CC BY
74
!м активных '5; п = 5). /ются между и после про-й минерали-имуш.еством 1Ш во време-в активных 5 и 14-19 ч юподготовки теливает так-дуатации ре-[г учитывать, [техника ши-Гаточно доро-
ищевых профподготовку, )дготовки по тельных ана-!ом, что оба 1 перспектив-олько конку-ыми.
гранта ИЕС-IX исследова-:ударств быв-
- 1996. — 51,
// Anal. chim.
а! // Ibid —
!ые. Подготовка ссичных элемен-этам, 1986. —
у'рн. аналит. хи-
отоака в микро-. с англ. / Под • 336 с.
ской химии. —
'вых печах: Тео-. 80.
■ 1990. — 56. — /рн. аналит, хи-14. _ № 9. —
(удинова Т.Ф.,
. 524.
(нивенко Е.Б.,
>2. - № 6 —
Таблица 5
мг/кг
Си
),2 13±5
),2 12+4
),2 12+4
),2 И ±4
14. Орлова В.А., Шерстнякова С,А., Карпов Ю.А. / / Завод, лаборатория. — 1993. — 59. — № 9. — С. !.
15. Орлова В.А., Плетнева Т.В., Ванивская Э.Н., Балуда
B.П. / / Журн. аналит. химии. — 1990. — 45. — № 1. —
C. 29.
16. Орлова В.А., Игнатьев Ю.А., Нестерович И.А. / /
Агрохим. вестник. — 1997. — № 5. — С. 24.
17. Темердашев З.А., Воронович О.Б., Цюпко Т.Г. / / Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естественные науки. — 1999, — № 1. — С. 73.
18. Седых Э.М., Петровская И.Н., Старшинова Н.П. и др.
// Журн. аналит. химии. — 1991. — 46. — № 2. — С. 292.
19. Калашева Н.А., Гапонесов В.Г., Фастовская Э.Н., Карпина Г.Н. // Пишевая пром-сть. — 1990; — Л» 4. — С. 52.
20. Маргулис М.А. Основы звукохимии. — М.: Высш. школа, 1984. — 130 с.
21.Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н. // Журн. аналит. химии. — 1992. — 47. — № 7. — С. 1322.
22. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ.' — Л.: Химия, 1983. — 144 с.
23. Кубракова И.В., Мун Ян Су, Кузьмин Н.М. // Журн. аналит. химии. — 1992. — 47. — № 5. — С. 776.
24. Кубракова Н,В., Кудинова Т.Ф., Кузьмин Н.М. // Коорд. химия. — 1998. — 24. — №'2. — С. 131.
25. ГОСТ Р 51301-99. Пищевые продукты и продовольственное сырье. Методы инверсионно-вольтамперометрического анализа на содержание токсичных элементов (кадмия, свинца, меди, цинка). — М.: Госстандарт России, 1999.
26. ТУ 48-0572-31-259-92. Аналитические автоклавы. — М.,
1992. ■ 1
УНПК "Аналит”
Кафедра аналитической химии
Поступила 25.02.2000 г.
664.002.612:543.422
АТОМНО-АБСОРБЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВИНЦА И КАДМИЯ В РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИКИ КАРБОНИЗАЦИИ ОБРАЗЦОВ
М.Ю. БУРЫЛИН, З.А. ТЕМЕРДАШЕВ, Е.В. МАЛИНИН
Кубанский государственный университет
Определение токсичных компонентов в пищевых продуктах и других образцах биологического происхождения является актуальной задачей. Использование атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовым атомизатором ААС-ГА и техники ’’проба в виде водной суспензии — slurry sampling” позволяет достичь необходимых метрологических характеристик результатов анализа и значительно сократить затраты времени за счет исключения операции деструкции образца. Пробо-подготовка при этом сводится к лиофилизации (например, при температуре жидкого азота) и тщательному измельчению [1].
В работах [2-4] описано применение предварительной термической обработки (карбонизации) материалов биологического происхождения для целей рентгенофлуоресцентного, атомно-абсорбционного и эмиссионного методов анализа с удовлетворительными результатами определений. Было показано, что при определенных условиях анализируемый материал становится пригодным для ввода его в измерительное устройство, а также для работы по технике ’’slurry sampling”. Методами активационного и рентгенофлуоресцентного анализа установлено, что значительные потери наблюдаются только для мышьяка (50%), селена (50%), и ртути (100%). При этом достигается концентрирование аналита в среднем в 3-5 раз.
