石墨爐原子吸收光譜法檢測大米中鉛和鎘含量的研究

　　摘要：本文通過濕法消解，硝酸和高氯酸混合酸作為消解液，可調電熱板加熱處理大米樣品，石墨爐原子吸收光譜法測定大米中重金屬鉛和鎘的含量。結果表明鉛和鎘分別在0-20.0μg/L和0-2.0μg/L范圍內線性較好，相關系數R2分別為0.9988和0.9978，方法檢出限分別為0.0158 mg/kg、0.0009 mg/kg，7次重復測定的相對標準偏差分別為5.51%和3.49%，加標回收率均在92.4%—102.4%范圍內，本方法易于操作、簡便、結果穩定可靠，可用于大米樣品中鉛和鎘含量的檢測。

　　關鍵詞：濕法消解 原子吸收光譜法 大米 鉛 鎘

　　大米作為人類日常飲食的重要主食之一，是糖類、蛋白質等營養物質的主要來源，它富含鐵、鈣、鋅和維生素等重要微量營養物質[1]。近些年來，隨著生活水平的提高，人們對糧食問題日益關注，不僅注重營養價值，更注重安全問題[2]，而大米中的鉛和鎘是食品安全中重點監督的兩種有毒重金屬。食用鉛、鎘含量超標的大米將會嚴重威脅人類健康，重金屬將富集于人體內，不易被代謝，嚴重時引起基因突變、致畸形、致癌癥等潛伏危害[3-4]。因此，對大米中的鉛、鎘含量的監督檢測有著非常重要的意義。目前，原子吸收光譜法是測定樣品中鉛和鎘含量的常用的分析手段之一，主要分為火焰法和石墨爐法，而石墨爐原子吸收法操作簡單、靈敏度高、檢出限低和準確性好，因此被廣泛應用于食品中重金屬元素含量的測定[5-6]。本實驗采用濕法消解，硝酸和高氯酸混合酸作為消解液，可調電熱板加熱處理樣品，石墨爐原子光譜法檢測大米中鉛和鎘的含量，結果準確可靠，可用于大米的重金屬含量安全檢測工作。

　　一、實驗部分

　　(一)儀器設備與試劑

　　德國耶拿ZEEnit 700P原子吸收光譜儀，鉛空心陰極燈和鎘空心陰極燈;METTLER TOLEDO MS204S/01型電子天平。1000μg/mL鉛(Pb)和鎘(Cd)標準溶液，中國計量科學研究院;硝酸、高氯酸，優級純，國藥集團化學試劑有限公司;高純氬氣，純度≥99.999%，廣西瑞達化工科技有限公司;娃哈哈飲用純凈水，杭州娃哈哈有限公司。

　　(二)儀器工作參數條件

　　高純氬氣作為原子吸收光譜儀的保護載氣，調節氣體出口減壓閥壓力為0.5MPa，利用循環水冷凝石墨管;樣液自動進樣總體積為20μL;原子吸收光譜儀的工作條件如表1所示。

　　(三)標準曲線工作溶液的配制

　　用0.5%硝酸溶液稀釋濃度為1000μg/mL鉛、鎘標準溶液，通過多次稀釋，配置鉛工作液為20.0μg/L、鎘工作液為2.0μg/L。上機通過方法設置自動稀釋功能得到系列標準溶液，見表2。

　　(四)樣品前處理

　　大米樣品經過粉碎機充分粉碎后，通過20目篩后得粉樣大米試樣，用樣品袋密封于陰涼處保存，備用。

　　鉛：精確稱取粉樣大米試樣0.5g(精確至0.0001g)放置于錐形瓶中，加入10mL硝酸和0.5mL高氯酸，加一小漏斗正放在錐形瓶口上，在可調式電熱板上程序升溫消解：120℃/0.5h;升至180℃/2h、升至220℃進行趕酸;若消化液呈棕褐色，再加少量硝酸，消解至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色后，趕酸直至約0.5mL，取出錐形瓶，冷卻后，移液并用水定容至10mL，混勻備用;同時做試劑空白試驗[7]。

　　鎘：精確稱取粉樣大米0.5(精確至0.0001g)放置于錐形瓶中，加10 mL硝酸-高氯酸混合溶液(9+1)，加一小漏斗正放在錐形瓶口上浸泡過夜后，在可調式電熱板上程序升溫消解：120 ℃/0.5 h;升至180℃/2h、升至220℃進行趕酸。若變棕黑色，再加硝酸，直至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶微黃色，趕酸直至約0.5 mL，冷卻到室溫后將消化液洗入10 mL容量瓶中，用少量0.5%硝酸溶液洗滌錐形瓶4次，洗液合并于容量瓶中并用0.5%硝酸溶液定容至刻度，混勻備用;同時做試劑空白試驗[8]。

