朱顺

（上海市酒类产品质量检验中心有限公司，上海 200081）

火焰原子吸收光谱法测定白酒中铁、锰的方法比较

朱顺

（上海市酒类产品质量检验中心有限公司，上海 200081）

采用酸消解法和水浴蒸发法对样品进行前处理，利用火焰原子吸收光谱法测定白酒中铁、锰的含量。在确定了仪器最佳工作条件下，对两种方法进行了对比试验，结果表明：酸消解法铁、锰的精密度试验结果相对标准偏差（RSD）分别为铁：0.96%，锰：6.72%；加标回收率分别为铁：97.7%～102.3%，锰：95.2%～103.3%。水浴蒸发法铁、锰的精密度试验结果相对标准偏差（RSD）分别为铁：1.16%，锰：5.54%；加标回收率分别为铁：98.1%～103.4%，锰：95.3%～105.3%。两方法无显著差异，精密度和准确度均符合国标要求，但水浴蒸发法具有操作简单、速度快、节约试剂等特点，同时也适用于白酒中其他金属元素的测定。

白酒；锰；铁；火焰原子吸收法

锰是人体正常代谢必需的微量元素，白酒中锰的来源主要是以高锰酸钾作为氧化剂，配合活性炭吸附作用对酒基进行除杂脱臭，残留的锰主要以Mn2+和MnO2的形式存在，这两者都对人体具有毒性，主要作用于神经系统，可引起急性慢性中毒［1］。铁是对人体有益的微量元素，白酒中也不可避免含有一定量的铁，但过量的铁会产生黄棕色固形物，严重的会使酒体中产生黄褐色沉淀［2］，影响白酒的整体质量。

火焰原子吸收分光光度法具有灵敏度高、抗干扰能力强、精密度高、选择性好、仪器简单、操作方便的特点，但其前处理方式多种多样，如湿法消解［3］、微波消解［4-5］、浊点萃取［6］、悬浮进样［7］、共沉淀法［8］、蒸发浓缩［9-11］、稀释进样［12］等，最为简单的前处理方法莫过于直接进样。由于研究对象为白酒，白酒中大部分为有机物乙醇，乙醇会导致在雾化过程中发生燃烧，使试液的表面张力、雾化效率发生改变，产生物理干扰，而引起测定值偏低［13］，因此采用加热蒸发的方式驱赶酒精后定容测定，可以避免乙醇对测定结果产生干扰。现行国家标准中规定锰、铁采用GB/T 5009.90—2003《食品中铁、镁、锰的测定》，标准中前处理方法是对样品采用酸消解法，然后上机测定［14］，但该方法容易引入外部污染，同时耗时、耗材且操作复杂，产生的大量酸雾对操作者带来危害，对环境造成污染，若操作不当，容易造成组分损失［15］。本研究利用原子吸收光谱法对酸消解前处理法和水浴蒸发前处理法进行精密度和回收率的对比，从而证明白酒无需进行消解就可以用原子吸收光谱仪直接测定铁和锰含量的可行性，能够大幅度节约前处理时间和降低引入外部污染的可能性。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

白酒：市售；铁标准溶液（100 mg/L）、锰标准溶液（100 mg/L）：上海市计量测试研究院；浓硝酸（分析纯）、高氯酸（分析纯）：国药集团（上海）化学试剂有限公司；实验用水皆为超纯水（电阻率：18.2 MΩ/cm）：采用超纯水处理系统处理。

1.2仪器与设备

PE-900T原子吸收分光光度计（空气-乙炔火焰，铁、锰空心阴极灯）：美国PerkinElmer公司；HHS21-4-3型数显式电热恒温水浴锅：上海跃进医疗器械厂；ECH-1型电子控温加热板：上海新仪微波化学科技有限公司；Milli-Q超纯水处理系统：美国默克公司。

1.3方法

1.3.1水浴蒸发前处理法

准确移取10.00 mL白酒样品于25 mL比色管中，将比色管置于控温水浴锅中，设置温度100℃驱赶酒精，蒸发至近干（1～2 mL），用一定浓度的硝酸溶液定容至10 mL，摇匀待测，同时以2%的硝酸溶液做空白试验。