В ходе исследований [5] получены данные о влиянии глубины структурных превращений матрицы, характеризовавшейся различным соотношением в ней исходных природных органических веществ, на закономерности формирования аналитических сигналов свинца, кадмия, кобальта и алюминия. Для устранения этих влияний определены наиболее оптимальные режимы стадии карбонизации, температурной программы графитовой печи и способы построения градуировочной зависимости [6, 7].
Цель настоящего исследования — определение содержания свинца и кадмия методом ААС-ГА с использованием техники ’’slurry sampling” карбо-низованного материала образцов биологического происхождения с учетом влияния фактора варьирования содержания неорганических веществ в исходных пробах.
В работе были использованы: атомно-абсорбционный спектрометр AAS-3 с блоком электротермической атомизации ЕА-3 (Германия); графитовые трубки с пиролитическим покрытием и платформа Львова из пиролитического графита; лампы с полым катодом для определения свинца и кадмия (Германия); печь муфельная; тигли кварцевые объемом 10 см3 с крышками; аргон квалификации "сорт высший”; стандартные растворы (азотнокислые) свинца и кадмия (по 1 мг/л каждого); стаканчики тефлоновые объемом 2 см°; вода биди-стиллированная; колбы мерные и пипетки 2-го класса точности; весы аналитические WA-34 (Польша).
Изучение влияния неорганической составляющей проб проводили с использованием образцов сахарного песка (зольность <0,01%), муки пшеничной (зольность 0,18%) и лузги рисовой (зольность 18%), в которых содержание неорганических веществ варьируется в широком интервале концентраций.
Исследуемые образцы высушивали при 105°С до постоянной массы, затем навеску каждого (0,5-1,0 г) помещали в тигель, накрывали крышкой и выдерживали в заранее разогретой муфельной печи в течение 30 мин. Твердый остаток после карбонизации растирали в яшмовой ступке до тонкодисперсного состояния. Навеску порошка 30-50 мг помещали в тефлоновый стаканчик, приливали 1,5 мл бидистиллированной воды, Полученная таким образом суспензия перемешивалась микропипеткой объемом 500 мкл. Эту операцию проводили каждый раз перед дозированием в графитовую печь.
Выбраны следующие режимы работы спектрометра: вид работы — однолучевой; коррекция неселективного поглощения — лампа сплошного
спектра; длина волны -— для свинца 283,3, для кадмия 228,8 нм; ширина щели монохроматора —
0,2 нм в обоих случаях; величина тока ЛСП — для свинца 4,0, для кадмия 3,5 мА.
Температурные программы блока электротермической атомизации ЕА-3 приведены в табл. 1.
- Таблица 1
Шаг Температура, °С Скорость подъема температуры, •С/с Время выдержки, с Расход аргона, см3/мин
При дозировании на стенку графитовой печи
Сушка 95-98 10 20 160
Озоление 450 (РЬ), 350 (Cd) 50 ю-зо 160
Атомизации 1300 (РЬ), 1200 (Cd) >2000 2 0
Очистка 2700 1000 3 280
При дозировании на платформу Львова
Сушка 150 50 25 160
Озоление 350-400 50 20 40
Охлаждение 40 — 5 160
Атомизация 1800 (РЬ), 1600 (Cd) >2000 3 0
Очистка 2700 1000 з '280
Измеряемые параметры аналитических сигналов АС элементов: Ая —высота пика в единицах оптической плотности; Л5 — площадь пика (интегрирование величины Л„ по времени); т0 —момент начала пика; тн —момент максимума пика.
Для проверки результатов определения элементов в исследуемых образцах по предлагаемой схеме анализа были проведены кислотная минерализация с применением СВ'У-минерализатора ’’Минотавр” и последующее атомно-абсорбционное определение свинца и кадмия.
При дозировании суспензий проб на стенку графитовой печи выявлена характерная зависимость временных параметров пиков абсорбционно-сти элементов от состава образцов: с ростом их зольности параметры т0 и гм сдвигаются в сторону больших значений. Кроме того, АС элементов из суспензий появляются значительно позже, чем АС стандартных растворов элементов. По-видимому,
это связано с изменением термодинамических и кинетических параметров процесса атомизации аналита.
Использование платформы Львова позволяет уменьшить различия в параметрах чувствительности и времени АС при атомизации суспензий и растворов, но не во всех случаях удается достичь их полного совпадения. Это оказывается возможным, если определение градуировочной зависимости (т.е. измерение АС элементов при дозировании стандартных растворов) проводить после работы с карбонизованными суспензиями. Это объясняется тем, что на поверхности платформы формируется слой углеродного агломерата, который и способствует сглаживанию различий в условиях атомизации элементов [6].
