CC BY
17
УДК 543-1; 543.427.4
А. С. Мальцев, С. А.Бахтеев, Р. А. Юсупов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛЕДОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СГУЩЕННОМ МОЛОКЕ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА С ПОЛНЫМ ВНЕШНИМ ОТРАЖЕНИЕМ
Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ с полным внешним отражением (РФА ПВО), молочные продукты,
сгущенное молоко, токсичные элементы.
Разработана методика определения следовых элементов в сгущенном молоке, в том числе токсичных, методом рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением. Объекты измерений: 2 вида сгущенного молока в консервных банках от разных производителей. Также приведено сравнение анализируемых объектов, имеющих ценовую дифференциацию. Измерения проведены на приборе BRUKER S2 PICOFOX.
Keywords: x-ray fluorescence analysis with total external reflection (TXRF), dairy, condensed milk, toxic elements.
The method of determination of trace elements, including toxic, in the condensed milk was developed through TXRF. As the measurement objects are 2 types of condensed milk in cans from different manufacturers were purchased. Also shows a comparison of the analyzed objects having pricing differentiation. Measurements were performed on the instrument BRUKER S2 PICOFOX.
Введение
Молоко и молочные продукты являются важными элементами в рационе питания человека. Употребление молочных продуктов способствует человеческому росту и дает организму необходимые полезные элементы, как Ca, K, Mg, Na, P. Также в микроструктуре молочных продуктов могут содержаться токсичные элементы, как Pb, Hg, As, Cd. В связи с этим необходима разработка экспрессной и экономичной методики анализа следовых элементов в молочной продукции. Для решения этой задачи выбран метод анализа РФА ПВО, обладающий достаточной чувствительностью для определения концентраций элементов в микро -и нанодиапазонах [1]. В данной работе в качестве объектов взяты 2 вида сгущенного молока в консервных банках от разных производителей, имеющих ценовую дифференциацию (сгущенное молоко «производителя 1» в 2 раза дороже, чем у «производителя 2»). В отличие от анализа молока [2-3] процедура пробоподготовки сгущенного молока усложняется разбавлением водой.
Экспериментальная часть
Объекты:
1. Сгущенное молоко «производителя 1»
2. Сгущенное молоко «производителя 2»
Реактивы:
1. Особо чистая вода
2. Раствор внутреннего стандарта элемента кобальта Co концентрацией 100 мг/л.
Оборудование:
1. Рентгенофлуоресцентный спектрометр S2 Picofox;
2. Подложки из оксида кремния;
3. Весы аналитические OHAUS Adventurer Pro AV264;
4. Автоматическая микропипетка объемом 0,510 мл, 0,5-10 мкл BRAND GMBH + CO KG;
5. Мерная колба 10,0 мл;
6. Стаканы и стеклянная палочка для перемешивания;
7. Пробирки Bruker 3,6 мл;
8. Лампа для сушки раствора.
Методика выполнения измерений
При проведении измерений соблюдалась следующая последовательность действий:
• прогрев спектрометра S2 Picofox;
• подготовка посуды для пробоподготовки;
• подготовка подложек для анализа;
• снятие холостых спектров подготовленных подложек;
• калибровка микропипеток;
• отбор части образца в стакан, добавление 1 мл особо чистой воды, перемешивание;
• перенос полученного раствора из стакана в пробирку объемом 3,6 мл
• добавление внутреннего стандарта (10 мкл);
• перемешивание раствора;
• отбор 10 мкл раствора пробы на подложку;
• высушивание пробы под лампой накаливания;
• проведение анализа (время анализа 500 с) на спектрометре S2 PICOFOX;
Результаты и обсуждение
Результаты количественного анализа для 2 объектов представлены в таблице 1.
На рисунках 1, 2 представлены обзорные спектры измерений. По оси абсцисс - энергия (кэВ), по оси ординат - интенсивность в логарифмическом масштабе.
Расчет концентраций проводился программным обеспечением прибора Spectra 7, используя операцию Solid. Для автоматического расчета концентраций необходимо указать содержание элемента внутреннего стандарта в пробе и идентифицировать пики элементов в спектре.
