一種痕量甲醛的檢測方法
【專利摘要】本發明的一種痕量甲醛的檢測方法,屬于分析化學的【技術領域】。痕量甲醛檢測方法,以固體樣品的提取液或液體樣品的濾液作為待測液;在待測液中加入衍生化試劑,室溫下衍生后得到衍生產物;取少量衍生產物加入增強試劑,室溫下放置數分鐘;使用便攜式激光拉曼光譜儀測定600~1800cm-1范圍內的拉曼光譜,根據(832±5)cm-1處扣除空白溶液峰面積的峰面積A與甲醛濃度c的回歸方程,對痕量甲醛進行定量檢測。本發明的檢測方法操作簡單,成本低廉,重現性良好,靈敏度高,定量限可達到1μg/L,實現痕量甲醛的測定,適合于現場檢測,易于推廣普及,具有良好的應用前景。
【專利說明】一種痕量甲醛的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及分析化學的【技術領域】,具體涉及用于食品和環境水中痕量甲醛濃度檢測的表面增強拉曼光譜法。
【背景技術】
[0002]甲醛是一種重要的化工原料和有機溶劑,低濃度時具有刺激性臭味,被國際癌癥研究機構(IARC)列為可疑致癌物質。食入或吸入甲醛可對消化道粘膜產生刺激,出現惡心、嘔吐和休克等癥狀,還可能發生腎功能損害。通常認為口服甲醛的致死量為3.5?
5.25mg/m3。
[0003]食品中的甲醛主要來源于兩個方面,一方面是來自食品制造原料本身,由于甲醛是細胞代謝的中間產物,因此一些食品中含有一定量的“天然”甲醛;另一方面是人為造成的甲醛污染,這是影響食品中甲醛含量高低的一個重要方面。
[0004]人為污染的主要途徑有:一、在食品加工過程中使用甲醛作為添加劑或消毒劑。例如,在啤酒釀造工藝中使用甲醛作為助劑來提高啤酒的穩定性;二、使用甲醛為材料制造的樹脂作為食品包裝材料而引起的污染。
[0005]在環境水系統中,甲醛的一個重要來源是大氣沉積。在化工廠等周邊地區,雨水中甲醛的濃度高于地表水三個數量級甚至更多。由于降雨等因素,甲醛污染地表水和地下水源。因此,有必要提出一種有效的方法應對食品和環境水中甲醛濃度的測定。
[0006]目前,常用的檢測甲醛的方法主要有分光光度法、氣相色譜法和高效液相色譜法。分光光度法是目前應用最為廣泛的一種,利用甲醛和顯色劑生成有色化合物,間接測定甲醛,但靈敏度不高,對于痕量甲醛很難準確檢測。氣相色譜法,采用頂空直接進樣方式,只適用于含有甲醛濃度較高的樣品。高效液相色譜法,使用2,4-二硝基苯肼等衍生化試劑,將衍生后的甲醛通過C18柱分離,采用紫外檢測器在350?365nm波長下測定紫外光譜,適合于測定微量和痕量甲醛。目前國家批準頒布的進出口行業標準《SN/T 1547-2011進出口食品中甲醛的測定液相色譜法》就是采用的這種方法。但是需要使用大型儀器,消耗大量有毒有機溶劑,耗材成本高,操作條件復雜苛刻,不適合現場檢測,不符合綠色環保的檢測理念。
[0007]因此,如何實現痕量甲醛濃度的高靈敏、高重現、易操作、低成本,并且適合于現場快速檢測的方法,是目前急需解決的關鍵性技術問題。
【發明內容】
[0008]發明所要解決的技術問題是,提供一種靈敏度高、重現性良好、操作簡便、成本低廉、適合于現場檢測的痕量甲醛濃度檢測的表面增強拉曼光譜法,以達到快速、準確識別痕量甲醛的目的。
[0009]本發明的具體技術方案如下:
[0010]將固體樣品進行提取收集提取液或將液體樣品過濾,得到待測液;將所述待測液和衍生化試劑混合,室溫下衍生化19?30min,得到衍生產物;向所述衍生產物中加入增強試劑,室溫下混合2?4min,所述增強試劑為銀納米溶膠;用便攜式拉曼光譜儀測定600?lSOOcnT1范圍內的拉曼光譜;根據(SSZiS)Cnr1處扣除空白溶液峰面積的峰面積A與甲醛濃度c的回歸方程,對痕量甲醛進行定量檢測;所述衍生化試劑為氫氧化鈉(NaOH)和4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂(AHMT)的混合溶液;所述衍生化試劑中NaOH在混合溶液中的含量為0.45?0.55mol/L, 4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂(AHMT)在混合溶液中的含量為2.4?2.6g/L。
