含氟牙膏中氟离子的测定及分析.doc
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1、萌芽杯科技大赛参赛作品含氟牙膏中氟离子的测定及分析摘要:本文通过查阅文献,总结了含氟牙膏的配方组成、生产工艺以及氟的防龋原理及其作用,并对含氟牙膏中氟离子进行测定,对含氟牙膏的利弊进行了探讨,分析了如何正确选择使用含氟牙膏,而且做了关于含氟牙膏的问卷调查,阐述了当前人们对含氟牙膏的认识。最后对含氟牙膏的市场前景进行预测和展望。参赛人员:樊学峰 姚元含氟牙膏中氟离子的测定及分析材料0503 樊学峰 姚元摘要:本文通过查阅文献,总结了含氟牙膏的配方组成、生产工艺以及氟的防龋原理及其作用,并对含氟牙膏中氟离子进行测定,对含氟牙膏的利弊进行了探讨,分析了如何正确选择使用含氟牙膏,而且做了关于含氟牙膏的
2、问卷调查,阐述了当前人们对含氟牙膏的认识。最后对含氟牙膏的市场前景进行预测和展望。关键词:含氟牙膏,氟化钠,单氟磷酸钠,防龋。前言随着人们生活水平的提高,牙膏已成为人们日常生活中不可缺少的用品,纵览牙膏市场,尽管牙膏品牌繁多,但其中含氟牙膏一直处于市场的主导位置。含氟牙膏对龋齿的预防作用早在50多年前就已经过研究得到了肯定。但是最近在网上、报纸上开始沸沸扬扬地讨论起关于含氟牙膏话题:不正确使用含氟牙膏是否影响健康;儿童该不该使用含氟牙膏;国内生产的某些含氟牙膏是否严重超标等等。因此,我们科技小组对市场上常见的几种含氟牙膏含氟量进行测定,同时进行社会调查,希望了解人们是否可以正确使用含氟牙膏及对
3、含氟牙膏防蛀的认识程度。最后总结探讨如何正确选择牙膏以及如何使用含氟牙膏。附:补氟的标准当人体内缺乏氟时会产生龋齿,骨质疏松等病症;如果氟过量则会导致氟斑牙,氟骨症等。因此补氟必须要有一个标准。每天氟最大安全摄入量:715岁:1.92.1mg;成人:3.4mg。牙膏国家标准:GB8372-2001规定:牙膏中含F量应在0.04%0.15%之间。水中含F量一般为:0.51.0mg/L,相当于每天氟最大安全摄入量(715岁:1.92.1mg;成人:3.4mg)。因此专家建议在高氟区中居住的人,6岁以前的儿童最好不要用含氟牙膏刷牙。一含氟牙膏的配方及生产工艺牙膏在我国口腔内科学称之为“洁牙剂”,美国
4、牙科协会给牙膏的简明定义是“牙膏是和牙刷一起用于洗净牙齿表面的一种物质”。1含氟牙膏的配方组成分类结构成分主要功能代表性原料含量范围基料研磨剂与牙刷配合,通过摩擦作用,有助于清除牙菌膜CaCO3 CaHPO4 CaHPO42H2O Al2O33H2O Ca2P2O7(NaPO3)x MgHPO43H2O 水合SiO21550保湿剂保湿、耐干、分散或溶解其它制剂,有助于制得防腐稳定的牙膏甘油,丙二醇,山梨醇1030起泡剂(表面活性剂)泡沫作用,清洁剂,抑菌作用甲桂基硫酸酯钠盐,用桂酰基氨酸钠,蔗糖脂肪酸酯类0.52.0增稠剂/粘结剂改变牙膏的流变特性和黏度MC,CMC,黄蓍胶,海藻酸盐约1.0防
5、腐剂抑菌作用,增加牙膏稳定性对羟基苯甲酸酯类0.10.5增味剂甜味剂改善口感和味道糖精,甘草酸盐0.050.2香料改善口感和味道,口腔留下愉快,清新,凉快的感觉1薄荷醇,1香芥酮,茴香脑,冬青油1.01.5功能添加剂着色剂赋色食用色素适量缓蚀剂防止对铝牙膏管腐蚀作用硅酸钠,磷酸氢钠适量防龋剂减少或预防龋齿氟化钠,氟化亚锡,SMFP约0.001防牙菌斑和牙龈炎化合物预防牙齿疾病,牙质强化,杀菌作用2,4,4-三氯-2-羟基二苯醚,ZCT+T,CPC等适量抗牙石剂控制牙石形成焦磷酸盐,磷酸化多羟基化合物,聚丙烯酰胺高聚物适量消炎剂消炎作用二氢胆甾醇,尿囊素,甘草甜素,甘菌环适量祛臭剂除口臭叶绿素铜