Результаты определения содержания свинца и кадмия в выбранных образцах, приведенные в табл. 2 (Р = 0,95; п = 6) показывают, что данные, полученные по предлагаемой схеме анализа и с использованием СВ^-минерализации, хорошо согласуются между собой. Кроме того, приемлемость техники карбонизации как интенсивного способа подготовки проб биологического происхождения подтверждена серией экспериментов по методу ’’введено-найдено” (табл. 2). Предел обнаружения элементов был рассчитан согласно рекомендациям IUPAC 1994 г. [8] и составил 20 мкг/кг для свинца и 1,2 мкг/кг для кадмия.
выводы : V'■
1. Разработана методика контроля содержания свинца и кадмия в растительных материалах согласно предложенной схеме анализа: карбонизация образцов с высоким содержанием органической матрицы и последующее ААС-ГА определение элементов по технике ’’slurry sampling”.
2. Исследована зависимость аналитических сигналов свинца и кадмия при варьировании состава неорганической составляющей в пробах, Установлены оптимальные режимы термической обработки проб, детектирования аналитических сигналов и способ определения градуировочной характеристики. Показана приемлемость разрабатываемой схемы анализа объектов с высоким содержанием органической матрицы (пищевая, сельскохозяйственная продукция, биологические объекты и др.).
Работа выполнена в рамках программы Минобразования ’’Университеты России —• фундаментальные исследования”, грант № 990845.
Таблиии 2
Образец Элемент Определено ’’slurry sampling'”, мг/кг Введено, мг/кг Найдено суммарно, мг/кг Определено СВЧ-минерализацией. мг/ кг
по высоте пика по площади пика
Мука пшеничная РЬ <0,01 0,1 0,12 ±0.02 0,1 і ±0,01 <0.01
Cd 0,011 ±0,002 0,020 0,034+0,002 0,030+0,003 0,012±0,002
Сахар песок РЬ 0,14+0,02 0,21 0,38+0,04 0,35±0,06 0,16+0,02
cd <0,002 0,11 0,11+0,03 0,10±0.03 <0,002
Лузга рисовая ‘ РЬ 0,-36±0,02 0,74 1,47+0,06 1,26±0,08 0,34+0,02
Cd 0,036 ±0,ом 0,081 © СО н- © о ю rit. «0:12±0^02^ t 0,037±0,004
И2П СҐІ
.. &ІГППІ
Л
1. БаЫ
t Jj
■і. Fa:- ul
rj
1. К и p[ ■ I
. 'V ( ft. ТІ
:s к
О.м. КСI
ЛГ^'АЗнглігі ■ 1
•InTtoj
цессе ти
nWKft&bl
■о. Так:
:гіестБ і
ми: нългг
'JKLT.pL'DI
ипс.-кк. очсрщіь,
МП (I -jfі. ТіГ'ірЗг ri
рокі'1 ?и
LUJtpssrj]
срїдсгн. лрпцесхя KlJK с.
---у ft f
ринссчи ми^чслр ніг? і.2-1 У0ШІІ! и закатал)
чй(
HDllL-IH lA VI If «ІКиІСІ
3ylv: лрі
[ІСІШД Ji pn KCT-vN
дкскс
"Є.М f'A .v upai'juo
•jcp^w С I ки pt ^ ji: у"ір нгнрл. ~.\ можно і фирлу $
рассчл'ч
U ULVi. OX
ЛИТЕРАТУРА
1. Stephen S.C., Ottaway J.M., Littlejohn D. / / Fresenius Z. Anal. Chem. — 1987. — 328. — P. 347.
2. Satake K., Uehiro T. / / Analyst. — 1985. — 110. — P. 1165-1168. ,
3. Fagioli F. // Kem. Korol. — 1989. — 69. — № 1-2. — P. 206.
4. Fagioli F., Landi S., Locatelli C., Righini F., Settimo R.
/ / J. Anal. At. Spectrom. — 1990. — 5. — P. 519-522.
5. Бурылин М.Ю., Темердашев З.А. / / Журн. аналит. химии. — 1999. — 54. — № 4. — С. 391-39/'.
6.
7.
8.
Buriylin M.Yu., Temerdashev Z.A. / / 4th Russian-German-Ukrainian Analytical Symposium. Sofrino. Russia. February 25 — March 3. 1996. — P. 20-25.