[0011]將所述固體樣品進行提取收集提取液,是處理為體積小于0.5cmX0.5cmX0.5cm或100目大小,樣品與水的質量比為1:4,超聲處理30min,用中速濾紙過濾或在10000?13000rpm轉速下離心I?5min分離不溶物,收集提取液作為待測液。
[0012]將所述液體樣品過濾,是用0.45 μ m水系濾膜過濾,收集濾液作為待測液;當液體樣品中含有氣體時,過濾前應當超聲脫氣,可以超聲lOmin。
[0013]所述衍生化試劑,NaOH在混合溶液中優選的含量為0.5mol/L,4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂在混合溶液中優選的含量為2.5g/L ;所述待測液和衍生化試劑的體積比優選5:4 ;所述的室溫下衍生化時間優選19?21min,更優選為20min。
[0014]所述衍生產物與所述增強試劑的體積比優選1:5。
[0015]所述便攜式拉曼光譜儀激發光源的工作條件為:發射波長為785nm,積分時間為I?10s,激光強度為200mW。
[0016]積分時間為IOs時,所述回歸方程為A1Qs=36259c+60981(r=0.9992),其中c是以μ g/L為單位的甲醛濃度,線性范圍對應I?10 μ g/L ;積分時間為5s時,所述回歸方程為A5s=6750.8c+34029(r=0.9993),其中c是以μ g/L為單位的甲醛濃度,線性范圍對應10?100 μ g/L ;積分時間為Is時,所述回歸方程為Als=723.53c+79867 (r=0.9993),其中c是以μ g/L為單位的甲醛濃度,線性范圍對應100?1000 μ g/L。
[0017]所述回歸方程通過下述方法得到:用水配制甲醛標準溶液,濃度分別為0,1,2,3.5,5.5,7.5,10,20,35,55,75,100,200,350,550,750,1000 μ g/L。使用最優衍生化方法處理后,利用最優條件進行定量分析;不同濃度下,832cm—1處扣除空白溶液峰面積的峰面積A與甲醛濃度c建立回歸方程;甲醛濃度為O,1,2,3.5,5.5,7.5,10 μ g/L時,積分時間為IOs,回歸方程為:A10s=36259c+60981 (r=0.9992),線性范圍 I ?10 μ g/L ;甲醛濃度為 0,10,20,35,55,75,100 μ g/L 時,積分時間為 5s,回歸方程為:A5s=6750.8c+34029 (r=0.9993),線性范圍10?100 μ g/L ;甲醛濃度為0,100, 200, 350, 550, 750,1000 μ g/L時,積分時間為Is,回歸方程為:Als=723.53c+79867 (r=0.9993),線性范圍 100 ?1000 μ g/L。
[0018]本發明方法針對痕量甲醛的檢測,樣品前處理簡單,不使用任何有機溶劑,環境友好,成本低廉。總線性范圍I?1000 μ g/L,線性范圍廣。線性相關系數大于0.999,線性關系良好。靈敏度高,檢出限為0.3 μ g/L,定量限為I μ g/L。精密度高,相對標準偏差小于10%,重現性良好。對于檢測中可能涉及到的干擾物質選擇性良好,相對于甲醛,甲醇、乙酸允許量100倍,乙二醇允許量40倍,乙醛、乙二醛允許量20倍,乙酸允許量10倍,誤差小于±5%。本方法適用于痕量甲醛的快速定量檢測。不需要使用大型精密儀器,采用便攜式拉曼光譜儀,更加適合現場檢測,易于普及,具有良好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】[0019]圖1本發明的衍生化反應方程式。
[0020]圖2實施例1衍生化試劑1.0moI/L NaOH溶液的用量選擇圖。
[0021 ]圖3實施例2衍生化試劑5g/L AHMT溶液的用量選擇圖。
[0022]圖4實施例3衍生化時間選擇圖。
[0023]圖5實施例4定量分析混合時間選擇圖。
[0024]圖6實施例5?25空白溶液和的拉曼光譜圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過【具體實施方式】來說明本發明,但并不限于此。
