林 妮1 陈 敏1 林起辉1 杨丽丹1 陈海泉1 张诗华1 颜 治1* 靳保辉1

Determination of Phosphorus in Milk Powder by Microwave Digestion Automatic Discontinuous Chemical Analysis Method

LIN Ni¹ CHEN Min¹ LIN Qi-Hui¹ YANG Li-Dan¹

CHEN Hai-Quan¹ ZHANG Shi-Hua¹ YAN Zhi^1* JIN Bao-Hui¹

Abstract This article introduced the microwave digestion method for the digestion of milk powder and the automatic discontinuous chemical analyzer to determine the phosphorus content of the milk powder. This paper analyzed the detection limit, quantification limit, linearity, accuracy and repeatability of this method. The results showed that the detection limit of this method was 7 mg/100g, and the limit of qualification was 23 mg/100g. In the range of 0-40 mg/L, there was a good linear relationship between absorbance and phosphorus content (R²＝0.9997) and the relative standard deviation was less than 3% (n＝7). Compared with the national standard vanadium molybdenum yellow spectrophotometry, there was no significant difference. The measured values of the milk powder standard substances were all within the standard reference value range. The established analytical method has high degree of automation, accuracy, sensitivity, precision. The method is simple and rapid and suitable for the analysis and research of phosphorus content in milk powder.

Keywords microwave digestion; automatic discontinuous chemical analysis method; milk powder; phosphorus

基金项目：海关总署科研项目（2019HK108）

第一作者：林妮（1992—），女，本科，助理工程师，主要从事食品检验工作，E-mail: 839548017@qq.com

通讯作者：颜治（1977—），男，硕士，高级工程师，主要从事食品检验工作，E-mail: 282388016@qq.com

1. 深圳海关食品检验检疫技术中心 深圳 518000

1. Food Inspection and Quarantine Technology Center of Shenzhen Customs, Shenzhen 518000

磷是构成遗传物质核酸、三磷酸腺苷、酶等人体成分的重要组分，参与人体生命活动和生长发育的代谢过程。若磷摄入不足，会影响机体代谢，摄入过量则会引起低血钙症^[1-2]。磷脂作为一种细胞代谢的主要物质，不仅具有不可替代的营养保健功能，同时还是结构特殊的天然化合物，在食品加工和制备过程中有着非常特殊的功效。奶粉在加工过程中添加的磷脂，可以增加蛋白质的稳定性能，去除水的排斥作用，使奶粉具有良好的口感^[3]。GB 5009.87-2016《食品安全国家标准 食品中磷的测定》是我国的强制性国家标准，其规定样品经湿法消解或干法灰化后，用分光光度法或电感耦合等离子体发射光谱法测定奶粉中的磷含量^[4]。其中湿法消解存在损失大，试剂用量大、易污染等不足，干法灰化所使用的坩埚对被测组分有一定吸留作用，致使测定结果和回收率降低且耗时长。而微波密闭消解加热快、消解能力强，大大缩短了溶样时间，避免了挥发损失和样品的沾污，消耗试剂少，空白值低，目前在分析测试领域应用越来越多。另外，全自动间断化学分析法可以实现自动化比色检测，极大地提高了分析速度和结果的准确性，适合大批量样品中磷含量的测定。本文采用微波消解-全自动间断化学分析法对奶粉中的磷含量进行测定，通过对检出限、定量限、线性、准确性、重复性等一系列技术指标进行分析，并将其检测结果与强制性国家标准中钒钼黄分光光度法的检测结果进行比对，从而研究该方法的可行性，为今后奶粉中磷含量的测定提供方法参考。

1 试验部分

1.1 原理

试样经酸氧化分解，使磷在酸性条件下与钒钼酸铵生成黄色络合物，其颜色的深浅与磷的含量成正比。

1.2 试剂与材料

水：符合GB/T 6682中规定的一级水；过氧化氢( H₂O₂ )：30%，优级纯，广州化学试剂厂；硝酸( HNO₃ )：优级纯，德国默克集团有限公司；钼酸铵[( NH₄ )₆Mo₇O₂₄·4H₂O )]：国药集团化学试剂有限公司；偏钒酸铵( NH₄VO₃ )：国药集团化学试剂有限公司。

