一种痕量甲醛的检测方法
【专利摘要】本发明的一种痕量甲醛的检测方法，属于分析化学的【技术领域】。痕量甲醛检测方法，以固体样品的提取液或液体样品的滤液作为待测液；在待测液中加入衍生化试剂，室温下衍生后得到衍生产物；取少量衍生产物加入增强试剂，室温下放置数分钟；使用便携式激光拉曼光谱仪测定600～1800cm-1范围内的拉曼光谱，根据(832±5)cm-1处扣除空白溶液峰面积的峰面积A与甲醛浓度c的回归方程，对痕量甲醛进行定量检测。本发明的检测方法操作简单，成本低廉，重现性良好，灵敏度高，定量限可达到1μg/L，实现痕量甲醛的测定，适合于现场检测，易于推广普及，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种痕量甲醛的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分析化学的【技术领域】，具体涉及用于食品和环境水中痕量甲醛浓度检测的表面增强拉曼光谱法。
【背景技术】
[0002]甲醛是一种重要的化工原料和有机溶剂，低浓度时具有刺激性臭味，被国际癌症研究机构(IARC)列为可疑致癌物质。食入或吸入甲醛可对消化道粘膜产生刺激，出现恶心、呕吐和休克等症状，还可能发生肾功能损害。通常认为口服甲醛的致死量为3.5?
5.25mg/m3。
[0003]食品中的甲醛主要来源于两个方面，一方面是来自食品制造原料本身，由于甲醛是细胞代谢的中间产物，因此一些食品中含有一定量的“天然”甲醛；另一方面是人为造成的甲醛污染，这是影响食品中甲醛含量高低的一个重要方面。
[0004]人为污染的主要途径有:一、在食品加工过程中使用甲醛作为添加剂或消毒剂。例如，在啤酒酿造工艺中使用甲醛作为助剂来提高啤酒的稳定性；二、使用甲醛为材料制造的树脂作为食品包装材料而引起的污染。
[0005]在环境水系统中，甲醛的一个重要来源是大气沉积。在化工厂等周边地区，雨水中甲醛的浓度高于地表水三个数量级甚至更多。由于降雨等因素，甲醛污染地表水和地下水源。因此，有必要提出一种有效的方法应对食品和环境水中甲醛浓度的测定。
[0006]目前，常用的检测甲醛的方法主要有分光光度法、气相色谱法和高效液相色谱法。分光光度法是目前应用最为广泛的一种，利用甲醛和显色剂生成有色化合物，间接测定甲醛，但灵敏度不高，对于痕量甲醛很难准确检测。气相色谱法，采用顶空直接进样方式，只适用于含有甲醛浓度较高的样品。高效液相色谱法，使用2，4-二硝基苯肼等衍生化试剂，将衍生后的甲醛通过C18柱分离，采用紫外检测器在350?365nm波长下测定紫外光谱，适合于测定微量和痕量甲醛。目前国家批准颁布的进出口行业标准《SN/T 1547-2011进出口食品中甲醛的测定液相色谱法》就是采用的这种方法。但是需要使用大型仪器，消耗大量有毒有机溶剂，耗材成本高，操作条件复杂苛刻，不适合现场检测，不符合绿色环保的检测理念。
[0007]因此，如何实现痕量甲醛浓度的高灵敏、高重现、易操作、低成本，并且适合于现场快速检测的方法，是目前急需解决的关键性技术问题。
【发明内容】
[0008]发明所要解决的技术问题是，提供一种灵敏度高、重现性良好、操作简便、成本低廉、适合于现场检测的痕量甲醛浓度检测的表面增强拉曼光谱法，以达到快速、准确识别痕量甲醛的目的。
[0009]本发明的具体技术方案如下:
[0010]将固体样品进行提取收集提取液或将液体样品过滤，得到待测液；将所述待测液和衍生化试剂混合，室温下衍生化19?30min，得到衍生产物；向所述衍生产物中加入增强试剂，室温下混合2?4min，所述增强试剂为银纳米溶胶；用便携式拉曼光谱仪测定600?lSOOcnT1范围内的拉曼光谱；根据(SSZiS)Cnr1处扣除空白溶液峰面积的峰面积A与甲醛浓度c的回归方程，对痕量甲醛进行定量检测；所述衍生化试剂为氢氧化钠(NaOH)和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂(AHMT)的混合溶液；所述衍生化试剂中NaOH在混合溶液中的含量为0.45?0.55mol/L, 4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂(AHMT)在混合溶液中的含量为2.4?2.6g/L。
