Определение наличия тяжелых металлов в продуктах питания

Опубликовано: 05.09.2018

В консервах в процессе производства и во время их хранения в жестяной таре могут накапливаться соединения олова и свинца.

В пищевых продуктах металлы образуют ряд соединений с углеводами, белками, жирами, органическими кислотами и другими составными частями консервов. Для определения содержания металлов необходимо разрушить органическую часть консервов. Ниже описана наиболее распространенная методика определения олова и свинца.

Стандартный метод определения олова.

Стандарты на готовую продукцию определяют нормы содержания олова в консервах. Количество олова зависит от химического состава консервов, качества жести, длительности стерилизации, времени и условий хранения продукции в жестяной таре. Лаборатория завода определяет количество олова при расфасовке консервов в жестяную тару два раза: после стерилизации и при отгрузке готовой продукции.

Для определения олова применяют объемный метод, основанный на получении в растворе восстановленного олова (двухвалентного) и окисления (перевод в четырехвалентное) его титрованным раствором йода. Навеску в 40 г берут из средней пробы исследуемых консервов, измельчают или растирают в фарфоровой ступке. Из ступки продукт переносят в колбу Кьельдаля емкостью 500-750 мл. Остатки смывают 50 мл 10%-ной азотной кислоты. Чтобы колба не лопнула во время кипячения, добавляют несколько граммов битого стекла, предварительно обработанного серной или азотной кислотой. После отстаивания в течение 10 мин. добавляют отдельными порциями 25 мл крепкой серной кислоты (удельный вес 1,84). Колбу с содержимым ставят на асбестовую сетку и прикрепляют к штативу.

Через капельную воронку, также прикрепленную к штативу, в колбу наливают 150-200 мл крепкой азотной кислоты (удельный вес 1,4). Носик воронки укрепляют так, чтобы капли кислоты падали в колбу Кьельдаля. Из крана воронки должно вытекать 15-20 капель в минуту. Колбу нагревают до кипения. Во время сжигания она наполняется бурыми парами окислов азота. Если содержимое в колбе начинает темнеть, то увеличивают количество азотной кислоты, если же оно становится слабо-бурым или светлым, то количество кислоты уменьшают. Через 20-30 мин. после образования пены, колбу нагревают без асбестовой сетки. Когда жидкость в колбе будет обесцвечена, азотную кислоту не добавляют и жидкость кипятят до появления белых паров сернистого ангидрида.

Контрольный срок кипячения (образование белых паров) 10 мин. Если жидкость остается бесцветной, то минерализацию можно считать законченной. Если же жидкость темнеет, то минерализация продолжается. Добавление азотной кислоты и нагревание необходимо для окисления органических соединений, так как

2HNО3 = Н2О + 2NO + 3O.

Серная кислота необходима для связывания воды и окисления исследуемого продукта

Н2SО4 = H2O + SO2 + O.

В такой среде олово находится также в окисленной форме (четырехвалентное). Олово же должно быть в двухвалентном виде, поэтому прежде всего следует создать условия, чтобы остатки азотной кислоты в колбе не смогли оказывать окисляющее действие. Для этой цели в колбу прибавляют 25 мл насыщенного раствора щавелевокислого аммония. Смесь снова кипятят до появления белых паров. После охлаждения содержимое переносят в коническую колбу емкостью 300 мл, ополаскивают 60 мл воды, добавляя ее в колбу Кьельдаля, и охлаждают. После охлаждения в коническую колбу добавляют 25 мл соляной кислоты (удельный вес 1,18) и 0,5 г алюминиевой пыли или зерна. При действии соляной кислоты на алюминий получим

2Аl + 6НС1 = 2А1С13 + 3Н2.

Водород переводит четырехвалентное олово в двухвалентное

2SnCl4 + 2Н2 = 2SnCl2 + 4НС1.

Чтобы создать условия для сохранения двухвалентного олова, через колбу пропускают углекислый газ (СО2) из баллона или аппарата Киппа. Во время реакции коническую колбу с содержимым подогревают до температуры 60-70°. Во время реакции не должно образовываться металлическое олово.

После охлаждения добавляют из пипетки 25 мл 0,01 н. раствора йода. Свободный йод титруется 0,01 н. раствором гипосульфита. Индикатор - крахмал. Окисление олова происходит по реакции:

SnCl2 + J2 + Н2О = SnOCl2 + 2HJ;

SnOCl2 + 2НС1 = SnCl4 + H2О.

