ICP-AES法測(cè)定蝦蛄中砷和鋁的含量

(浙江大學(xué)化學(xué)系， 杭州 310058)

蝦蛄，別名有攋尿蝦、螳螂蝦、蝦爬子、皮皮蝦、琵琶蝦等，蝦蛄因其肉質(zhì)鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，倍受人們喜愛(ài)，是人們餐桌上的美味佳肴；它還有藥用價(jià)值，能治小兒尿疾等病癥[1，2]。近年來(lái)隨著海洋環(huán)境污染的加劇, 使許多有毒重金屬在海洋生物體內(nèi)經(jīng)富集作用而蓄積, 海產(chǎn)品的質(zhì)量安全問(wèn)題日趨嚴(yán)重[3]。其中鋁、砷元素對(duì)人體的傷害比較大，其累積在人體內(nèi)，容易造成慢性中毒。鋁過(guò)量能引起記憶喪失、貧血、腎功能不全、肝臟疾病、佝僂病、骨頭軟化、腦萎縮、癡呆[4]等癥狀。砷過(guò)量會(huì)使皮膚色素沉著，導(dǎo)致異常角質(zhì)化，也有累積毒性作用，破壞人體細(xì)胞的代謝系統(tǒng)[5，6]。因此，基于食品質(zhì)量安全問(wèn)題引起廣大消費(fèi)者的關(guān)注和擔(dān)憂，建立高效、準(zhǔn)確測(cè)定蝦蛄中的Al 和As的含量具有重要意義。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 (ICP-AES) 具有分析速度快、檢出限低、靈敏度高、準(zhǔn)確性好、線性范圍寬及多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn), 已成為重要的無(wú)機(jī)元素分析工具[4], 在海洋生物中金屬元素的檢測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用[7-12]。濕法消解是目前做元素分析的最直接、最有效、最經(jīng)濟(jì)的一種樣品前處理手段。同時(shí)減少易揮發(fā)元素?fù)p失和樣品污染, 提高了分析的準(zhǔn)確度和精密度, 使樣品前處理效率得到極大提高[13-15]。

本研究將樣品濕法消解與 ICP-AES 相結(jié)合, 對(duì)蝦蛄中Al 和As元素的含量進(jìn)行測(cè)定。并對(duì)方法的檢出限、精密度、加標(biāo)回收率等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)論證, 這將為蝦蛄食用安全的科學(xué)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀ICP-OES 700S(美國(guó)Agilent Tecnologies)；ECH-1型電子控溫加熱板(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司)；DHG-9038A恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

As、Al標(biāo)準(zhǔn)試劑溶液(均為1000 mg/L in 1.0mol/L HNO3，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水，試劑均為優(yōu)級(jí)純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

新鮮蝦蛄，活體剝離外殼，取蝦肉且搗碎，置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中200 ℃烘4小時(shí)左右，得到灰化樣品并研成粉末，準(zhǔn)確稱取5.0g粉末置于消化罐中，加入10mL 1 %硝酸溶液，在電熱板上以180℃加熱消化樣品1小時(shí)。冷卻，再將樣品轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用3%硝酸溶液定容至刻度。

1.2.2 測(cè)試條件

儀器點(diǎn)火穩(wěn)定后，進(jìn)行炬管準(zhǔn)直和波長(zhǎng)校正，然后編輯方法，改變等離子體條件，優(yōu)化儀器參數(shù)，儀器最佳參數(shù)見(jiàn)表1。

表1ICP-OES工作參數(shù)

工作參數(shù)設(shè)定條件功率(kW)1.20等離子氣流量 (L/min)15輔助氣流量(L/min)1.5霧化器壓力(kPa)200

2 結(jié)果與討論

2.1 ICP-AES半定量檢測(cè)

參照表1調(diào)整儀器工作條件，建立儀器工作方法。利用ICP-AES半定量法測(cè)定樣品中含有的元素大致含量，結(jié)果見(jiàn)表2。

蝦蛄中金屬元素種類(lèi)多樣，含量差異較大，主要包括金屬元素有Ca、Cu、Fe、Mg、Al、K、Na、Zn、Sr等。從表2可以看出，除了常量元素Ca、K、Na和Mg濃度較高外，對(duì)人體的傷害比較大的 As和Al的濃度也較高。根據(jù)國(guó)標(biāo)的食品中砷限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，蝦蛄的砷的含量需要低于或等于2.0 mg /kg(以蝦蛄干重計(jì))，而世界衛(wèi)生組織規(guī)定人體每周可容忍攝入量的鋁為每公斤體重1毫克的水平，故下面將對(duì)As和Al的含量進(jìn)行定量研究。

表2 ICP-OES半定量分析結(jié)果

2.2 As、Al標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

2.2.1 混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液的配制(10.0 mg/L)

分別準(zhǔn)確移取1.0 mL 1000 mg/L 的As、Al標(biāo)準(zhǔn)溶液與100 mL容量瓶中，用1 %的硝酸溶液定容，待用。

2.2.2 建立標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別移取0.0mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、5.0mL、6.0mL的10.0 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液至100mL容量瓶中，用1 %的硝酸溶液定容。按實(shí)驗(yàn)選定的儀器工作條件，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。由圖1可知，As和Al兩種元素濃度在0. 05～ 0.6 mg/L 之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0. 999。

圖1 As、Al的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 方法的精密度和檢出限

采用上述確定好的測(cè)定條件對(duì)試劑空白進(jìn)行20次測(cè)定，以空白信號(hào)值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對(duì)應(yīng)的濃度作為檢出限，得出As 的檢出限為1.2 μg/L，Al的檢出限為6.0 μg/L。 按照選取好的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)蝦蛄樣品進(jìn)行分析測(cè)定，同一份樣品平行測(cè)定3次，計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。蝦蛄樣品中As、Al含量測(cè)定結(jié)果的精密度良好，其RSD分別為3.3%、1.3%。

2.4 蝦蛄中As、Al含量的測(cè)定

將已處理好的樣品溶液取出20 mL至潔凈容量瓶中，平行測(cè)試3 次。利用以上測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定樣品中As、Al的含量。由表3可知，蝦蛄中的As平均含量是1.67mg/kg，低于國(guó)標(biāo)的食品中砷限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，Al平均含量是10.68mg/kg，也是可接受的限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

表3 蝦蛄中As、Al定量分析結(jié)果

2.5 As、Al元素的回收率測(cè)定

分別準(zhǔn)確移取兩份5 mL樣品于10 mL容量瓶中，分別添加稀釋過(guò)的As、Al混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后用1 %的硝酸溶液定容，平行測(cè)試5次，分別計(jì)算As、Al元素的回收率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，待測(cè)元素回收率都在94.0% ～ 105.5% 之間，RSD 均在1.9%～2.8% 之間，符合儀器檢測(cè)要求。

表4 各元素的精密度和回收率(n=5)

3 結(jié)論

利用ICP-AES對(duì)蝦蛄中不同元素含量做了半定量分析研究，發(fā)現(xiàn)微量金屬元素As 和Al的含量較高，于是運(yùn)用外標(biāo)法對(duì)As 和Al進(jìn)行定量分析。研究結(jié)果表明，砷和鋁兩種元素濃度在0. 05～ 0.6 mg/L 之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0. 999，加標(biāo)回收率在 94.0 % ～ 105.5 %之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.5%。本方法樣品處理簡(jiǎn)單，分析結(jié)果準(zhǔn)確度高，精密度好，適合水產(chǎn)品蝦蛄中蝦肉的As 和Al的含量定量檢測(cè)。