6、钠适量去离子水介质,溶解作用去离子水加至100.02.含氟牙膏的生产工艺真空制膏是在真空下进行加工制膏,是当今国内外牙膏制造工艺普遍采用的先进工艺与制备。真空制膏工艺目前在国内有两种方法,一种是分步制膏;另一种是一步法制膏。胶粘剂润湿剂水溶助剂净水胶粘剂润湿剂净水摩擦剂辅助剂真空制膏制胶胶水粉料液斗香料洗涤剂净水真空系统空压废汽水膏体水汽水溶助剂真空制膏工艺流程图牙膏的质量指标,牙膏的净量允许要求(以每支净重计算)1001.5;1001.0g,总氟量/(mg/kg)1500(适用于含F牙膏),我国化妆品将F列为限用物质,规定牙膏中含可溶性氟,游离F量/(mg/kg)400。F量最大浓度不行超过
7、0.15%。二含氟牙膏中氟离子的作用及测定1945年美国首先采用在牙膏中加入NaF(氟化钠),生产出了氟化钠牙膏,这可以说是世界上第一支含氟牙膏。由于当时牙膏中所采用的磨料不太恰当,而加入的氟化物与碳酸钙起了化学反应,生成了不溶性氟化钙。所以很多的临床报告都表明含氟牙膏的防龋效果不理想。后来,科学家们经过反复不断地实验,发现用一种新型磨料焦磷酸钙(Ca2P2O3)代替碳酸钙,就可避免与氟离子的化学反应。不久美国的一家公司研制出一种新的氟化物单氟磷酸钠(Na2PO3F),长期的临床试验表明其具有良好的防龋效果。1.含氟牙膏的防龋齿机理龋齿俗称“虫牙”或“虫蚀牙”,是一种常见的口腔疾病,它与心血管
8、疾病、癌症一起构成了危害人类健康的三大疾病。坚持使用含氟牙膏刷牙,能起到一定防龋的作用。(1)龋齿的成因:龋齿的发生与多种因素有关,如营养、体质、口腔卫生等,其中细菌的存在是龋齿发生必不可少的重要条件。口腔内的细菌一般有链球菌、乳酸杆菌等,它们能将口腔中残留的碳水化合物发酵产生乳酸。由于细菌可在牙齿表面形成一层粘附性的膜齿斑(或称菌斑),使其制造的有机酸能较长时间的跟牙齿表面密切接触,这样就可以使牙釉中的一种矿物质羟(基)磷石灰被酸溶解,生成磷酸氢根离子和钙离子,即反应生成的离子由牙齿向外扩散,最终被唾液冲走。这样,由于矿物质的流失,造成牙齿硬组织出现白斑、软化、缺损,最终龋洞形成,并由牙表面
9、向牙骨质深入,甚至危及牙髓质。(2)含氟牙膏的防龋作用:含氟牙膏中含有一定量的负离子,它能被牙齿表面羟磷石灰吸附,形成氟磷石灰,即研究证实,F离子比起较大的OH,离子在磷石灰晶体结构里更匹配,所以夫磷石灰比羟磷石灰更坚硬、质密,它能抗酸性腐蚀,抑制嗜酸细菌的活性,并拮抗某些酶对牙齿的不利影响,发挥防龋作用。临床观察还表明,含氟牙膏能通过沉积夫磷石灰使白斑再矿化。所以含氟牙膏有一定的防龋作用。2含氟牙膏中氟离子的测定经研究表明,含氟牙膏中的氟离子主要以三种形式存在,即游离氟、可溶氟和总氟。本实验主要对这三种氟离子进行测定。(1)游离氟和可溶氟的测定1.1.主要仪器与用具 (1)离子选择电极 (2