[0011]将所述固体样品进行提取收集提取液，是处理为体积小于0.5cmX0.5cmX0.5cm或100目大小，样品与水的质量比为1:4，超声处理30min，用中速滤纸过滤或在10000?13000rpm转速下离心I?5min分离不溶物，收集提取液作为待测液。
[0012]将所述液体样品过滤，是用0.45 μ m水系滤膜过滤，收集滤液作为待测液；当液体样品中含有气体时，过滤前应当超声脱气，可以超声lOmin。
[0013]所述衍生化试剂，NaOH在混合溶液中优选的含量为0.5mol/L，4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂在混合溶液中优选的含量为2.5g/L ;所述待测液和衍生化试剂的体积比优选5:4 ;所述的室温下衍生化时间优选19?21min，更优选为20min。
[0014]所述衍生产物与所述增强试剂的体积比优选1:5。
[0015]所述便携式拉曼光谱仪激发光源的工作条件为:发射波长为785nm，积分时间为I?10s，激光强度为200mW。
[0016]积分时间为IOs时，所述回归方程为A1Qs=36259c+60981(r=0.9992)，其中c是以μ g/L为单位的甲醛浓度，线性范围对应I?10 μ g/L ;积分时间为5s时，所述回归方程为A5s=6750.8c+34029(r=0.9993)，其中c是以μ g/L为单位的甲醛浓度，线性范围对应10?100 μ g/L ;积分时间为Is时，所述回归方程为Als=723.53c+79867 (r=0.9993)，其中c是以μ g/L为单位的甲醛浓度，线性范围对应100?1000 μ g/L。
[0017]所述回归方程通过下述方法得到:用水配制甲醛标准溶液，浓度分别为0，1，2，3.5,5.5,7.5，10，20，35，55，75，100，200，350，550，750，1000 μ g/L。使用最优衍生化方法处理后，利用最优条件进行定量分析；不同浓度下，832cm—1处扣除空白溶液峰面积的峰面积A与甲醛浓度c建立回归方程；甲醛浓度为O，1，2，3.5，5.5，7.5，10 μ g/L时，积分时间为IOs,回归方程为:A10s=36259c+60981 (r=0.9992)，线性范围 I ?10 μ g/L ;甲醛浓度为 0,10，20，35，55，75，100 μ g/L 时，积分时间为 5s,回归方程为:A5s=6750.8c+34029 (r=0.9993)，线性范围10?100 μ g/L ;甲醛浓度为0,100, 200, 350, 550, 750,1000 μ g/L时，积分时间为Is,回归方程为:Als=723.53c+79867 (r=0.9993)，线性范围 100 ?1000 μ g/L。
[0018]本发明方法针对痕量甲醛的检测，样品前处理简单，不使用任何有机溶剂，环境友好，成本低廉。总线性范围I?1000 μ g/L，线性范围广。线性相关系数大于0.999，线性关系良好。灵敏度高，检出限为0.3 μ g/L，定量限为I μ g/L。精密度高，相对标准偏差小于10%，重现性良好。对于检测中可能涉及到的干扰物质选择性良好，相对于甲醛，甲醇、乙酸允许量100倍，乙二醇允许量40倍，乙醛、乙二醛允许量20倍，乙酸允许量10倍，误差小于±5%。本方法适用于痕量甲醛的快速定量检测。不需要使用大型精密仪器，采用便携式拉曼光谱仪，更加适合现场检测，易于普及，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1本发明的衍生化反应方程式。
[0020]图2实施例1衍生化试剂1.0moI/L NaOH溶液的用量选择图。
[0021 ]图3实施例2衍生化试剂5g/L AHMT溶液的用量选择图。
[0022]图4实施例3衍生化时间选择图。
[0023]图5实施例4定量分析混合时间选择图。
[0024]图6实施例5?25空白溶液和的拉曼光谱图。
【具体实施方式】
