CN102914535A

CN102914535A - 分离检测食品中纳米二氧化硅的方法

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Publication number: CN102914535A
Application number: CN2012103955778A
Authority: CN
Inventors: 王海芳; 成斌; 陈欣欣; 杨怡新; 马辛; 陈�胜; 曹傲能
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明公开了一种分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，针对含有二氧化硅添加剂的典型食品样品，采用不同的前处理过程将二氧化硅溶出，利用离心使二氧化硅富集，使用有机溶剂清洗分离出的二氧化硅，然后通过透射电子显微镜观察和确定纳米二氧化硅的存在。同时对分离得到的纳米二氧化硅进行全面表征，利用扫描电子显微镜、X射线能谱图等全面表征纳米颗粒的基本信息，利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定二氧化硅的总含量。本发明分离操作简单，能高效地分离出食品中的纳米二氧化硅颗粒并适用于多种食品中纳米二氧化硅的检测，为纳米产品的标示和安全性评价提供基本数据。

Description

分离检测食品中纳米二氧化硅的方法

技术领域

本发明涉及一种分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，是一种纳米尺寸食品添加剂的检测分析方法。属于纳米分析化学和纳米无机材料领域。

背景技术

随着21世纪纳米技术的迅猛发展，纳米材料的应用已涉及到食品、药品、涂料、塑料、催化剂、电子产品等领域。越来越多的纳米产品使得消费者接触纳米材料的机会大大增加。研究发现纳米材料具有一定的负面效应，因此人们对于纳米产品的安全性心存疑虑。为了公众健康和纳米技术健康可持续的发展，分析检测相关产品中的纳米材料并对其进行安全评价现已十分必要。

近年来，纳米技术在食品产业中的应用快速发展，纳米材料被用于添加到食品包装袋中，提高食品的保鲜作用。同时部分传统的食品添加剂，比如作为抗结剂的二氧化硅，由于制造工艺改进颗粒的粒度也达到了纳米尺度。人体通过食品摄入纳米材料的可能性不断增大。因而科研人员和政府相关部门开始关注如何对食品中的纳米材料进行定性定量分析，对食品中纳米颗粒进行标示，同时评估人群暴露水平，进行风险评估和安全性评价。在此基础上相关管理部分可以知道制定法规，规范纳米产品的生产、标示和消费。但是由于食品基质复杂，食品中的纳米材料含量低，如何从食品中分离出人为添加的纳米材料并进行分析检测是该领域的一大难点。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种分离检测食品中纳米二氧化硅的方法。分离过程操作简单，能高效地分离食品中的纳米二氧化硅颗粒，方法的适用性好，可以用于多种食品样品。此外，还给出了完整的食品样品中的纳米二氧化硅的定性与定量表征，为今后纳米产品的标示和安全性评价提供基本数据。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，包括如下步骤：

1）从食品样品中分离出纳米二氧化硅颗粒；

2）对步骤1）分离出的二氧化硅颗粒进行消解，定容，利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定硅元素含量，并换算出二氧化硅总量，

3）然后，将步骤1）分离出的纳米二氧化硅颗粒利用透射电子显微镜观察颗粒形貌及粒径；

4）与步骤3）同时，对从步骤1）中获得的纳米二氧化硅进行定性和定量的全面表征，即为：

ⅰ）将步骤1）分离出的二氧化硅颗粒利用扫描电子显微镜对其形貌、尺寸及表面进行表征；

ii）利用高分辨率透射电子电镜确认步骤1）分离出的纳米二氧化硅的元素组成；

作为本发明的具体化技术方案，上述步骤1）中从食品样品中分离出纳米二氧化硅颗粒的过程包括如下步骤：

a）将步骤1）中的食品样品采用前处理过程将二氧化硅溶出，获得透明溶液；

b）然后，将步骤a）中溶解出的透明溶液倒入离心管中，离心后收集沉淀物；

c）而后，将步骤b）中的沉淀物用清洗液清洗、干燥，分离出二氧化硅颗粒。

本发明的技术方案中的步骤c）中的清洗液优选为去离子水、丙酮、无水乙醇和乙酸的不同组合。

作为本发明的第一种优选技术方案：

步骤1）中的食品样品为直接液体饮料样品；

步骤c）具体为，将步骤b）中的沉淀物用去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用乙酸清洗两次，而后进行冻干，即可从直接液体饮料中分离出二氧化硅。

作为本发明的第二种优选技术方案：

步骤1）中的食品样品为速溶冲剂样品；

步骤c）具体为，将步骤b）中的沉淀物用去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用乙酸清洗一次，还用无水乙醇清洗一次，而后进行冻干，即可从速溶冲剂样品中分离出二氧化硅。

作为本发明的第三种优选技术方案：

步骤1）中的食品样品为膨化食品样品；

步骤c）具体为，将步骤b）中的沉淀物去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用无水乙醇清洗一次，再用乙酸清洗两次,而后进行冻干，即可从膨化食品中分离出二氧化硅。