1.3.2酸消解前处理法

按照GB/T 5009.90—2003《食品中铁、镁、锰测定》中的方法，准确移取10.00 mL白酒样品于50 mL锥形瓶中，将锥形瓶置于电热板上，低温加热除去乙醇后待冷却取下，加入10 mL硝酸-高氯酸（体积比4∶1）放置在电热板上消化，至冒出浓白烟后，取出冷却，加少量超纯水继续加热至近干为止，冷却后用0.5 mol/L硝酸定容至10 mL，摇匀待测。同时以2%的硝酸溶液做空白试验。

1.3.3原子吸收光谱仪仪器条件优化

铁、锰两种元素用原子吸收光谱仪进行测定，设置铁和锰的测定波长分别为248.33 nm和279.48 nm，灯电流为20 mA和30 mA。在此条件下，对溶液介质、乙炔流量、狭缝宽度以及燃烧头高度进行优化，并选取最佳的测定条件。

2　结果与分析

2.1仪器条件优化实验

2.1.1水浴蒸发法溶液介质对吸光度值的影响

在固定其他条件下，改变定容硝酸的浓度分别为0、0.20 mol/L、0.50 mol/L、1.00 mol/L、1.50 mol/L、2.00 mol/L，对2.0 mg/L的铁、锰标准溶液分别在波长248.33 nm和279.48 nm处进行吸光度值测定，结果见图1。

图1　硝酸浓度对吸光度值的影响Fig.1 Effect of nitric acid concentration on the absorbance

由图1可知，在硝酸浓度为0.50 mol/L时吸光度值达到最大值，此后随着硝酸浓度的增加，吸光度值反而降低。因此本实验采用0.50 mol/L的硝酸溶液作为介质。

2.1.2乙炔流量对吸光度值的影响

在固定其他条件下，改变乙炔流量分别为1.60 L/min、1.80 L/min、2.00 L/min、2.20 L/min、2.40 L/min、2.60 L/min，对2.0 mg/L的铁、锰标准溶液进行吸光度值测定，结果见图2。

图2　乙炔流量对吸光度值的影响Fig.2 Effect of acetylene flow rate on the absorbance

由图2可知，在乙炔流量达到2.00 L/min时吸光度值达到最大值，此后随着乙炔流量的增加，吸光度值反而降低。因此本实验选择最佳乙炔流量为2.00 L/min。

2.1.3燃烧头高度对吸光度值的影响

燃烧头高度的不同，使得基态原子的密度分布也不同，因而灵敏度也就不一样。在固定其他条件下，只改变燃烧头高度（0、0.01 mm、0.02 mm、0.03 mm、0.04 mm），对2.0 mg/L的铁、锰标准溶液进行吸光度值测定，结果见图3。

图3　燃烧头高度对吸光度值的影响Fig.3 Effect of the viewing height on the absorbance value

由图3可知，两种元素在燃烧头高度在0.01 mm处吸光度值达到最大，因此试验选用0.01 mm为最佳燃烧头高度。

2.1.4狭缝宽度对吸光度值的影响

狭缝宽度影响光谱通带与检测器接受信号的能力，不引起吸光度值减小的最大狭缝宽度为合适的狭缝宽度。在固定其他条件下，选择三个不同的狭缝宽度（0.2mm，0.7mm，2.0 mm）进行试验，对2.0 mg/L的铁、锰标准溶液进行吸光度值测定，结果见图4。

图4　狭缝宽度对吸光度值的影响Fig.4 Effect of the slit width on the absorbance value

由图4可知，在狭缝宽度为0.70mm处两种元素的吸光度值均最大，因此选择0.70mm为最佳狭缝宽度进行试验。

2.2铁和锰标准曲线绘制

分别准确吸取100 mg/L的铁、锰标准溶液0、0.10 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL标准溶液于两组100 mL的容量瓶中，用0.5 mol/L硝酸定容至100 mL，得到质量浓度为0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L的铁、锰标准系列溶液，空白溶液为0.5 mol/L硝酸。按照仪器最佳工作条件，测定铁、锰标准系列溶液的吸光度值，以质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标绘制铁和锰标准曲线见图5。

图5　铁（A）与锰（B）标准曲线Fig.5 Standard curve of iron（A）and manganese（B）

由图5可知，铁的标准曲线回归方程为y=0.219 4x+ 0.002 2，R2=0.999 6，锰的标准曲线回归方程为y=0.222 9x+ 0.003，R2=0.999 5。结果表明，铁、锰在0～2 mg/L范围内吸光度值与铁锰质量浓度之间有着良好的线性关系。