[0025]下面通过【具体实施方式】来说明本发明，但并不限于此。
[0026]在以下实施例中，衍生化试剂为氢氧化钠(NaOH)和4_氨基_3_联氨_5_疏基-1，2，4-三氮杂茂(AHMT)的混合溶液；NaOH浓度(mol/L)就是NaOH在混合溶液(L)中的含量(mol)，AHMT浓度(g/L)就是4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂在混合溶液(L)中的含量(g)。
[0027]在实施例1?4中，均采用浓度为5 μ g/L的甲醛标准溶液，激发光源发射波长为785nm的便携式拉曼光谱仪，积分时间为10s，激光强度为200mW，平行测定3次，优化衍生化和定量分析条件，通过扣除空白拉曼强度考察最优条件。
[0028]实施例1
[0029]将500yL标准溶液加入5mL离心管中，加入100?300yL的L0mol/L NaOH溶液和200yL的5g/L AHMT溶液混合均匀。室温下衍生化20min。取出10 μ L加入增强试剂500 μ L，室温下混合2.5min，测定拉曼强度。同时进行空白实验。计算扣除空白拉曼强度，
1.0mol/L NaOH溶液的用量对拉曼强度的影响如图2所示。在100?300 μ L范围内，随着NaOH溶液用量的增大，扣除空白拉曼强度先增大后减小，当用量为200 μ L时达到最大。因此，衍生化试剂中1.0mol/L NaOH溶液的最佳用量为200 μ L。
[0030]实施例2
[0031]将500yL标准溶液加入5mL离心管中，加入200yL的L0mol/L NaOH溶液和100?300 μ L的5g/L AHMT溶液混合均匀。室温下衍生化20min。取出10 μ L加入增强试剂500 μ L，室温下混2.5min，测定拉曼强度。同时进行空白实验。计算扣除空白拉曼强度，5g/L AHMT溶液的用量对拉曼强度的影响如图3所示。在100?300 μ L范围内，随着AHMT溶液用量的增大，扣除空白拉曼强度先增大后减小，当用量为200 μ L时达到最大。因此，衍生化试剂中5g/L AHMT溶液的最佳用量为200 μ L。
[0032]实施例3
[0033]将500μ L标准溶液加入5mL离心管中，加200μ L的1.0mol/L NaOH溶液和200μ L的5g/L AHMT溶液混合均匀。室温下衍生化10?30min。取出10 μ L加入增强试剂500 μ L，室温下混合2.5min，测定拉曼强度。同时进行空白实验。计算扣除空白拉曼强度，衍生化时间对拉曼强度的影响如图4所示。在10?30min范围内，随着时间的增加，扣除空白拉曼强度逐渐增大，当20min时达到最大,继续延长时间没有变化,证明20min衍生化完全。因此，衍生化最佳时间为20min。
[0034]实施例4
[0035]将500 μ L标准溶液加入5mL离心管中，加入200 μ L的1.0mol/L NaOH溶液和200yL的5g/L AHMT溶液混合均匀。室温下衍生化20min。取出IOyL加入增强试剂500 μ L，室温下混合I~5min，测定拉曼强度。同时进行空白实验。计算扣除空白拉曼强度，定量分析混合时间对拉曼强度的影响如图5所示。在I~5min范围内，随着时间的增加，扣除空白拉曼强度逐渐增大，当2.5min时达到最大。因此，定量分析混合最佳时间为
2.5min。
[0036]实施例5
[0037]将白菜I号、白菜2号、白菜3号分别用刀切成小于0.5cmX0.5cmX0.5cm小块，称取5.0Og加水20mL ;超声处理30min, 13000rpm离心5min分离不溶物，收集提取液作为待测液;向500 μ L待测液中加入400 μ L衍生化试剂(NaOH浓度0.5mol/L, AHMT浓度2.5g/L)，室温下衍生化20min ;向10 μ L衍生产物中加入500 μ L银纳米溶胶，室温下混合静止2.5min ;使用激发光源发射波长为785nm的便携式拉曼光谱仪，积分时间为ls，激光强度为200mW，测定600~lSOOcnT1范围内的拉曼光谱。计算(SSZiS)Cnr1处扣除空白溶液峰面积的峰面积A，代入回归方程，计算浓度，并与传统的实验室分析方法高效液相色谱法(2，4-二硝基苯肼衍生法)进行对比，分析结果见表1。