作为本发明上述技术方案的进一步优选技术方案

Figure 2012103955778100002DEST_PATH_IMAGE002

，在上述步骤a）中，前处理过程对于三种不同类型样品分别有不同处理方法：

一. 对于直接液体饮料样品可以直接用清洗试剂进行清洗。

二. 对于速溶冲剂样品先用去离子水在100摄氏度左右将其彻底溶解。

三. 对于膨化食品样品用浓硝酸在120摄氏度左右将其消解完全。

作为本发明上述技术方案的进一步优选技术方案

Figure 2012103955778100002DEST_PATH_IMAGE004

，在步骤2）中，以浓硝酸和40%氢氟酸和硼酸的消解体系，190°C的消解温度，在微波消解仪上消解步骤1）分离出得二氧化硅，消解完全后用2%稀硝酸定容。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明分离食品中纳米二氧化硅的方法的操作手段简单，能高效的分离出食品中的纳米二氧化硅颗粒，方法的适用性好，可以用于多种食品样品。同时以一种食品样品为例，提供了纳米颗粒全面分析表征的方案。该方法完整的对食品样品中的纳米材料进行了定性与定量表征，为今后纳米产品的标示和安全性评价提供基本数据。

附图说明

图1是本发明实施例一从3种直接液体饮料中分离出的纳米二氧化硅的透射电子显微镜照片。

图2是本发明实施例一从1种直接液体饮料中分离出的纳米二氧化硅的扫描电子显微镜照片。

图3是本发明实施例一从1种直接液体饮料中分离出的纳米二氧化硅的高分辨率透射电子显微镜图与 X射线能谱图。

图4是本发明实施例二从6种速溶冲剂中分离出的纳米二氧化硅的透射电子显微镜照片。

图5是本发明实施例三从3种膨化食品中分离出的纳米二氧化硅的透射电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

参见图1～图3，一种分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，包括如下步骤：

1）从食品样品中分离出纳米二氧化硅颗粒；

ⅱ）利用高分辨率透射电子电镜确认步骤1）分离出的纳米二氧化硅的元素组成，

本实施例利用一种简便易行的方法，从食品样品中分离出二氧化硅颗粒，利用离心的方法达到富集二氧化硅的目的，使用有机溶剂清洗分离出的二氧化硅，并利用电子显微镜技术确认了纳米颗粒的存在；同时对样品中的纳米二氧化硅进行全面的定性与定量表征分析，利用多种技术提供了纳米二氧化硅的形貌、化学成分和含量等参数，为其产品标示和安全性评价提供了基本信息。本实施例分离食品中纳米二氧化硅的方法操作手段简单，能高效地分离出食品中的纳米二氧化硅颗粒，方法的适用性好，可以用于多种食品样品。

在本实施例中，步骤1）中从食品样品中分离出纳米二氧化硅颗粒的过程包括如下步骤：

在本实施例中，针对抽样的食品样品采用不同的前处理过程将二氧化硅溶出，把溶解出的透明溶液倒入离心管中，离心后收集沉淀，沉淀用清洗液清洗后利用透射电子显微镜观察分离出得纳米二氧化硅，并通过高分辨率透射电子电镜确定纳米二氧化硅的化学成分。本实施例分离操作手段简单，能高效的分离出食品中的纳米二氧化硅颗粒，方法的适用性好，可以用于多种食品样品。

在本实施例中，步骤c）中的清洗液为去离子水、丙酮、无水乙醇和乙酸不同组合。在本实施例中，针对抽样的食品样品采用不同的前处理过程将二氧化硅溶出，把溶解出的透明溶液倒入离心管中，离心后收集沉淀，沉淀用去离子水、丙酮、无水乙醇、乙酸清洗后利用透射电子显微镜观察分离出得纳米二氧化硅，并通过高分辨率透射电子电镜确定纳米二氧化硅的化学成分。

在本实施例中，具体为：

步骤1）中的食品样品为直接液体饮料样品；

本实施例以直接液体饮料样品为例，提供了纳米二氧化硅颗粒全面分析表征的方案。取10ml液体样品倒入离心管中，以21000 g离心15分钟。离心后收集沉淀，沉淀用去离子水清洗一次、丙酮清洗一次、乙酸清洗两次后，冻干得到从直接液体饮料中分离出的二氧化硅。将分离出的二氧化硅用分散剂分散，滴在碳镀支持膜上，利用透射电子电镜观察，对其他种类的液体饮料采用相同的处理方法，如图1所示。同时还将分离出的二氧化硅用分散剂重新分散，滴在硅片上，利用扫描电子显微镜对其进行表征，如图2所示；利用高分辨率透射电子电镜确认分离出的纳米二氧化硅的元素组成，如图3所示。

