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飲料中鋁元素的分析-安捷倫 4100 微波等離子體-原子發射光譜儀（MP-AES）
來源:安捷倫科技有限公司
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作者:安捷倫科技有限公司
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發布時間: 2019-05-06
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飲料中如果含鋁會影響其口感。本文描述了使用 Agilent 4100 MP-AES檢測飲料中的鋁元素。飲料含鹽、糖和酒精等多種基質成分。本文對這些基質成分如何影響鋁元素的測定以及如何減少這些干擾進行了研究。結果表明，只要基質濃度以及酒精濃度已知在某一范圍，便可實現對鋁元素的分析。
前言
目前，吸收分光光度法、原子吸收分光光度法以及電感耦 合等離子體-原子發射光譜均被用于食品的元素分析。根據 日本自來水廠法規定的市政供水質量標準的限制，食品和 飲料中鋁元素的含量不得超過 0.2 mg/L。火焰原子吸收光 譜 (FAAS) 對鋁元素的檢測靈敏度較低，且飲料中的高基質 成分會堵塞燃燒頭。本文旨在研究 MP-AES 是否可以替代 FAAS 用于飲料分析。
實驗部分
儀器
使用 Agilent 4100 MP-AES 進行分析測定。4100 MP-AES 是一臺緊湊的臺式光譜儀，它可以產生穩定的磁激發氮等離 子體。
使用 2.45 GHz 風冷磁控管，在炬管周圍形成磁場。通過磁 場激發氮氣產生的等離子體，相比電感耦合等離子體的趨膚 效應更強，環狀結構更加穩定，從而更加有利于液體樣品的 引入及穩定（見表 1）。儀器采用氮氣作為工作氣體激發形 成等離子體，而氮氣則由空氣壓縮機以及 Agilent 4107 氮 氣發生器供應。與傳統的更換氣瓶方式相比，實驗室自行 進行氣體發生的明顯優勢是降低了運行和維護成本。
本應用中所使用的樣品引入系統由標準炬管、單通道旋流霧 化室以及同心玻璃霧化器組成。 儀器操作條件見表 1。
標準品和樣品前處理
樣品包括： ? 大麥茶 ? 綠茶 ? 紅茶 ? 咖啡 ? 可樂 ? 運動飲料 ? 啤酒 ? Shochu highball
結果
定量下限以及穩定性 測定了水溶液以及乙醇的定量下限以及穩定性。使用標準 溶液制備 0.1% 硝酸溶液并將乙醇溶液稀釋至 0.2 mg/L。 將重復十次測定的空白溶液濃度的標準偏差 (σ) 的十倍作為 定量下限。通過重復十次測定 0.2 mg/L 的兩種溶液來計算 穩定性（見表 2）。
定量限以及穩定性的結果表明微波等離子體原子發射光譜非
常適合用于飲料中鋁元素的分析。
糖的影響
在鋁為 0.2 mg/L、糖的濃度為 0 g/100 mL，發射強度為 1 的條件下，測定了糖的濃度（介于 0 到 50 g/100 mL）變 化對發射強度的影響。樣品中糖的濃度為：紅茶（加糖） 大約為 2-5 g/100 mL，可樂大約為 11 g/100 mL（見圖 2）。
結果表明，糖的濃度約高達 10 g/100 mL 時并沒有對發射強
度產生顯著影響。高于 10 g/100 mL 時則需要標樣以及基
質匹配。由于檢驗的一個樣品中糖的濃度約為 11 g/100 mL，
所以分析采用了**校準方法。
酒精的影響
另外還進行了一項關于 4100 MP-AES 是否可以用于鋁罐裝 出售的酒精飲料中鋁含量測定的研究。在等離子體中引入 酒精會產生相對大量的碳，碳的量與酒精的濃度有關。而 碳會堵塞炬管進樣器。為了避免出現這種情況，在進入等 離子體前，先將空氣與輔助氣體混合。
將 0.2 mg/L 的鋁溶液的發射強度設為 1，測定了溶液中酒 精濃度變化（從 0 到 10%）對發射強度的影響（見圖 3）。 酒精濃度大約為 5% 時，有或沒有空氣發射強度都沒有顯著 差異，但是當濃度大于 5% 時，如果沒有空氣，發射強度會 降低。啤酒中酒精含量約為 5%，一些 shochu highballs 的 酒精含量更高，大約為 8%。為此，在分析樣品時加了空氣。