[0038]表1白菜样品中甲醛浓度的拉曼光谱法和高效液相色谱法分析结果比较
[0039]
【权利要求】
1.一种痕量甲醛的检测方法，将固体样品进行提取收集提取液或将液体样品过滤，得到待测液；将所述待测液和衍生化试剂混合，室温下衍生化19?30min，得到衍生产物；向所述衍生产物中加入增强试剂，室温下混合2?4min，所述增强试剂为银纳米溶胶；用便携式拉曼光谱仪测定600?1800CHT1范围内的拉曼光谱；根据SSZiScnT1处扣除空白溶液峰面积的峰面积A与甲醛浓度c的回归方程，对痕量甲醛进行定量检测；所述衍生化试剂为NaOH和4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂的混合溶液；衍生化试剂中NaOH在混合溶液中的含量为0.45?0.55mol/L, 4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂(AHMT)在混合溶液中的含量为2.4?2.6g/L。
2.根据权利要求1所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，所述的固体样品进行提取收集提取液，是使固体样品体积小于0.5cmX0.5cmX0.5cm或100目大小，样品与水的质量比为1:4,超声处理30min,用中速滤纸过滤或在10000?13000rpm转速下离心I?.5min分离不溶物，收集提取液作为待测液。
3.根据权利要求1所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，所述的液体样品过滤，是将液体样品用0.45 μ m水系滤膜过滤，收集滤液作为待测液；当所述液体样品中含有气体时，过滤前超声脱气lOmin。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，所述的衍生化试齐U，氢氧化钠在混合溶液中的含量为0.5mol/L, 4-氨基-3-联氨-5-疏基-1，2，4-三氮杂茂在混合溶液中的含量为2.5g/L ;所述的待测液和衍生化试剂的体积比为5:4。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，所述衍生产物与所述增强试剂的体积比为1:5。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，所述的便携式拉曼光谱仪，激发光源的工作条件为:发射波长为785nm，积分时间为I?10s，激光强度为.200mW。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，积分时间为IOs时，所述回归方程为A1(ls=36259c+60981 (r=0.9992)，其中c是以μ g/L为单位的甲醛浓度，线性范围对应I?10μ g/L;积分时间为5s时，所述回归方程为A5s=6750.8c+34029(r=0.9993)，其中c是以μ g/L为单位的甲醛浓度，线性范围对应10?.100 μ g/L ;积分时间为Is时，所述回归方程为Als=723.53c+79867 (r=0.9993)，其中c是以μ g/L为单位的甲醛浓度，线性范围对应100?1000 μ g/L。
8.根据权利要求7所述的一种痕量甲醛的检测方法，其特征是，所述回归方程，通过下述方法得到:用水配制甲醛标准溶液，浓度分别为0,1,2,3.5,5.5,7.5，10，20，35，55，75，.100，200，350，550，750，1000 μ g/L ;根据不同浓度下，832CHT1处扣除空白溶液峰面积的峰面积A与甲醛浓度c建立回归方程。
【文档编号】G01N21/65GK103645173SQ201310751021
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】宋大千, 马品一 申请人:长春中元仪器有限公司