　　二、結果與討論

　　(一)濕法消解法的分析

　　實驗利用電熱板混合酸濕法消解對大米粉樣進行消化前處理，其所用儀器設備簡單、易于操作、樣品中較多的有機質可被高氯酸充分分解且速度快。在錐形瓶口放置一個漏斗，可形成少量回流的效果，防止混合酸過快蒸發，有效延長消化時間。對于鎘參數的測定，則需要放入混合酸充分混勻浸濕之后放置過夜，以便在常溫下充分預備消解，更能促進在電熱板上的程序升溫消解。若消化液略顯渾濁狀態，則消化不完全，有機質未完全消解，則應相應增加硝酸用量，直至消化液呈無色透明或略帶微黃色。冷卻至室溫后，消化液亦是呈無色透明或略帶微黃色，則移液定容，完成消化前處理。

　　(二)標準曲線的測定試驗

　　按上文的儀器工作條件分別對鉛、鎘標準工作溶液由方法設定自動稀釋功能依次得到系列濃度并檢測，得到相應吸光度，分別以鉛、鎘的吸光度為縱坐標y，質量濃度為橫坐標x，繪制標準曲線。鉛、鎘線性范圍、線性方程、相關系數見表3。

　　(三)儀器檢出限、方法檢出限的測定

　　在同樣條件下測定樣品試液空白10次，求出測定結果標準偏差SD，3SD作為儀器檢出限。按0.5g稱樣量和10mL的定容體積，則方法檢出限LOD=(3SD×10)/(0.5×1000×K)，K為線性方程的斜率[10]。測定鉛和鎘的方法檢出限分別為0.0158 mg/kg，0.0009 mg/kg，低于鉛和鎘的國家標準對方法檢出限的要求(鉛和鎘方法檢出限國家標準要求分別為0.02 mg/kg，鎘0.001 mg/kg)[7-8]。

　　(四)方法精密度和準確度試驗

　　精確稱取7份0.5g粉樣大米標樣置于錐形瓶中，按上文樣品前處理進行消解，鉛、鎘測定結果在標示合格值范圍內，7次檢測結果中，相對標準偏差分別為5.51%和3.49%，檢測結果詳見表5。

　　(五)方法的加標回收率測定

　　精確稱取6份0.3g粉樣大米標樣放置于錐形瓶中，按照加標量為0.15mg/kg、0.20 mg/kg、0.25 mg/kg的鉛、鎘含量加入相應質量含量的標準溶液，并分別按上文所述樣品前處理步驟處理樣品，并根據最佳儀器條件依次測定，結果見表6。結果表明，鉛、鎘加標回收率在92.4%—102.4%范圍內，方法加標回收率較好。

　　(六)樣品的檢測

　　利用本方法對市售的4份大米進行測定研究，結果如表 7 所示。所測定的樣品鉛、鎘含量結果未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的限量值[10]。

　　三、結論

　　本文通過濕法消解，硝酸和高氯酸混合酸作為消解液，可調電熱板程序升溫處理大米樣品，通過自動進樣和稀釋的石墨爐原子吸收光譜儀測定大米中鉛和鎘有毒重金屬的含量。對方法的標準曲線、線性系數、儀器檢出限、方法檢出限、精密度、準確度以及加標回收率等參數進行檢測試驗，結果表明本方法易于操作、線性相關性好、精密度和準確度滿足要求、檢出限較低、測定結果準確等優點，可用于大米樣品中鉛和鎘含量的檢測，結果可靠。

　　參考文獻：

　　[1]鄒勇，馬莉，劉洪果.濕法消解-石墨爐原子吸收光譜法測定大米中的鉛[J].山東化工，2019，48(15)：103-104.

　　[2]顧佳麗，趙剛，馬占玲.超聲波提取-原子吸收光譜法測定谷物中鎘、銅、鉛和鋅的含量[J].食品科學，2013，34(08)：168-171.

　　[3]李航.石墨爐原子吸收法測定大米中鎘含量消解方法的研究進展[J].農業開發與裝備，2018(10)：108-109.

　　[4]代真真，梁先龍，汪桃花，等.自動石墨消解-石墨爐原子吸收法測定大米中鉛含量[J].化工管理，2018：219-220.

　　[5]劉小根，曾福華，曹維強，等.石墨爐原子吸收光譜法檢測大米中鎘含量的方法優化[J].食品安全質量檢測學報，2019，10(3)：765-768.

　　[6]張衛鋒，洪振濤，鄧香連，等.微波消解、石墨爐原子吸收光譜法測定土壤中的鉛[J].光譜實驗室，2005，22(6)：1204-1206.

　　[7]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.GB 5009.12-2017 食品安全國家標準 食品中鉛的測定[S].北京：中國標準出版社，2017.

　　[8]國家衛生和計劃生育委員會.GB 5009.15-2014食品安全國家標準食品中鎘的測定[S].北京：中國標準出版社，2014.

　　[9]國家質量監督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.GB/T27417-2017合格評定 化學分析方法確認和驗證指南[S].北京：中國標準出版社，2017.