[0026]在以下實施例中,衍生化試劑為氫氧化鈉(NaOH)和4_氨基_3_聯氨_5_疏基-1,2,4-三氮雜茂(AHMT)的混合溶液;NaOH濃度(mol/L)就是NaOH在混合溶液(L)中的含量(mol),AHMT濃度(g/L)就是4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂在混合溶液(L)中的含量(g)。
[0027]在實施例1?4中,均采用濃度為5 μ g/L的甲醛標準溶液,激發光源發射波長為785nm的便攜式拉曼光譜儀,積分時間為10s,激光強度為200mW,平行測定3次,優化衍生化和定量分析條件,通過扣除空白拉曼強度考察最優條件。
[0028]實施例1
[0029]將500yL標準溶液加入5mL離心管中,加入100?300yL的L0mol/L NaOH溶液和200yL的5g/L AHMT溶液混合均勻。室溫下衍生化20min。取出10 μ L加入增強試劑500 μ L,室溫下混合2.5min,測定拉曼強度。同時進行空白實驗。計算扣除空白拉曼強度,
1.0mol/L NaOH溶液的用量對拉曼強度的影響如圖2所示。在100?300 μ L范圍內,隨著NaOH溶液用量的增大,扣除空白拉曼強度先增大后減小,當用量為200 μ L時達到最大。因此,衍生化試劑中1.0mol/L NaOH溶液的最佳用量為200 μ L。
[0030]實施例2
[0031]將500yL標準溶液加入5mL離心管中,加入200yL的L0mol/L NaOH溶液和100?300 μ L的5g/L AHMT溶液混合均勻。室溫下衍生化20min。取出10 μ L加入增強試劑500 μ L,室溫下混2.5min,測定拉曼強度。同時進行空白實驗。計算扣除空白拉曼強度,5g/L AHMT溶液的用量對拉曼強度的影響如圖3所示。在100?300 μ L范圍內,隨著AHMT溶液用量的增大,扣除空白拉曼強度先增大后減小,當用量為200 μ L時達到最大。因此,衍生化試劑中5g/L AHMT溶液的最佳用量為200 μ L。
[0032]實施例3
[0033]將500μ L標準溶液加入5mL離心管中,加200μ L的1.0mol/L NaOH溶液和200μ L的5g/L AHMT溶液混合均勻。室溫下衍生化10?30min。取出10 μ L加入增強試劑500 μ L,室溫下混合2.5min,測定拉曼強度。同時進行空白實驗。計算扣除空白拉曼強度,衍生化時間對拉曼強度的影響如圖4所示。在10?30min范圍內,隨著時間的增加,扣除空白拉曼強度逐漸增大,當20min時達到最大,繼續延長時間沒有變化,證明20min衍生化完全。因此,衍生化最佳時間為20min。
[0034]實施例4
[0035]將500 μ L標準溶液加入5mL離心管中,加入200 μ L的1.0mol/L NaOH溶液和200yL的5g/L AHMT溶液混合均勻。室溫下衍生化20min。取出IOyL加入增強試劑500 μ L,室溫下混合I~5min,測定拉曼強度。同時進行空白實驗。計算扣除空白拉曼強度,定量分析混合時間對拉曼強度的影響如圖5所示。在I~5min范圍內,隨著時間的增加,扣除空白拉曼強度逐漸增大,當2.5min時達到最大。因此,定量分析混合最佳時間為
2.5min。
[0036]實施例5
[0037]將白菜I號、白菜2號、白菜3號分別用刀切成小于0.5cmX0.5cmX0.5cm小塊,稱取5.0Og加水20mL ;超聲處理30min, 13000rpm離心5min分離不溶物,收集提取液作為待測液;向500 μ L待測液中加入400 μ L衍生化試劑(NaOH濃度0.5mol/L, AHMT濃度2.5g/L),室溫下衍生化20min ;向10 μ L衍生產物中加入500 μ L銀納米溶膠,室溫下混合靜止2.5min ;使用激發光源發射波長為785nm的便攜式拉曼光譜儀,積分時間為ls,激光強度為200mW,測定600~lSOOcnT1范圍內的拉曼光譜。計算(SSZiS)Cnr1處扣除空白溶液峰面積的峰面積A,代入回歸方程,計算濃度,并與傳統的實驗室分析方法高效液相色譜法(2,4-二硝基苯肼衍生法)進行對比,分析結果見表1。
