石墨爐原子吸收光譜法同時測定牛奶中鉛、鉻

程國棟,張良政,孫玉梅,張銀鈴,高寶銳

(1.現代牧業質量管理中心,安徽 蚌埠 233311;2.現代牧業質量管理中心肥東實驗室,合肥 231636)

石墨爐原子吸收光譜法同時測定牛奶中鉛、鉻

程國棟1,張良政1,孫玉梅2,張銀鈴2,高寶銳1

(1.現代牧業質量管理中心,安徽 蚌埠 233311;2.現代牧業質量管理中心肥東實驗室,合肥 231636)

建立了一種石墨爐原子吸收光譜法同時測定牛奶中鉛、鉻,牛奶樣品,經高溫灰化消解完全,然后使用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液溶解灰分,待樣液被混勻后上機檢測.鉛、鉻檢出限分別為0.005 mg/kg和0.01 mg/kg.在質量濃度為2~20 ng/mL范圍內2種重金屬元素標準曲線的線性關系良好,加標樣品回收率為80.0%~96.7%,相對標準偏差為3.6%~10.5%.本方法樣品處理簡單、試劑用量少、檢測結果準確度高、精密度好,各項技術指標能滿足國內外法規的要求,可用于牛奶中鉛和鉻的確證檢測.

干灰化法;同時檢測;石墨爐;牛奶;鉛;鉻

0 引言

乳及乳制品含有脂肪、蛋白質、鈉等人體必須營養物質.目前環境污染形勢嚴峻,奶牛在飼養過程中涉及的飼料及飼養用水中有害重金屬含量有逐漸提高的隱患,通過生物遷移、富集,容易造成牛奶中有害重金屬超標的發生.鉛、鉻是牛奶中可能存在的的主要重金屬元素,鉛可使人體神經系統和造血系統發生病變,并可導致兒童智能發育障礙和行為異常,鉻在環境及食物鏈中廣泛存在和積聚,對人體呼吸道、胃腸道、皮膚等產生損傷[1].

我國GB 2762對乳及乳制品中鉛和鉻的限量均作了明確要求[2],因此建立快速準確檢測牛奶中鉛和鉻的方法很重要.現階段關于重金屬鉛和鉻的檢測方法主要為酸消化或高溫灰化樣品,化學法測定,而且鉛、鉻大多分別進行前處理,比較耗時[3-6],故開發同時檢測鉛和鉻的簡便方法十分必要.

1 材料與方法

1.1 儀器

原子吸收光譜儀(配備石墨爐及鉛、鉻空心陰極燈),超水機,馬弗爐,超聲波清洗機,電子天平,可調試電熱板,瓷坩堝.

1.2 試劑與耗材

硝酸(MOS試劑),磷酸二氫銨(分析純),硝酸鈀(優級純),1 mg/mL鉛、鉻標準溶液.

濃度為0.5 mol/L硝酸:取3.2 mL硝酸加入50 mL水中,用水稀釋至100 mL.

體積分數為1%硝酸:取1.0 mL硝酸加入50 mL水中,用水稀釋至100 mL.

質量濃度為20 g/L磷酸二氫銨溶液:稱取2.0 g磷酸二氫銨,以水溶解稀釋至100 mL.

質量濃度為0.1 g/L硝酸鈀溶液:稱取0.1 g硝酸鈀用1%硝酸溶液定容至1 L.

鉛、鉻系列標準工作液:各吸取質量濃度為1 mg/mL鉛、鉻標準儲備液1.0 mL分別于100 mL容量瓶中,用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液定容至刻度,混勻.再用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液分別稀釋成質量濃度為2,4,8,16,20 ng/mL的鉛、鉻系列標準工作液.

1.3 樣品處理

稱取1~3 g牛奶樣品(精確到0.01 g),先用電熱板小火炭化至無煙后放入馬弗爐中,400~500℃,灰化4~7 h,然后從馬弗爐中將樣品取出,試樣灰化不徹底時需加入0.5~3 mL濃度為0.5 mol/L硝酸溶液,在電熱板上蒸干后放入馬弗爐里進行二次灰化至完全.灰化完全的樣品使用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液溶解,玻璃棒攪勻后定容,樣液混勻備用,同時作試劑空白.鉛、鉻質量分數高的樣品可根據樣品中待測元素質量分數選擇合適的定容體積和稀釋倍數.

1.4 儀器條件

鉛(鉻)檢測波長為283.3(357.9)nm,狹縫寬為0.7 nm,燈電流為10 mA,背景校正為氘燈,具體升溫程序如表1所示.

表1 鉛(鉻)元素升溫程序

表1中,RAMP表示程序升溫,溫度由當前溫度在升溫時間內(設定的)程序上升至設定溫度;STEP表示一步升溫,溫度直接從當前溫度直接升至設定溫度并持續一定(設定的)時間.