Таблица 1 - Концентрации элементов в образцах сгущенного молока
Элемент Концентрация (мг/кг) элемента объекта 1 Концентрация (мг/кг) элемента объекта 2
P 121 30
Cl 203 159
K 818 462
Ca 951 196
Fe 6.0 1.3
Co (IS) 3.5 2.7
Cu 0.9 0.3
Zn 11 0.5
Br 2.5 0.9
Rb 1.2 0.6
Sr 1.2 0.3
Pb 1.1 0.5
Рис. 1 - Обзорный спектр измерений сгущенного молока (объект 1)
Pulses
105- j==
10'- ----\....... ------ ------- 1— ;:e.:e[ — YTt" ... ------- ------
i еееее::: 1 i 1 eeeeîeeeéeeeeeee eeeeeeee / ' j / IV i —A\
-------1-------[. -1- ■ - ■■ eej ------- ::::::: ::::::: :::::: f-......- j_______ étett eeeleeieeeeee —4—f—h- ______j_______L______í______ .....et:: f:: ttttef:: tet ?.....e::: îitji" ~E |~i1" ::¡i' Mi p ML 1 //y t У K ее \ \ ------ ......
1031021°: -- . :------ M _______i______ te......etfttet, br - —: .... \
1 ï 2 .S t Mo n Br Sr ; Л) C K Ca s I / ..........~h F I : = : : : = :£:: ■ _ C o ..J n_|-----------------.).-_ j ■"t"""1" / | i — f1 11.:.. Г " —-f ::: :j Sr ------- j-------------- — h---------------- M —- Л) -1-------------- 1 M M —Y i
r~r> ! i -н-h M ! _________________ _ : _4_______ E... :::+::::::: ______L_____________ . J_____ i 1 i ___________ ..eeee ____\_______ ____________ ..........
ЕЕ i : i ét — —4 ______ i —
-Г -----------------!_._ L _ : -Ч-— _______ гее | ::::: =
I ! 1 1
keV 5
Рис. 2 - Обзорный спектр измерений сгущенного молока (объект 2)
Заключение
В результате проведения эксперимента определены концентрации следовых элементов в сгущенном молоке от 2 различных производителей. Из таблицы 1 видно, что объект 2 уступает объекту 1 по количественному содержанию полезных элементов, в т.ч. Са, К, Р. Также установлено, что оба объекта содержат токсичный элемент РЬ, концентрация которого в обоих случаях превышает нормы ПДК (не более 0,3 мг/кг), установленными ФЗ от 12 июня 2008 г. № 88 ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».
Литература
1. Махмуд Башар Абдулазиз. Анализ свинца в питьевых водах в области концентраций (0.0030-0.050) мг/л с использованием метода рентгенофлуоресцентного анализа с полным внешним отражением/ Махмуд Башар Абдулазиз, Бахтеев С. А// Вестник Казанского
технологического университета. 2014. Т.17. №13. С. 96-99.
2. Пашкова Г.В. Рентгенофлуоресцентное определение элементов в молоке и молочных продуктах/ Г.В. Пашкова, Т.А. Владимирова, Филькенштейн А.Л.// Заводская лаборатория. Диагностика материалов Т. 77, № 5, 2011, с. 21-26
3. Мальцев А.С. Анализ концентраций токсичных элементов в молоке методом РФА ПВО/ А.С.Мальцев, Махмуд Башар Абдулазиз, С.А.Бахтеев, Р.А.Юсупов// Вестник технологического университета. 2015. Т.18. № 20. С.117-118.
Работа выполнена в рамках утвержденного задания № 4.1584.2014/К конкурсной части государственного задания на 2014-2016 гг. Измерения проведены на оборудовании ЦКП КНИТУ.
© А. С. Мальцев - магистрант каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КНИТУ, [email protected]; С. А. Бахтеев - к.х.н. асс. той же кафедры, [email protected]; Р. А. Юсупов - д.х.н., проф. той же кафедры, [email protected].
© A. S. Maltsev - undergraduate of Department of Analytical Chemistry, Certification and Quality Management, [email protected]; S. A. Bakhteev - Ph.D. ass. of the same department, [email protected]; R. A. Yusupov - Dr. Sci. (Chem.), prof. of the same department, [email protected].