[0038]表1白菜樣品中甲醛濃度的拉曼光譜法和高效液相色譜法分析結果比較
[0039]
【權利要求】
1.一種痕量甲醛的檢測方法,將固體樣品進行提取收集提取液或將液體樣品過濾,得到待測液;將所述待測液和衍生化試劑混合,室溫下衍生化19?30min,得到衍生產物;向所述衍生產物中加入增強試劑,室溫下混合2?4min,所述增強試劑為銀納米溶膠;用便攜式拉曼光譜儀測定600?1800CHT1范圍內的拉曼光譜;根據SSZiScnT1處扣除空白溶液峰面積的峰面積A與甲醛濃度c的回歸方程,對痕量甲醛進行定量檢測;所述衍生化試劑為NaOH和4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂的混合溶液;衍生化試劑中NaOH在混合溶液中的含量為0.45?0.55mol/L, 4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂(AHMT)在混合溶液中的含量為2.4?2.6g/L。
2.根據權利要求1所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,所述的固體樣品進行提取收集提取液,是使固體樣品體積小于0.5cmX0.5cmX0.5cm或100目大小,樣品與水的質量比為1:4,超聲處理30min,用中速濾紙過濾或在10000?13000rpm轉速下離心I?.5min分離不溶物,收集提取液作為待測液。
3.根據權利要求1所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,所述的液體樣品過濾,是將液體樣品用0.45 μ m水系濾膜過濾,收集濾液作為待測液;當所述液體樣品中含有氣體時,過濾前超聲脫氣lOmin。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,所述的衍生化試齊U,氫氧化鈉在混合溶液中的含量為0.5mol/L, 4-氨基-3-聯氨-5-疏基-1,2,4-三氮雜茂在混合溶液中的含量為2.5g/L ;所述的待測液和衍生化試劑的體積比為5:4。
5.根據權利要求1、2或3所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,所述衍生產物與所述增強試劑的體積比為1:5。
6.根據權利要求1、2或3所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,所述的便攜式拉曼光譜儀,激發光源的工作條件為:發射波長為785nm,積分時間為I?10s,激光強度為.200mW。
7.根據權利要求1、2或3所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,積分時間為IOs時,所述回歸方程為A1(ls=36259c+60981 (r=0.9992),其中c是以μ g/L為單位的甲醛濃度,線性范圍對應I?10μ g/L;積分時間為5s時,所述回歸方程為A5s=6750.8c+34029(r=0.9993),其中c是以μ g/L為單位的甲醛濃度,線性范圍對應10?.100 μ g/L ;積分時間為Is時,所述回歸方程為Als=723.53c+79867 (r=0.9993),其中c是以μ g/L為單位的甲醛濃度,線性范圍對應100?1000 μ g/L。
8.根據權利要求7所述的一種痕量甲醛的檢測方法,其特征是,所述回歸方程,通過下述方法得到:用水配制甲醛標準溶液,濃度分別為0,1,2,3.5,5.5,7.5,10,20,35,55,75,.100,200,350,550,750,1000 μ g/L ;根據不同濃度下,832CHT1處扣除空白溶液峰面積的峰面積A與甲醛濃度c建立回歸方程。
【文檔編號】G01N21/65GK103645173SQ201310751021
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】宋大千, 馬品一 申請人:長春中元儀器有限公司