濃度直讀法快速測定椒類調味品中的鉛

高向陽，張亞茹

(鄭州科技學院 食品科學與工程學院，鄭州 450064)

鉛通過食物和空氣進入人體后，極少部分隨代謝排出體外，大部分沉積在體內，影響神經系統、消化系統、內分泌系統、心血管系統、生殖等系統正常的生理功能[1]。過量鉛是危害兒童健康的頭號禍首[2]，攝入鉛量過多時，可引起兒童發育緩慢、注意力不集中，嚴重者會造成不可逆的腦損傷，治療后的智力仍低于正常人的水平。鉛進入孕婦體內會通過胎盤屏障，影響胎兒發育，甚至造成畸形、流產或死胎等。因此，測定食品、調味品中鉛的含量對保護人類健康有十分重要的意義。

目前，測定鉛的方法有石墨爐原子吸收光譜法[3，4]、火焰原子吸收光譜法[5]、電感耦合等離子體質譜法[6，7]、原子熒光光譜法[8]、等離子體原子發射光譜法和陽極溶出伏安法等[9，10]，這些方法大多需要價格昂貴的大型精密儀器，投入成本較高且無法實施現場快速檢測，而伏安法需要使用有毒物質汞，不利于操作者的健康。濃度直讀法不需要繪制標準曲線，所用儀器輕巧便捷、操作方便、讀數直觀、計算簡單，利于現場快速測定，但快速測定調味品中的痕量鉛尚未見文獻報道。本文將微波快速溶樣技術與離子選擇性電極濃度直讀法結合，使它們的優點得到充分發揮，用來測定辣椒等樣品中的鉛及其分布規律，結果令人滿意，為調味品中鉛的現場快速分析提供參考，有一定的推廣應用價值。

1 材料與方法

1.1 材料

花椒殼、紅甜椒、紅辣椒采自鄭州市郊某菜地。所用樣品外觀完整，色澤和風味正常。

1.2 主要試劑與儀器

99.9%鉛粉 上海埃比化學試劑有限公司；濃硝酸、濃鹽酸 洛陽昊華化學試劑有限公司；30%H2O2國藥集團化學試劑有限公司；KNO3天津市德恩化學試劑有限公司；抗壞血酸 天津市北方天醫化學試劑廠；無水乙酸鈉、冰乙酸 天津市致遠化學試劑有限公司。

100.00 mg/L鉛標準儲備液：稱取99.9%的鉛粉5.0450 g于小燒杯中，加入9 mol/L硝酸20 mL在沸水浴中溶解，冷卻后移入50 mL容量瓶中用水定容至刻度，混勻備用。

10.00 mg/L Pb2+標準溶液：吸取100.00 mg/L鉛標準儲備液5.00 mL于50 mL容量瓶中，加6.00 mL抗壞血酸、4.00 mL KNO3和6.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，加水定容，此為10.00 mg/L Pb2+標準溶液，用時逐級稀釋至所需濃度。

1.00 mg/L鉛標定液：吸取100.00 mg/L鉛標準儲備液1.00 mL于100 mL容量瓶中，加入6.00 mL抗壞血酸、4.00 mL KNO3和6.00 mL pH 4.00的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液，用水定容至刻度。

0.10 mg/L鉛標定液：吸取100.00 mg/L鉛標準儲備液0.10 mL按上述方法配制，同時配制空白溶液。

1 mol/L KNO3：稱取5.1010 g KNO3于燒杯中加水溶解，移至100 mL容量瓶內，加水定容后存放于試劑瓶中。

0.1 mol/L抗壞血酸：稱取1.7653 g抗壞血酸于燒杯中加水溶解，轉移到100 mL容量瓶后定容，存放在試劑瓶中備用。

pH 4的NaAc-HAc緩沖溶液：分別配制1 mol/L醋酸和1 mol/L醋酸鈉溶液。取85 mL醋酸與15 mL醋酸鈉溶液混合，在pH計上用醋酸或氫氧化鉀溶液調節pH為4.00。