Количество олова в навеске исследуемого продукта определяют, умножая количество вступившего в реакцию йода (по разнице) в миллилитрах на имперический титр олова, равный 0,615 мг (теоретический 0,593 мг). Количество олова рассчитывают в миллиграммах на 1 кг исследуемого продукта.

Определение наличия свинца в продуктах питания.

Для определения свинца берут навеску в 15 г и проводят минерализацию озолением. Сухой остаток обрабатывают 2 мл 10%-ной соляной кислоты, добавляют 3 мл воды и фильтруют через предварительно смоченный водой фильтр в коническую колбу емкостью 100 мл. Чашку, где была соляная кислота, и фильтр промывают 15 мл дистиллированной воды. Если получилось большое количество золы, то выщелачивание повторяют. Раствор в колбе нагревают до 50-60° и в течение 40-50 мин. ведут осаждение сероводородом Н2S. Сероводород, вступая в реакцию с группой тяжелых металлов (свинец, олово, медь и др.), выводит их в осадок, а металлы щелочно-земельной группы сероводород не осаждает. Выпавший осадок сульфидов тяжелых металлов и серы отделяют центрифугированием в пробирке емкостью 10 мл. Осадок сульфидов промывают раствором подкисленной соляной кислоты (НС1 0,5-1%), насыщенным сероводородом. Осадок отделяют от фильтрата и в дальнейшем обрабатывают, подогревая пятью каплями 10%-ного раствора едкого натра, и, добавив 10 мл воды, вновь центрифугируют. При большом содержании серы количество щелочи увеличивают в 2-3 раза. Осадок обрабатывают щелочью и центрифугированием два раза. Эта операция необходима для отделения олова от других сульфидов металлов. Олово в щелочных растворах переходит в растворимые соединения - станнаты.

Реакция идет по уравнению

2SnS + 4NaOH + S = Na2SnО2 + Na2SnS3 + 2H2О.

После фильтрации осадок будет состоять главным образом из сернистых соединений свинца и меди PbS, CuS. Его растворяют в смеси крепких серной и азотной кислот, подогревают до полного удаления паров азотной кислоты. После охлаждения в пробирку добавляют 1-2 мл смеси этилового спирта и воды (50% воды + 50% спирта). Сульфат свинца должен выпасть в осадок PbSО4, а сернокислая медь CuSО4 в воде растворима. Для полного выпадения сульфата свинца смесь отстаивают в течение 30 мин., затем центрифугируют, раствор осторожно сливают, и сульфат свинца растворяют в 1 мл насыщенного раствора уксуснокислого натрия, подкисленного уксусной кислотой. После нагревания добавляют 1 мл воды и фильтруют через фильтр, предварительно смоченный водой. Фильтрат собирают в цилиндр, добавляют до 10 мл дистиллированной воды и перемешивают. Раствор 5 мл из цилиндра переносят в специальную пробирку, добавляют 3 капли 5%-ного раствора двухромовокислого калия и перемешивают. Если в течение 10 мин. появится желтый мутный осадок РbСrО4, значит в исследуемом веществе есть свинец; если жидкость прозрачная, то свинец отсутствует.

Количество свинца определяют следующим путем. Берут из цилиндра 1 мл раствора (после растворения сульфата свинца), оставшегося от пробы на свинец, переносят в плоскодонную пробирку с делениями на 10 мл. В другие три пробирки наливают типовой раствор свинца (0,01; 0,015; 0,02 мг). В последние три пробирки вносят по 0,1 мл, насыщенного раствора уксуснокислого натрия, подкисленного уксусной кислотой. В последующем во все четыре пробирки добавляют дистиллированную воду до объема 10 мл, перемешивают, добавляют 3 капли 5%-ного раствора двухромовокислого калия, снова перемешивают. Все четыре пробирки в продолжение 10 мин. отстаивают. Исследуемую пробирку сравнивают по интенсивности окрашивания (желтый цвет осадка) с пробирками, которые содержат типовые растворы. В исследуемой пробирке и в пробирках с типовыми растворами должно быть одинаковое количество уксуснокислого натрия. Если из навески исследуемого продукта в 15 г получилось 10 мл раствора (уксуснокислого) и из него было взято для определения свинца 2 мл, а испытуемый раствор соответствует типовому, который содержит 0,01 мг свинца, значит в исследуемом веществе содержалось свинца

(0,01∙10∙1000) : (15∙2) = 3,3 мг/кг продукта.