试剂R1 (钒钼酸铵试剂)：

甲液：称取25 g 钼酸铵，溶于400 mL水中。

乙液：称取1.25 g 偏钒酸铵，溶于300 mL沸水中，冷却后加250 mL硝酸。

将甲液缓缓倾入乙液中，不断搅匀，并用水稀释至1 L，贮于棕色瓶中。

磷标准溶液：1000 mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

磷标准工作溶液：临用时将磷标准溶液稀释至40 mg/L。

质控奶粉1：QC-IP-701，中国检验检疫科学研究院测试评价中心。

质控奶粉2：GBW(E)100227，中国计量科学研究院。

1.3 主要仪器与设备

微波消解仪：MARS XPress，美国CEM公司 。

全自动间断化学分析仪：Cleverchem 380，德国De Chem-Tech公司。

电子天平：BSA423S，德国赛多利斯集团。

赶酸器：Lab Tech/VB24，北京莱伯泰科仪器股份有限公司。

1.4 仪器工作条件

1.4.1 微波消解仪主要工作参数

微波消解程序见表1。

表1 微波消解条件

Table 1 Microwave digestion conditions

1.4.2 全自动间断化学分析仪工作条件

全自动间断化学分析仪工作条件，见表2。

1.5 实验方法

1.5.1 样品前处理

准确称取0.5 g奶粉（精确至0.001 g）于微波消解管中，加入5 mL硝酸和1 mL过氧化氢，于室温下放置30 min，然后拧紧盖子。按照设定的消解条件进行消解，消解条件设置见表1。消解结束冷却后打开盖子排气，用少量水冲洗内盖，将消解管放在赶酸器上，于100°C加热30 min。将消解液转移至50 mL离心管中，用水少量多次洗涤消解管，合并洗涤液至容量瓶中，定容至50 mL，摇匀待测，同时做空白试验。

表2 全自动间断化学分析仪工作条件

Table 2 The working conditions of automatic discontinuous chemical analyzer

1.5.2 测定

开启设备运行软件后启动预热程序，并在软件方法界面中对检测方法的参数进行编辑。仪器预热结束后，编制检测工作列表。按照试剂盘和样品盘的设定将试剂R1 (钒钼酸铵试剂) 、试剂R2（一级水）、磷标准工作溶液及样品溶液放入仪器相应的位置，激活分析项目，根据校准曲线的设定对最高浓度的标准溶液进行稀释并绘制校准曲线。运行工作列表进行样品分析，得出样品相应的浓度。高于测定范围的样品可设定自动稀释比例并计算得出测定结果。测定前后，仪器会自动清洗比色池，可有效避免交叉污染。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线和检出限

取1000 mg/L 磷标准溶液4 mL定容至100 mL ,即得到40 mg/L 磷标准工作溶液。按1:1、1:2、1:4、1:8、1:16的标准溶液自动稀释比例对磷标准工作溶液进行自动稀释，配成浓度为0 mg/L、2.5 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L 的磷标准曲线系列，按1.4.2的仪器工作条件进行测定，以吸光度为纵坐标，磷含量为横坐标绘制校准曲线。在0～40 mg/L 范围内磷含量与吸光度呈良好的线性关系，拟合的标准曲线回归方程为：y＝0.0172x＋0.0063，曲线的相关系数R²＝0.9997。结果如图1所示。对空白溶液重复测定11次，根据IUPAC检出限定义，LOD＝3SD/b和LOQ＝10SD/b（SD为空白信号的标准偏差，b为工作曲线斜率）。计算得出的方法检出限为0.07 mg/L，定量限为0.23 mg/L。以定容50 mL，称样量为0.5 g计算，检出限为7 mg/100g ，定量限为23 mg/100g。