向每個樣品中添加鋁，回收率實驗的結果見表 3。
結論
本研究表明，鋁在水溶液中的定量限為 1.9 μg/L，在乙醇 中的定量限為 7.9 μg/L，完**夠滿足日本自來水廠法規 定的市政供水質量標準。此外，也獲得了良好的穩定性結 果。飲料基質（糖和酒精）影響的測試結果表明，飲料中 糖的濃度大約為 10 g/100 mL 時可以直接測定，無需基質 匹配，如果混有空氣，Agilent 4100 MP-AES 還能輕松快 速的分析不同酒精濃度的樣品。因此，實驗表明 MP-AES 運行成本低，易于操作，可以用于飲料中鋁元素的分析。
目前，吸收分光光度法、原子吸收分光光度法以及電感耦 合等離子體-原子發射光譜均被用于食品的元素分析。根據 日本自來水廠法規定的市政供水質量標準的限制，食品和 飲料中鋁元素的含量不得超過 0.2 mg/L。火焰原子吸收光 譜 (FAAS) 對鋁元素的檢測靈敏度較低，且飲料中的高基質 成分會堵塞燃燒頭。本文旨在研究 MP-AES 是否可以替代 FAAS 用于飲料分析。
實驗部分
儀器
使用 Agilent 4100 MP-AES 進行分析測定。4100 MP-AES 是一臺緊湊的臺式光譜儀，它可以產生穩定的磁激發氮等離 子體。
使用 2.45 GHz 風冷磁控管，在炬管周圍形成磁場。通過磁 場激發氮氣產生的等離子體，相比電感耦合等離子體的趨膚 效應更強，環狀結構更加穩定，從而更加有利于液體樣品的 引入及穩定（見表 1）。儀器采用氮氣作為工作氣體激發形 成等離子體，而氮氣則由空氣壓縮機以及 Agilent 4107 氮 氣發生器供應。與傳統的更換氣瓶方式相比，實驗室自行 進行氣體發生的明顯優勢是降低了運行和維護成本。
本應用中所使用的樣品引入系統由標準炬管、單通道旋流霧 化室以及同心玻璃霧化器組成。 儀器操作條件見表 1。
樣品包括： ? 大麥茶 ? 綠茶 ? 紅茶 ? 咖啡 ? 可樂 ? 運動飲料 ? 啤酒 ? Shochu highball
結果
定量下限以及穩定性 測定了水溶液以及乙醇的定量下限以及穩定性。使用標準 溶液制備 0.1% 硝酸溶液并將乙醇溶液稀釋至 0.2 mg/L。 將重復十次測定的空白溶液濃度的標準偏差 (σ) 的十倍作為 定量下限。通過重復十次測定 0.2 mg/L 的兩種溶液來計算 穩定性（見表 2）。
糖的影響
在鋁為 0.2 mg/L、糖的濃度為 0 g/100 mL，發射強度為 1 的條件下，測定了糖的濃度（介于 0 到 50 g/100 mL）變 化對發射強度的影響。樣品中糖的濃度為：紅茶（加糖） 大約為 2-5 g/100 mL，可樂大約為 11 g/100 mL（見圖 2）。
酒精的影響
另外還進行了一項關于 4100 MP-AES 是否可以用于鋁罐裝 出售的酒精飲料中鋁含量測定的研究。在等離子體中引入 酒精會產生相對大量的碳，碳的量與酒精的濃度有關。而 碳會堵塞炬管進樣器。為了避免出現這種情況，在進入等 離子體前，先將空氣與輔助氣體混合。
將 0.2 mg/L 的鋁溶液的發射強度設為 1，測定了溶液中酒 精濃度變化（從 0 到 10%）對發射強度的影響（見圖 3）。 酒精濃度大約為 5% 時，有或沒有空氣發射強度都沒有顯著 差異，但是當濃度大于 5% 時，如果沒有空氣，發射強度會 降低。啤酒中酒精含量約為 5%，一些 shochu highballs 的 酒精含量更高，大約為 8%。為此，在分析樣品時加了空氣。
向每個樣品中添加鋁，回收率實驗的結果見表 3。
結論
本研究表明，鋁在水溶液中的定量限為 1.9 μg/L，在乙醇 中的定量限為 7.9 μg/L，完**夠滿足日本自來水廠法規 定的市政供水質量標準。此外，也獲得了良好的穩定性結 果。飲料基質（糖和酒精）影響的測試結果表明，飲料中 糖的濃度大約為 10 g/100 mL 時可以直接測定，無需基質 匹配，如果混有空氣，Agilent 4100 MP-AES 還能輕松快 速的分析不同酒精濃度的樣品。因此，實驗表明 MP-AES 運行成本低，易于操作，可以用于飲料中鋁元素的分析。
來源：安捷倫科技有限公司
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