1.5 樣品測定

分別吸取20 μL待測樣液和試劑空白注入石墨爐,分別測定鉛、鉻的吸光度,代入標準曲線方程得到樣液中鉛、鉻的質量分數.對于檢測鉛時有干擾試樣,則可注入10 μL質量濃度為20 g/L磷酸二氫銨溶液作為基體改進劑消除干擾,繪制鉛標準曲線時也要加入與試樣測定時等量的基體改進劑磷酸二氫銨溶液.

2 結果與分析

2.1 標準曲線和線性范圍

配制質量濃度為2,4,8,12,16 ng/mL和20 ng/mL的系列標準工作液.用原子吸收分光光度計分別檢測標準溶液中的鉛、鉻,以吸光度Y(abs)對其質量濃度X(ng/mL)進行線性回歸,分別得到鉛、鉻元素的標準曲線(見表2),相關系數rgt;0.995,其線性響應范圍滿足方法檢測的需求,證明該方法定量檢測的穩定性較理想.

表2 鉛、鉻元素線性方程和相關系數(r)

2.2 灰化溫度的選擇

分別采用溫度為300~600℃對樣品加標樣品進行灰化,考察加標樣品的回收率和精密度,具體檢測數據如表3所示.

表3 不同的灰化溫度檢測鉛、鉻結果(n=3)

由表3可以看出,灰化溫度設為300℃時樣品灰化效果極差,樣品無法上機正常檢測;其次,對比樣品不同灰化溫度的檢測數據可以看出當灰化溫度為400~500℃時,鉛和鉻元素有較理想的回收率和精密度,灰化溫度為600℃時,質量分數為0.03 mg/kg鉛加標樣品的回收率低于60%.

2.3 二次灰化溶劑的選擇

分別使用純硝酸溶液、1∶1(體積比)硝酸溶液和濃度為0.5 mol/L的硝酸溶液對二次灰化樣品進行溶解,并且進行加標樣回收率和精密度的測試,檢測數據如表4所示.

表4 不同二次灰化溶劑鉛、鉻檢測結果(n=3)

由表4數據可以看出,樣品的二次灰化溶劑濃度為0.5 mol/L硝酸溶液時,鉛和鉻加標樣品均獲得較好的回收率和精密度,選擇純硝酸溶液或1∶1(體積比)硝酸溶液作為二次灰化溶劑時,鉛加標樣品的回收率和精密度均不能令人滿意.

2.4 灰化時間的選擇

分別對加標樣品進行3~8 h不同時間灰化,進行回收率和精密度實驗,考察灰化時間對檢測結果的影響,檢測數據如表5所示.

由表5可以看出,當加標樣品的灰化時間為4~7 h時,鉛和鉻元素均能獲得較理想的回收率和精密度,灰化時間3 h時,鉻元素的加標回收率低于60%,灰化時間為8 h時,鉛元素加標回收率出現低于60%的現象.

表5 不同灰化時間檢測鉛、鉻結果(n=3)

2.5 樣品混勻方式的選擇

分別將處理好的加標樣品采用玻璃棒手動混勻和超聲混勻進行測試,考察不同混勻方式對檢測結果的影響,檢測數據如表6所示.

表6 不同混勻方式鉛、鉻檢測結果(n=3)

由表6可以看出,玻璃棒手動混勻和超聲混勻時,鉛和鉻元素的回收率在72.0%~113.3%之間,精密度在2.7%~13.4%之間,結果較好.采用超聲混勻時回收率相對于玻璃棒手動混勻高,但不同的超聲波清洗機檢測出回收率有所差異,可能是由于不同超聲機設置的超聲功率的不同造成回收率有所差異.

2.6 灰分溶解試劑的選擇

由于硝酸鹽溶解度較高,不易產生沉淀,可以避免水解,使用硝酸介質有利于檢測,分別對樣品灰分使用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液、1∶1(體積比)硝酸溶液和純硝酸溶解灰分后使用超純水定容進行對比實驗,檢測數據如表7所示.

表7 不同灰分溶解試劑鉛、鉻檢測結果(n=3)

由表7可以看出,使用不同濃度的硝酸溶液溶解樣品灰分,檢測結果存在一定的差異,其中使用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液溶解灰分時,回收率和精密度相對其他兩種溶液較為穩定,不同灰分溶解方式的檢測數據可以看出當灰分溶解方式為用濃度為0.5 mol/L硝酸溶液和純硝酸溶解時,鉛和鉻元素有較理想的回收率和精密度.同時,硝酸濃度過大空白值較高,也會相應降低石墨管的壽命,因此本研究采用GB 5009.12-2012里濃度為0.5 mol/L的硝酸溶液作為樣品溶解液.

