mg/Kg 12。86 12。98 12。57 12.52 12。78 火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

6.00 平均值 标准偏差 相对标准偏差％ 11.30 11.50 0.183 1.5652 12.88 12。77 0。090 0。7048 从表5可以看出经灰化法和湿消化法两种方法处理后的样品在同一实验条件下测得的结果无显著差异。而湿消化法具有很好的重现性，其标准偏差为0.090相对标准偏差为0.7048％ 。

（五)准确度试验

分别用灰化法和浸提法两种方法处理样品，再分别在样液中加入1。00、3。00、5。00、7.00、9。00mL的铁标准溶液和0。10、0。30、0.50、0。70、0。90的铁标准溶液。用火焰原子吸收分光光度计在最佳实验条件下测定样品的吸光度值［6］，做回收率试验,其结果见表6。

表6 两种方法的回收率

灰化法 称取样品的质量 加入铁标液的体积 测得A铁 测得A（样加铁） 回收率％ 2。0411 1。00 0.035 0。181 98 2.0693 3。00 0.086 0.25 97 浸提法 称取样品的质量 加入铁标液的体积 测得A铁 测得A(样加铁) 回收率％ 2。0344 1。00 0.036 0。18 102 2.0291 3.00 0.093 0。155 106 2。0807 5.00 0。133 0.209 95 2.1632 7.00 0.195 0。356 102 2。0824 9.00 0.241 0。537 99 2.0815 5.00 0.142 0.308 102 2。0984 7。00 0。186 0.376 97 2.0336 9.00 0.247 0。402 101

由此可以看出,用浸提法处理后的样品，回收率在95%~106%之间,灰化法处理后的样品，回收率在97％～102%之间,因此浸提法法的准确度较高

9

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

(六)湿法的优点

湿法较灰化法具有简单、快速，省时、省电等优点。湿法样品在电炉上消化只需0.5h，而灰化法样品先在电炉上炭化大约1h，然后置高温炉(500℃）灰化7h，然而从升温到恒温还需1h，处理一批样品大约需二天的时间才能完成。又受到炉内体积的限制，不适合大批量样品的处理。而湿消化法适合于大批量样品的处理，既节省时间又提高了工作。

三、结论

通过上述实验可以看出，仪器的其他条件不变的情况下,调窄狭缝宽度谱线变宽和噪声的增加；调宽狭缝宽度，会使单色器的分辨率降低,吸光度总体成下降趋势；故本实验选择光谱带宽度在0.2nm时为最佳测定谱带宽度,对样品的干扰最小。加入尿素的标准曲线同样线性关系良好，因此在样品中加入少量的尿素对样品的测定结果也没有影响。但是加入尿素测定时稳定性较好，因此选择在样品中加入尿素测定。

用湿消化法和灰化法处理样品测得结果无显著差异，结果一致。而用湿消化法消解样品，消解液用火焰原子吸收光谱法测定饼干中锌的分析方法,操作简便快捷，对样品的消解完全且不会造成分析元素损失，具有良好的准确度和稳定性其相对标准偏差为0。7048%。用浸提法处理后的样品，回收率在95%~106%之间，灰化法处理后的样品,回收率在97％~102％之间，因此浸提法法的准确度较高且湿消化法又简单，省时省电，准确可靠，适合大批样品测定,便于推广应用。同时湿消化法要使用HNO3,可能在分解过程中产生有毒气体NO2且HNO3是危险化学品，实验中应注意安全。

10

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

参考文献

［1] 曾祥燕,丁佐宏主编．电化学与光谱分析及操作［M]．北京：化学工业出版社，

2007.

[2］ 杜秀月．原子吸收光谱法及其应用[J ］．盐湖研究,2003第4期．

[3] 张国文．原子吸收分光光度法测定食品中微量元素［J］.粮油食品科技，2002,10（6)：34． ［4］ 金明琴．食品分析．北京：化学工业出版社［M ］，2006。

[5］ 黄小东．火焰原子吸收法测定大豆豆渣中铁的含量［J ]．山西食品工业，2003第3期. [6］ 中华人民共和国国家标准，食品中锌含量的测定方法[M］．GB5009，14-2003．

致 谢

在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师孙老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论

11

火焰原子吸收法测定饼干中的铁含量

文的过程中，他倾注了大量的心血和汗水,无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他的睿智、对知识孜孜不倦的追求、深厚的学术素养、对教育科学研究的热爱、严谨的治学态度和治学精神，精益求精的工作风使我终生受益，深深地感染和激励着我，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中，同时还得到许多老师的支持和帮助，也得到了许多同学的宝贵建议，在此一并致以诚挚的谢意.

感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。

最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢。

12