面粉中滑石粉的X射线衍射分析.docx

文章编号 :100626144 (2006) 0620651204面粉中滑石粉的 x 射线衍射分析王承明 3 1 ,2 , 潘峰1 , 高滢1 , 吴谋成1 ,2(1 . 华中农业大学食品科学技术学院 ; 2 . 农业部食品安全评价重点开放实验室 ,武汉 430070)摘要 :通过四氯化碳分离或高温灰化 , x 射线衍射分析测定面粉中掺入的滑石粉 。其中灰化处理适宜温度为 500750 。该方法简便 、快速 ,灵敏度高 ,样品用量少 ,准确 可靠 ,可推广为检测面粉质量的一种较理想的手段 。关键词 :面粉 ;滑石粉 ; x 射线衍射分析中图分类号 : t g115 . 22 + 2 ; ts207 . 3文献标识码 : a1前言为了改善面粉的观感并增加重量 ,一些生产厂家在其中添加有害健康的廉价滑石粉 。目前滑石粉的分析方法有两类 ,即感官鉴定和化学法 1 - 3 。感官鉴定通过直接观察或灼烧观察 ,其准确性和灵敏度差 ,难于定量 ;化学法是利用部分元素分析间接鉴定滑石粉 ,方法有络合滴定法 、m g 试剂法及 sio2 法 ,测定方 法缺乏准确性 。纯滑石的成分是 mg3 si4 o10 (o h) 2 ,含 31. 72 %mgo 、63. 52 %sio2 、4. 76 % h2 o ,属于单斜晶系 。纯滑 石一般比较少见 ,自然界中常与菱镁矿 、绿泥石 、透闪石 、白云石 、方解石 、石棉等共生或伴生 。因纯滑石的含量和共生物的成分和含量不同 ,根据元素或成分含量鉴定滑石粉具有不确定性 。如滑石和石棉两者主成分 的化学组成相同 ,用普通化学方法无法检定 。因此 ,急需建立一种准确测定面粉中滑石粉的检测方法 。本实验对含滑石粉面粉采用不经处理 、分离面粉或灰化处理后 ,利用滑石粉的晶体特性 ,用 x 射线衍射( xrd) 进行特征分析 。该法简便 、快速 、准确 ,样品用量少 ,为面粉中滑石粉的检测提供了一种较好的手段 。2 实验部分2 . 1 主要仪器及试剂d/ ma x2yb x 射线衍射仪 (日本 , r i ga ku 公司) 。四氯化碳 ,分析纯 (武汉化学试剂厂) ;滑石粉 (市售) ;面粉 (市售) 。2 . 2 实验方法2 . 2 . 1 面粉中滑石粉的分离 参考文献 4 。量取 35 ml 四氯化碳于分液漏斗中 ,加入含滑石粉的面粉 试样 5 g ,轻微机械搅拌 ,静置 2030 mi n ,将浮在液面的面粉取出 ,再将分离漏斗中的四氯化碳和沉淀转 入瓷坩埚内蒸干后 ,置于干燥器中备用 。2 . 2 . 2 x 射线衍射分析 掠射角扫描范围 570,采样间隔 0 . 02 s ,积分时间 0 . 1 s ,狭缝 1 mm ,倍增高 压 846 v , fe 靶型 ,管流 20 ma , 管压 30 kv 。3 结果与讨论3 . 1滑石粉标准物的 xrd 图谱滑石粉 x 射线衍射主要衍射峰的 d 值是定性判断晶体材料种类的依据 ,一般通过衍射特征三强线的收稿日期 : 2006208215修回日期 : 2006209226通讯联系人 : 王承明 ,男 ,博士后 ,副教授 ,硕士生导师 ,主要从事食品化学研究 .651第 6 期王承明等 :面粉中滑石粉的 x 射线衍射分析第 22 卷d 1 %误差可定性判断晶体材料种类 。实验测得滑石粉样品 x 射线衍射衍射峰三强线的 d 值分别为9 . 369 、3 . 119 、4 . 679 ,如图 1 。所用滑石粉标样 x 衍射峰 d 值与国际晶体衍射数据库 ( icdd) 提供滑石m g3 si4 o10 ( o h) 2 ( pd f 图谱号 132558) 的标准值的 x 射线衍射数据吻合 。滑石 :最强的 3 个特征峰标 准d ( i/ i0 ) 为 :9 . 34 (100) 、3 . 116 (100) 、4 . 66 (90) 。标样值在文献对应 d 值的 1 %误差区间内 ,见表 1 。ta ble 1d values of talcd1d2d3d 3dd (1 - 1 % e)d (1 + 1 % e)9 . 3699 . 349 . 2479 . 4333 . 1193 . 1163 . 0853 . 1474 . 6794 . 664 . 6134 . 7073 t he d val ue s of st anda r d sa mple of t alc po wder .3 . 2面粉中滑石粉的直接 xrd 分析配制含 5 % 和 40 %滑石粉的面粉 ,考察不经处理直接 鉴定方法的准确性 ,其 x 射线衍射图分别为图 2 、图 3 。