2.3仪器检出限

对空白溶液进行连续20次测定，计算其标准偏差（standard deviation，SD）SD铁=0.002 4，SD锰=0.003 0，再根据曲线的斜率b，按3SD/b来计算得到仪器检出限，结果表明，铁的检出限为0.033 mg/L，锰的检出限为0.040 mg/L。

2.4不同前处理方法的精密度对比

按1.3节所述两种前处理方法对同一白酒样品分别制备6个样品溶液中铁、锰含量的测定结果、标准偏差及相对标准偏差（relative standard deviation，RSD），如表1所示。结果表明，水浴蒸发法测得铁、锰含量的相对标准偏差分别为1.16%和5.54%；酸消解法测得铁、锰含量的相对标准偏差分别为0.96%和6.72%。两种方法精密度无显著差别，满足国标GB/T 5009.90—2003《食品中铁、镁、锰的测定》的要求。

表1　不同前处理方法的精密度Table 1 The precisions of different pretreatment methodsmg/L

2.5不同前处理方法的回收率对比

从市场上购置6种不同品种的白酒酒样，各加入已知量的铁、锰标准溶液，并分别按水浴蒸发法和酸消解法进行前处理后测定，结果见表2、表3。

从表2和表3中可以看出，水浴蒸发法铁的回收率为98.1%～103.4%，RSD为0.17～0.36%；锰的回收率为95.3%～105.3%，RSD为0.71～1.12%。酸消解法铁的回收率为97.7%～102.3%，RSD为0.20～0.32%；锰的回收率为95.2%～103.3%，RSD为0.62～1.12%。

从样品的加标回收率实验结果可以得出，两种方法都能得到准确的结果。水浴蒸发法测定铁、锰平均回收率分别达到100.8%和101.2%，酸消解法测定铁、锰平均回收率分别达到100.2%和98.1%，均满足国标要求。

表2　铁元素的加标回收率测定结果（n=6）Table 2 Determination results of adding standard recovery of iron

表3　锰元素的加标回收率测定结果（n=6）Table 3 Determination results of adding standard recovery of manganese

2.6样品的测定

在经优化的实验条件下，对6个白酒样品进行测定，测定结果见表4。

表4　白酒样品中铁、锰的测定结果Table 4 Determination results of iron and manganese in different liquor samples　mg/L

3　结论

本试验采用水浴蒸发法和酸消解法两种前处理方式，通过火焰原子吸收光谱法测定白酒中铁、锰的含量；并通过一系列的单因素研究试验，确定了仪器最佳的工作条件；在此条件下，对两种前处理方式进行了对比，结果表明水浴蒸发法和酸消解法的精密度、准确度无显著差异。然而酸消解法需要使用大量的强酸，会产生大量的酸雾，对实验人员健康造成危害，如果酒样中乙醇挥发不完全，加入混合酸后容易引起沸溅，造成被测物含量的损失。对白酒中铁、锰含量测定而言，水浴蒸发前处理方法操作简单，数据准确、省时省力、安全便捷，具有较高的推广和使用价值。

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Comparison on determination methods of iron and manganese inBaijiu（Chinese liquor）by flame atomic absorption

ZHU Shun
（Shanghai Wine and Spirits Quality Inspection Center Co.，Ltd.，Shanghai 200081，China）

Using acid digestion and water bath evaporation as pretreatment methods，iron and manganese contents inBaijiu（Chinese liquor）were determined by a flame atomic absorption spectrometry（FAAS）method.Comparison tests of two pretreatment methods were conducted after confirming the optimal instrument working conditions，the results showed that the relative standard deviations of precision tests of iron and manganese for acid digestion were 0.96%and 6.72%respectively.The recovery rate of iron and manganese were 97.7%-102.3%and 95.2%-103.3%，respectively.The relative standard deviations of precision tests of iron and manganese for water bath evaporation were 1.16%and 5.54%，respectively.The recovery rate of iron and manganese were 98.1%-103.4%and 95.3%-105.3%，respectively.The results had no distinguished differences and the precision and accuracy were in accord with national requirements.Nevertheless，the method of water bath evaporation had the advantages of simple operation，rapid measurement；reagent saving etc，the method could be applied for other metals determination inBaijiu.

Baijiu；manganese；iron；flame atomic absorption

TS261.7

0254-5071（2016）03-0141-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.03.032

2015-12-10

朱顺（1986-），男，助理工程师，本科，研究方向为食品检测技术。