GB 5009.87-2016 《食品安全国家标准 食品中磷的测定》第二法钒钼黄分光光度法检出限为20 mg/100g，定量限为60 mg/100g。经本次检出限及定量限的试验，得出的微波消解-全自动间断化学分析法测定奶粉中磷含量的方法检出限及定量限，能满足分析需求。

图1 磷标准曲线的绘制

Fig.1 Plotting of phosphorus standard curve

2.2 精密度实验

取5款不同的奶粉样品，按1.5的方法重复测定7次。结果如表3所示。得到的RSD （相对标准偏差）＜3%。GB/T 27404-2008 《实验室质量控制规范 食品理化检测》要求含量在1000～10000 mg/kg的精密度应满足相对标准偏差＜3.8% ^[5]，故微波消解-全自动间断化学分析法的精密度能满足要求。

2.3 方法准确度实验

本文按1.5的方法分别测定2个奶粉质控样品QC-IP-701、GBW(E)100227，每个质控样品平行测定6次，结果如表4所示。磷含量的测定值均在参考量值范围内。表明微波消解-全自动间断化学分析法测定奶粉中磷的准确度能满足质控要求。

表3 方法精密度实验结果

Table 3 The experimental results of method precision

2.4 与国标方法（湿法消解-钒钼黄分光光度法）的比对试验

采用GB 5009.87-2016 《食品安全国家标准 食品中磷的测定》第二法 钒钼黄分光光度法（湿法消解）和本文1.5的方法，分别对4款市售奶粉中磷含量进行测定，每个样品平行测定6次，结果见表5。将国标方法（湿法消解-钒钼黄分光光度法）所得测定结果与本文建立的检测方法结果进行比较，方差齐性检验P＞0.05，方差齐性，t检验P＞0.05。结果表明，两种方法检测结果不存在明显的统计学差异，故采用微波消解-全自动间断化学分析法进行检测可满足检测需求。

采用微波消解对样品进行前处理，一批次样品约耗时2 h。而采用湿法消解，一批次样品约耗时5 h。由此可见，采用微波消解对样品进行前处理，可极大缩短消解时间。采用全自动间断化学分析仪自动进样，以机械臂代替传统人工比色操作，不仅节约试剂、降低污染，而且节省了分析测试的人力成本，提高了检验效率。

2.5 市售奶粉产品检测

随机选取市售10款奶粉，采用本试验方法进行检测，结果如表6。通过检测，选取的奶粉磷含量在277～554 mg/100g之间。抽取的10款奶粉的检测结果均大于标示值的80%，且均满足相应产品标准的要求。

3 结论

本文建立的微波消解-全自动间断化学分析法测定奶粉中磷含量的测定方法具有快速、便捷、高效等特点，并大大简化了操作步骤。采用微波消解对样品进行前处理，大大缩短了溶样时间、避免了挥发损失和样品的沾污、消耗试剂少。采用全自动间断化学分析仪自动进样，以机械臂代替人工比色操作，不仅节约试剂、降低污染，并节省了人力成本，提高了检验效率。本实验通过对标准曲线线性、检出限、定量限、精密度、准确度等各项指标进行验证，结果均能满足检测需求。本方法检出限、定量限低于国家标准（湿法消解-钒钼黄分光光度法）规定，且两种检测方法不存在显著统计学差异。结果表明，本方法在保证实验结果灵敏度、准确性的同时，还能有效减少试剂消耗、实现自动化操作、能满足大批量奶粉样品中磷含量的测定。

表4 方法准确度实验结果

Table 4 The experimental results of method accuracy

表5 微波消解-全自动间断化学分析法与国标法比对实验结果

Table 5 The comparison experimental results for microwave digestion-automatic discontinuous chemical analysis method and national standard method

表6 市售奶粉检测结果

Table 6 The test results of commercially available milk powder

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（文章类别： CPST-C ）

第3卷 第9期

2021年9月

Applied Research / 应用研究