在本实施例中，对直接液体饮料进行抽样检测分析，对其中的二氧化硅进行全面表征，利用扫描电子显微镜、纳米颗粒追踪技术、X射线能谱图等全面表征纳米颗粒的基本信息。同时利用电感耦合等离子体发射光谱仪测定二氧化硅的总含量。

实施例二：

本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于：

在本实施例中，参见图4，具体为：

步骤1）中的食品样品为速溶冲剂样品；前处理过程是将速溶冲剂样品先用去离子水在100摄氏度左右将其彻底溶解。

步骤c）具体为，将步骤b）中的沉淀物用去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用乙酸清洗一次，还用无水乙醇清洗一次，而后进行冻干，即可从速溶冲剂中分离出二氧化硅。

将少量速溶冲剂粉体用20 ml去离子水在100摄氏度下完全溶解，将溶解出的溶液倒入离心管中，以21000 g离心15分钟。离心后收集沉淀，沉淀用去离子水清洗一次、丙酮清洗一次、乙酸清洗一次，无水乙醇清洗一次后，冻干得到从速溶冲剂中分离出的二氧化硅，将二氧化硅用分散剂分散，滴在碳镀支持膜上，利用透射电子电镜观察，对其他品牌速溶冲剂采用相同的处理方法。

实施例三：

本实施例与前述实施例的技术方案基本相同，不同之处在于：

在本实施例中，参见图5，具体为：

步骤1）中的食品样品为膨化食品样品；其前处理过程是将样品用浓硝酸在120摄氏度左右将其消解完全。

步骤c）具体为，将步骤b）中的沉淀物去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用无水乙醇清洗一次，后用乙酸清洗两次,而后进行冻干，即可从膨化食品中分离出二氧化硅。

将一定量膨化食品用20ml浓硝酸在120摄氏度下完全消解，固体消解完全后将溶液倒入离心管中，以21000g离心15分钟。离心后收集沉淀，沉淀用去离子水清洗一次、丙酮清洗一次、无水乙醇清洗一次，后用乙酸清洗两次,而后冻干得到从膨化食品中分离出的二氧化硅，将二氧化硅用分散剂分散，滴在碳镀支持膜上，利用透射电子电镜观察。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明分离食品中纳米二氧化硅的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）从食品样品中分离出纳米二氧化硅颗粒；

2）对步骤1）分离出的纳米二氧化硅颗粒进行消解，定容，利用电感耦合离子体发射光谱仪测定硅元素含量，并换算出二氧化硅总量，

3）将步骤1）分离出的纳米二氧化硅颗粒利用透射电子显微镜观察颗粒形貌及粒径；

ⅰ）将步骤1）分离出的纳米二氧化硅颗粒利用扫描电子显微镜对其形貌、尺寸及表面进行表征；

ⅱ）利用高分辨率透射电子电镜确认步骤1）分离出的纳米二氧化硅的元素组成。

2.根据权利要求1所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：所述步骤1）中从食品样品中分离出纳米二氧化硅颗粒的过程包括如下步骤：

a）将所述步骤1）中的食品样品采用前处理过程将二氧化硅溶出，获得透明溶液；

b）然后，将所述步骤a）中溶解出的透明溶液倒入离心管中，离心后收集沉淀物；

c）而后，将所述步骤b）中的沉淀物用清洗液清洗、干燥，分离出纳米二氧化硅颗粒。

3.根据权利要求2所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：所述步骤c）中的清洗液为去离子水、丙酮、无水乙醇和乙酸的不同组合。

4.根据权利要求3所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：

所述步骤1）中的食品样品为直接液体饮料样品；

所述步骤c）具体为，将所述步骤b）中的沉淀物用去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用乙酸清洗两次，而后进行冻干，即可从直接液体饮料中分离出二氧化硅。

5.根据权利要求3所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：

所述步骤1）中的食品样品为速溶冲剂样品；

所述步骤c）具体为，将所述步骤b）中的沉淀物用去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用乙酸清洗一次，还用无水乙醇清洗一次，而后进行冻干，即可从速溶冲剂中分离出二氧化硅。

6.根据权利要求3所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：

所述步骤1）中的食品样品为膨化食品样品；

所述步骤c）具体为，将所述步骤b）中的沉淀物去离子水清洗一次，然后用丙酮清洗一次，再用无水乙醇清洗一次，再用乙酸清洗两次,而后进行冻干，即可从膨化食品中分离出二氧化硅。

7.根据权利要求2～6中任意一项所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：在所述步骤a）中，所述前处理过程采用去离子水或者浓硝酸将食品样品完全溶解，使二氧化硅被溶出。

8.根据权利要求1～6中任意一项所述的分离检测食品中纳米二氧化硅的方法，其特征在于：在所述步骤2）中，以浓硝酸和40%氢氟酸和硼酸的消解体系，190°C的消解温度，在微波消解仪上消解所述步骤1）分离出得二氧化硅，消解完全后用2%稀硝酸定容。