10、)甘汞参比电极 (3)离心机1.2.试剂 (1)盐酸溶液 c(HCl)=4mol/L(2)氢氧化钠溶液 c(NaOH)=4mol/L(3)氢氧化钾溶液 c(KOH)=2mol/L(4)柠檬酸盐缓冲液 100g柠檬酸三钠,60ml冰乙酸,60g氯化钠,30g氢氧化钠,用水溶解,并调节PH=5.05.5,用水稀释至1000ml。(5)氟离子标准溶液 精确称取0.1105g基准夫化钠(105干燥2h)用去离子水溶解并定容至500ml,摇匀,贮存于聚乙烯塑料瓶内备用。该溶液浓度100mg/kg1.3.样品制备 任取试样牙膏一支,从中精称样品20g(准确至0.0001g)置于50ml塑料烧杯中,逐渐加入
11、去离子水搅拌使溶解,转移至100ml容瓶中,稀释至刻度,摇匀,分别倒入二个具有刻度的10ml离心管中,使其重量相等,在离心机(2000r/min)中离心30min,冷却至室温,使上清液用于分析游离氟、可溶性氟,悬浮液用于分析总氟浓度。1.4.标准曲线绘制精确吸取0.5,1.0,1.5,2.0,2.5ml氟离子标准溶液,分别移入五个50ml容量瓶中,各吸入柠檬酸盐缓冲液5ml,用去离水稀释至刻度,然后逐个转入50ml塑料烧杯中,在磁力搅拌下测量电位值E,记录并绘制E-lgc标准曲线。1.5.游离氟的测定吸取上清液10ml置于50ml容量瓶中,加柠檬酸盐缓冲液5ml,用去离子水稀释至刻度,转入50
12、ml塑料烧杯中,在磁力搅拌下测量电位值,在标准曲线上查出其相应的氟含量,从而计算出游离氟浓度。1.6.可溶性氟的测定吸取0.5ml上清液,转入到2ml微型离心管中,加0.7ml 4mol/LHCl,离心管加盖,50水浴10min,移至50ml容量瓶中,加入0.7ml 4mol/LNaOH中和,再加5ml柠檬酸盐缓冲液,用去离子水稀释至刻度,转入50ml烧杯中,搅拌测其电位值,从标准曲线上查出其相应的氟含量,从而计算可溶性氟浓含量。(2)总氟的测定2.1.主要试剂和仪器试剂:氟化物标准贮备液:1000ug/ml的标准氟溶液。氟标准应用液:取1000ug/ml标准氟溶液100ml,放于100ml容
13、量瓶中,用去离子水稀释至刻度。然后,将氟标准应用液分别用去离子水稀释成1.8ug/ml,18ug/ml和180ug/ml三种浓度的氟溶液。总离子强度调节缓冲溶液:取氯化钠58g,柠檬酸三钠12g,冰乙酸57ml,溶于800ml去离子水中,加入6mol/l氢氧化钠调节PH值在5.005.50之间,然后加水定容至1000ml。2mol/l高氯酸溶液的配制:取高氯酸原液82ml,放于已盛有少量去离子水的500ml容量瓶中,加水定容至刻度。仪器:PXSL-216离子分析仪,PF-1氟离子选择电极,离心机,电磁力搅拌器。2.2.实验方法制作标准曲线:取1.8ug/ml,18ug/ml和180ug/ml三
14、种浓度的氟溶液各5ml,分别置于3个烧杯中,再各加入45ml缓冲溶液,得到1.8ug/ml,18ug/ml和180ug/ml三种浓度的氟溶液,将饱和甘汞电极和氟离子选择电极插入溶液,电磁搅拌器轻轻搅动4min,待计数稳定后,记录电位数,准确至0.1mv,同时记录测定时的温度(标准溶液与样品应在同一温度下测定),以柠檬酸钠缓冲溶液为空白溶液,由稀到高浓度测,每个浓度至少测两次,直到两次读数之差小于0.2mv,以E(mv)为纵坐标,logF为横坐标,绘制标准曲线。 牙膏样品分类购买市售四种无氟牙膏,用于氟的回收率测定实验;购买另外四种含氟牙膏,用于总氟测得率测定实验。与牙膏生产厂家联系,询问并记录
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