Buriylin M.Yu., Temerdashev Z.A. Modern Aspects of Analytical Chemistry / H.-M. Kuss, U. Telgheder. — Aachen: Mainz, 1997. — P. 44-51.
Представление результатов химического анализа (рекомендации IUPAC 1994 г.) // Журн. аналит. химии. —
1998. — 53.
№ 9.
С. 999.
УНПК ’’Аналит”
Кафедра аналитической химии
Поступила 25.02.2000 г.
664.002.612:543.253
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНАЛИЗАТОРА ВА-5
З.А. ТЕМЕРДАШЕВ, С.А. ЛИТВИНОВ, Т.Г. ЦЮПКО, О.Б. ВОРОНОВА
Кубанский государственный университет
Вольтамперометрические методы анализа в процессе технологического контроля и сертификации пищевых продуктов занимают приоритетное место. Такое положение объясняется рядом преимуществ этих методов по сравнению с конкурентными: высокой чувствительностью, селективностью и экспрессностью анализа, экологической безопасностью, универсальностью и, не в последнюю очередь, относительно низкой стоимостью требуемого оборудования и реагентов [1]. В связи с этим возрастает потребность в современном вольтампе-рометрическом аналитическом оборудовании, расширяется спектр задач по автоматизации анализа. Современная вольтамперометрическая система подразумевает набор аппаратных и программных средств, обеспечивающих полную автоматизацию процесса анализа.
Как следствие, все более широкое распространение получают электрохимические вольтамперометрические системы, обладающие возможностью микропроцессорного или программного управления [2-4]. При анализе архитектуры таких систем можно выделить две основные концепции. Первая заключается в том, что ядром вольтамперометри-ческой станции является автономный прибор, имеющий встроенный микропроцессор, свою панель управления и средства отображения информации. Этот прибор может комплектоваться рядом периферийных устройств, предназначенных для расширения аналитических возможностей системы: устройством пробоподготовки, модулем вращающегося дискового электрода, предварительным усилителем для регистрации малых токов и т.п. Как правило, такой прибор подразумевает наличие интерфейса для передачи данных внешним компьютерам с целью хранения или дальнейшей обработки и в ряде случаев допускает подключение внешних устройств отображения информации — принтера, дисплея. В качестве примера таких систем можно привести швейцарские модели 646, 746 фирмы Ме^оИт или отечественный АВС-1 фирмы ’’Вольта” (Санкт-Петербург) [5]. Преимуществами рассматриваемой концепции является возможность оптимизации применяемого вычислительно-
го оборудования и программных решений под задачи электрохимического анализа. Особенно эффективно эти преимущества проявляются при автоматизации серий рутинных анализов по отработанным стандартным методикам.
Вторая концепция вольтамперометрического приборостроения заключается в использовании стандартной управляющей персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) как средства управления процессом анализа. В этом случае вольтамперометрический анализатор содержит набор устройств, управляемых с ПЭВМ посредством интерфейса. Для организации интерфейса также может служить встроенный в анализатор микропроцессор, в функции которого, кроме обмена данными, входит управление устройствами анализатора. В ПЭВМ загружается управляющая программа, обеспечивающая управление ходом анализа, преобразование и представление вольтамперо-метрических данных, определение аналитических сигналов, расчет концентраций определяемых веществ, ведение баз данных параметров и результатов анализов. Такое техническое решение позволяет разработчику использовать широкий спектр программных возможностей современной ПЭВМ по обработке и представлению данных: эргономичный графический интерфейс, пакеты математической обработки и графического представления данных, средства редактирования, системы управления базами данных, возможность работы в многозадачном режиме. Кроме того, к преимуществам этих систем относится возможность гибкой программной модификации алгоритмов анализа. В качестве примеров подобных систем можно привести модель GAT-TEA 4000 фирмы Gamma Analysen Technic (Германия) или российский ТА-1 фирмы ’’Техноаналит” (Томск).
При разработке вольтамперометрического анализатора ВА-5 (УНПК ’’Аналит”, КубГУ) авторы пошли по пути объединения описанных выше концепций, применив для управления анализатором встроенную микроЭВМ [3]. МикроЭВМ, имеющая собственное ОЗУ программ, обеспечивает выполнение алгоритма анализа в автономном режиме в соответствии с программным модулем, загружаемым с внешней ПЭВМ через стандартный последовательный интерфейс. С одной стороны, такая организация системы позволяет оптимизиро-