以上試劑均為分析純。所用水為怡寶純凈水，電導率為2.86 μs/cm。玻璃器皿均用6 mol/L硝酸浸泡8 h以上，經純凈水多次洗滌后投入使用。

101-1 AS型電熱鼓風干燥箱 北京市永光明醫療儀器廠；XT-9800型多用預處理加熱儀、XT-9900A型智能微波消解/萃取儀、XT-9700型冷卻機 上海新拓分析儀器科技有限公司；雷磁PHS-3C型酸度計、E-201-C型pH復合電極、PXSJ-216型離子分析儀、232型參比電極、PPb-1/1-01型鉛電極 上海儀電科學儀器股份有限公司。

1.3 測定方法

用水清洗樣品并將紅辣椒梗、皮、籽分離，樣品放入電熱鼓風干燥箱內烘干，取出用瑪瑙研缽研碎后，轉移到稱量瓶中繼續干燥至恒重，于干燥器中保存。

按微波消解儀說明書，稱取0.2 g樣品(精準至0.0001 g)于溶樣杯中，加入8 mL HNO3和1 mL H2O2，組裝好消解罐后按表1設定參數消解，冷卻機上冷至室溫打開溶樣杯，加熱趕酸至無酸氣冒出，冷卻后將消解液轉移到10 mL比色管中，用少量水多次洗滌溶樣杯，合并洗滌液后定容，混勻，吸取5.00 mL于燒杯中，加入3.00 mL抗壞血酸和1 mol/L KNO32.00 mL，用氫氧化鉀調節溶液pH 4.00后加入3.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，搖勻，轉移至25 mL容量瓶中加水定容，此為待測試液。

表1 微波消解參數Table 1 The parameters of microwave digestion

預熱離子分析儀15 min，按“pX/9”鍵、“模式/4”鍵，選擇直讀濃度模式，按“確認”及“▲▼”鍵選擇“mg/L”為單位，按“確認”及“▲▼”鍵選擇“兩點校準”，輸入c1=0.10并確認，將電極對和溫度傳感器插入0.10 mg/L鉛標定液中，搖動燒杯使電極與標定液充分接觸，待數值穩定后按“確認”鍵，將清洗好的電極對插入1.00 mg/L鉛標定液中，輸入c2=1并確認，同上進行標定，并對空白溶液進行校準，按“確認”鍵完成儀器標定。將清洗好的電極對和溫度傳感器插入待測試液中，待數顯穩定后按“確認”鍵，直接讀出試液中Pb2+的質量濃度ρx，按式(1)計算樣品中鉛的質量分數ω。

(1)

式中：ρx為儀器直接讀取的質量濃度，mg/L；m為稱取的干基樣品質量，kg。

1.4 標準曲線法測定Pb2+濃度

取5個50 mL容量瓶，分別配制成0.10，0.50，1.00，5.00，10.00 mg/L的鉛系列標準溶液。按說明書預熱好離子分析儀，將溫度傳感器和電極對同時插入待測溶液中，待數值穩定后記錄溶液的電動勢，繪制E-lgC圖。同法測定待測試液的電池電動勢Ex，根據圖1求出試液中Pb2+的質量濃度，進而計算樣品中Pb2+的質量分數。

圖1 Pb2+的標準曲線(E-lgC關系曲線)Fig.1 The standard curve of Pb2+(relation curve of E-lgC)

2 結果與分析

2.1 微波消解參數設定

根據微波消解儀說明書的推薦，按表1參數消解樣品時，消解液澄清透明，效果理想。

2.2 電極轉換系數Kir

電極轉換系數是電極實際響應斜率與理論響應斜率的比值，是表征電極質量的重要參數，其值越接近1，電極的信號響應本領越強，質量越好。試驗測得所用鉛電極的斜率為29.449，按式(2)計算的電極轉換系數為99.56%，表明遵循能斯特響應的性能良好。

Kir=(實際斜率/理論斜率×100%=(29.449/29.58)×100%=99.56%>90%。

(2)

2.3 pH值的影響

取7個小燒杯，分別加入100.00 mg/L鉛標準儲備液0.10 mL、抗壞血酸3.00 mL、2.00 mL KNO3和5.00 mL水。用氫氧化鉀分別將溶液pH調節為3.00，3.50，4.00，4.50，5.00，5.50，6.00，轉移至25 mL容量瓶中，用對應pH值的水定容，此為0.40 mg/L Pb2+標準測定液，將清洗好的電極對和溫度傳感器插入，按測定方法測定，結果見表2。