2.7 基體改進劑的選擇

針對鉛項目的上機檢測,分別選取質量濃度20 g/L磷酸二氫銨和質量濃度0.1 g/L硝酸鈀溶液作為基體改進劑進行數據對比,檢測數據如表8所示.

表8 不同的基體改進劑鉛檢測結果(n=3)

由表8可以看出,使用基體改進劑為硝酸鈀溶液和磷酸二氫銨溶液消除樣品干擾時,鉛元素的回收率和精密度均能滿足GB 27404附錄F的相關要求.選擇硝酸鈀溶液為基體改進劑時檢測結果優于使用磷酸二氫銨溶液作為基體改進劑的結果,但目前GB 5009.12-2012等文獻中選取的基體改進劑為磷酸二氫銨溶液,可能是本研究使用基體改進劑磷酸二氫銨為分析純,純度相對較低造成的,具體情況有待進一步研究.

2.8 回收率與精密度

取牛奶作為本底樣品,向本底樣品中添加標準品,得到加標樣品,按照1.3節進行處理,1.4和1.5節進行檢測,每個加標樣品平行檢測6次,鉛、鉻加標樣品的回收率及精密度(RSD)見表9.

表9 牛奶樣品中鉛、鉻加標回收率及精密度(n=6)

2.9 檢出限

檢出限是每個方法都需要論證的重要組成部分,國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)對檢出限的定義為某特定方法在給定的置信度內可從樣品中檢出待測物質的最小濃度或量[7].由于檢出限在實際檢測過程中會受到前處理等方面的影響,本研究在實際檢測過程中鉛質量濃度為0.005 mg/kg和鉻的質量濃度為0.01 mg/kg時,精密度和回收率均比較理想,因此本方法將鉛和鉻檢出限分別定為0.005 mg/kg和0.01 mg/kg.

3 結束語

試樣經干灰化處理后,采用石墨爐原子吸收光譜法檢測,鉛和鉻分別在283.3 nm和357.9 nm處測定吸收值,在一定濃度范圍內其吸收值與鉛、鉻含量成正比,然后將吸收值與系列標準溶液比較定量.本實驗方法簡便、快速、準確、實用,結果令人滿意,此方法適用于牛奶中重金屬鉛和鉻的測定.本方法的檢測條件主要是對GB 5009.120-2010《食品安全國家標準食品中鉛的測定》和GB 5009.123-2014《食品安全國家標準食品中鉻的測定》的細化,可以作為對國家標準方法的補充、優化.

[1]任婷,趙麗嬌,曹珺,等.高分辨連續光源石墨爐原子吸收光譜法測定食品中鉛、鎘和鉻含量[J].光譜學與光譜分析,2012,32(9):2566-2571.

[2]GB 2762食品安全國家標準食品中污染物限量[S].

[3]GB 5009.12-2010食品安全國家標準食品中鉛的測定[S].

[4]GB 5009.123-2014食品安全國家標準食品中鉻的測定[S].

[5]鄧平建.石墨爐AAS法直接測定食品中鉛、鎘、錳、銅和鉻[J].分析測試通報,1987,6(5):54-56.

[6]龐學良,鄭百芹,李愛軍,等.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定牛奶中鉛的含量 [J].中國畜牧獸醫,2013,40(增刊):34-36.

[7]IUPAC.IUPAC Compendium of Analytical Nomenclature[S].1998.

Graphite furnace atomic absorption spectrometric method for the simultaneous determination of lead and chromium in milk

CHENG Guodong1,ZHANG Liangzheng1,SUN Yumei2,ZHANG Yinling2,GAO Baorui1
(1.Quality Management Center of Modern Farming(Group)Co.Ltd.,Bengbu 233311,China;2.Laboratory of Modern Farming(Feidong)Co.Ltd.,Hefei 231636,China)

A method for the simultaneous determination of lead and chromium in milk by graphite furnace atomic absorption spectrome?try(GFAAS)was established.The milk samples were dissolved completely by high-temperature ashing,and then 0.5 mol/L nitric acid solu?tion was used to dissolve ash,when the sample liquid is mixed evenly on the detection.The detection limits of lead and chromium were 0.005 mg/kg and 0.01 mg/kg.The calibration curves for the two heavy metal elements were linear in the mass concentration range of 2~20 ng/mL with correlation coefficients(r)than 0.995.The recoveries of fortified samples ranged from 80.0%~96.8%,with the relative standard deviation of 3.6%~10.5%.The method has the advantages of simple sample processing,less reagent consumption,high accuracy and good pre?cision,and its performance can meet the requirements of the domestic and international legislations.It is suitable for the detection of lead and chromium residues in milk.

dry ashing;simultaneous detection;graphite furnace;milk;lead;chromium.

TS252.7

A

1001-2230(2017)10-0039-03

2017-02-17

程國棟(1987-),男,助理工程師,主要從事乳與乳制品檢測與研究.