可以看出 ,直接 x 射线衍射法检测面粉中滑石粉时 ,背景衍 射峰较多 ,其中含 5 %滑石粉面粉的背景衍射峰强度大 ,含40 %滑石粉面粉的背景衍射峰强度虽然较弱 ,但只有两个 衍射峰清 晰 可 辨 。并 且 其 两 个 不 同 含 量 的 滑 石 粉 d 值9 . 464和9 . 449均超出 1 %误差范围 ,准确性欠佳 ,因此其 x衍射测定前必须除去面粉底物 ,但不经分离面粉也可依此 初步判断滑石粉可能存在 。fig. 1 xrd of talc po wderfig. 2 xrd of f lour conta ining 5 % talc po wderfig. 3xrd of f lour conta in ing 40 % talc po wder3 . 3滑石粉面粉经 ccl4 分离的 xrd 分析目前市面上出售的伪劣面粉中的滑石粉的掺加量通常在 5 %40 %之间 。本实验以较难检测的掺有5 %滑石粉的面粉进行 xrd 分析 ,结果见图 4 。其中作为三强线的 d 值为 9 . 417 、3 . 122 、4 . 690 ,与 icdd滑石的 x 射线衍射数据标准值吻合 。此方法准确性好 ,可 用于面粉中滑石粉的鉴定 。3 . 4滑石粉面粉经灰化后的 xrd 分析3 . 4 . 1滑石粉标样的 xrd 分析实验表明 ,滑石粉与面粉的混和物进行 x 射线衍射分析 ,面粉影响滑石粉的准确 分析 ; 滑石粉面粉经 ccl4 初步分离面粉后可以鉴定滑石粉 ,但 ccl4 是有毒溶剂 ;灰化处理去除滑石粉中的面粉 ,但 高温灰化 ,滑石粉的结构及其 x 射线衍射特征线可能发生变化 ,影响其检测鉴定 。因此 ,实验考察了滑石粉面粉的灰化温度和灰化时间对 x 射线衍射特征线的影响 ,并同时fig. 4xrd of sedimentation isolated f rom f lourconta ining 5 % talc po wder by ccl4 solvent652第 6 期分 析 科 学 学 报第 22 卷利用热重分析和差热分析研究了加热温度和时间对滑石粉标样的影响 。选择加热温度分别为 450 、550 、600 、650 和 700 ,加热时间分别为 1 h 、2 h 、3 h 、4 h 和 5 h 。表 24 列出了不同温度和时间时 滑石粉的 x 衍射特征三强线 d 值的变化 。table 2 d1 values of talc at various temperatures te mp e rat ure ( ) time ( h) 450 550 600 650 750 0123459 . 3699 . 3389 . 4019 . 4019 . 4019 . 3859 . 3699 . 3539 . 3699 . 3539 . 3699 . 3859 . 3699 . 4169 . 4169 . 4169 . 4019 . 3859 . 3699 . 4169 . 4169 . 4019 . 4019 . 3539 . 3699 . 3699 . 3539 . 3539 . 3699 . 369ta ble 3d2 values of talc at various temperaturetemperat ure ( )time ( h)450550600650750012344 . 6794 . 6754 . 6864 . 6904 . 6864 . 6794 . 6794 . 6824 . 6784 . 6744 . 6794 . 6904 . 6904 . 6904 . 6864 . 6794 . 6904 . 6904 . 6904 . 6864 . 6794 . 6794 . 6754 . 6754 . 679 5 4 . 682 4 . 682 4 . 682 4 . 675 4 . 679 ta ble 4 d3 values of talc at various temperature te mp e rat ure ( ) time ( h) 450 550 600 650 750 012343 . 1193 . 1163 . 1203 . 1223 . 1123 . 1193 . 1173 . 1193 . 1173 . 1173 . 1193 . 1223 . 1223 . 1223 . 1203 . 1193 . 1223 . 1243 . 1223 . 1203 . 1193 . 1193 . 1153 . 1153 . 117 5 3 . 119 3 . 117 3 . 119 3 . 115 3 . 117 由表 2 、3 、4 可知 ,在 5 个温度段分别经过 5 个时间段的高温灰化后 ,滑石粉标样的 x 射线衍射图谱三强线的 d 值均与 icdd 对应标准值吻合 ,误差在标准值的 1 % 范围 。