表2 pH值的影響Table 2 The effect of pH value

由表2可知，當溶液pH為4.00時所得結果的誤差最小。

2.4 緩沖溶液用量測定的影響

取7個小燒杯，各加100 mg/L鉛標準儲備液0.10 mL、抗壞血酸3.00 mL、KNO32.00 mL和5.00 mL水，調節溶液pH為4.00后移至25 mL容量瓶中，依次加入0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，加水定容，此為0.400 mg/L Pb2+標準待測液，按分析方法進行測定，結果見表3。

表3 NaAc-HAc用量的影響Table 3 The effect of NaAc-HAc dosage

由表3可知，緩沖溶液NaHAc-HAc用量為3.00 mL時，所得結果的準確度較高。

2.5 KNO3用量對Pb2+測定的影響

取7個燒杯，各加入100.00 mg/L Pb2+標準儲備液0.10 mL、抗壞血酸3.00 mL，依次分別加入0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00 mL KNO3和5.00 mL水后調節溶液pH為4.00，加3.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液后移至25 mL容量瓶中定容，此即0.40 mg/L Pb2+標準待測液。將電極對和溫度傳感器插入待測液中，按分析方法進行測定，結果見表4。

表4 KNO3用量對測定結果的影響Table 4 The effect of KNO3 dosage on the determination results

由表4可知，加入離子強度調節劑KNO3溶液2.00 mL時，所得結果最理想。

2.6 抗壞血酸用量對測定的影響

分別吸取100 mg/L Pb2+標準儲備液0.10 mL于7個小燒杯中，分別加入0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00 mL抗壞血酸和2.00 mL KNO3、3.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，配成濃度為0.40 mg/L的Pb2+標準待測液，按照測定方法測定，結果見表5。

表5 抗壞血酸用量對測定結果的影響Table 5 The effect of ascorbic acid dosage on the determination results

由表5可知，抗壞血酸用量為3.00 mL時誤差最小，測定的準確度最高。

2.7 檢出限與精密度

按照測定方法對0.016 mg/L鉛標準溶液進行11次平行測定，結果見表6。按3倍標準偏差計算鉛檢出限為0.0039 mg/L，相對標準偏差RSD為8.1%。

表6 檢出限與相對標準偏差Table 6 Detection limit and relative standard deviation

2.8 對照測定結果

按測定方法對樣品進行5次平行測定，同時與標準曲線法對照測定，檢驗無可疑值后取平均值報告。在相同條件下，向試液中加入100.00 mg/L鉛標準儲備液10.00 mL進行5次加標回收率試驗，報告平均值，結果見表7。

表7 對照測定結果及平均加標回收率Table 7 Determination results of comparative measurement and the average recoveries of standard addition

由表7可知，加標回收率在96.0%～113%之間，鉛在辣椒不同組織中的含量分布為：辣椒梗>辣椒皮>辣椒籽。在置信度為95%時，經F檢驗和t檢驗表明，濃度直讀法和標準曲線法不存在顯著的偶然誤差和系統誤差，濃度直讀法無需做標準曲線，更為直觀、簡便、快捷[11]。

3 結論

將微波快速消解技術與離子選擇性電極濃度直讀法結合，使各自的優點得到充分發揮，該法無需繪制標準曲線，與國標方法相比較，所用儀器小巧便攜，價格低廉，具有操作簡單、快速簡便的優點，更適用于現場的快速檢測。

試驗測得所用鉛選擇性電極的轉換系數為99.56%，性能良好。測定結果表明：花椒、紅甜椒、辣椒梗、皮和籽干基樣品中鉛含量分別為8.24，3.28 ，25.20，15.57，7.31 mg/kg，與標準曲線法對照，兩種方法不存在顯著性差異。

鉛在辣椒樣品中的分布為辣椒梗>辣椒皮>辣椒籽，且各樣品中鉛的含量均超過國家標準對香辛料類調味品的限量3.0 mg/kg[12]。造成嚴重超標的原因還有待進一步調查研究，可能與鄭州市近年來的環境污染密切相關，建議鄭州市民在日常生活中減少花椒、辣椒等調味品的用量，尤其要棄去辣椒梗后食用，盡量降低鉛對人體健康的影響。

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