表明在实验条件下对滑石粉进行 高温灰化不会对滑石粉的分子结构造成变化 。此方法准确性好 ,且不会污染环境和影响操作人员健康 。3 . 4 . 2 含滑石粉面粉样品灰化后的 xrd 鉴定 上述数据说明 ,经 450750 ,15 h 高温处理滑石粉 标样 ,不改变滑石粉 x 射线衍射特征 。然而在面粉中滑石粉的存在影响其 x 射线衍射分析的准确性 ,必 须去除其中的面粉 ,以消除干扰 。因此滑石粉面粉的灰化处理需要选择去除面粉的灰化温度和时间条件 。从灰化效果来看 ,500 以下灰化不彻底 ,因而选用 500750 温度灰化滑石粉面粉 。以 550 灰化去除面粉为例 ,实验结果显示 ,灰化 2 h 即可 ( 见图 5) 。其衍射特征三强 线的 d 值为 9 . 385 、3. 119 、4. 682 ,均与 icdd 对应标准值吻合 ,误差小于 1 % ,说明 550 灰化 2h 后的滑石粉样品适 合 xrd 鉴定 。3 . 5 面粉中滑石粉的定量分析含滑石粉面粉经四氯化碳分离 ,仍有部分滑石粉残留于面粉中 ,直接计算滑石粉含量时会造成滑石粉的定量误差 。滑石粉面粉样品加入定量内标 ,经过灰化去除面粉 ,fig. 5 xrd of f lour conta ining 5 % talc po wder af2ter heated at 550 f or 2 hours653第 6 期王承明等 :面粉中滑石粉的 x 射线衍射分析第 22 卷可以较准确地计算出滑石粉含量 。参考文献 : 1 gu o guang2mei (郭光美) , wa n g yun2qing (王云清) . foo d re search and develop ent (食品研究与开发) j ,2000 ,2 :40 . 2 xu e xiao2li (薛笑莉) , z ho u j i (周 激) . sha ngxi chemical engineering (山西化工) j ,2003 ,2 :33 . 3 z ha n g l i2ho ng (张丽红) . shangxi preventio n medicine (山西预防医学) j ,2002 ,1 :42 4 gb/ t 5505285 . insp ectio n of grain and oil seeds met ho ds fo r deter minatio n of a sh co ntent (粮食 、油料检验灰分测定 法) s . 5 gb/ t 5508285 . insp ectio n of grain a nd oil seeds met ho ds fo r deter mi natio n of sa nd co ntent of flo ur s (粮食 、油料检验 粉类含砂量测定法) s .x2ra y d if f ract ion analysis of talc po wder in fl ourwa n g che ng2mi ng 3 1 ,2 ,pa n fe n g1 , ga o yi ng1 , wu mo u2c he ng1 ,2( 1 . m o a ke y l abo r at o r y o f foo d s a f et y ev a l u at i on ; 2 . col l e g e o f foo d s ci e nce & t ec h nol o g y ,h u a z hon g a g ri c u l t u r al u ni v e rs i t y , w u h a n 430070)abstract : talc po w de r i n f lo ur wa s det e r mi ne d by x2ra y diff ractio n a nal ysi s ( xrd ) af t er i solatio n of f lo ur wit h ca r bo n t et rachlo ri de o r ci ne ratio n at high t e mp erat ure f ro m 500 to 750 . the met ho dswe re si mp le , rapi d , relia ble a nd ca n be u se d fo r t he mea sure me nt of t alc po w de r i n f lo ur .key words : flo ur ; talc po w der ; x2ray diff ractio n a nal ysi s仪器信息网全新推出仪器行业一站式培训服务仪器信息网 6 月份大改版后推出了全新的培训栏目 ( ht tp :/ /