石墨爐原子吸收光譜測(cè)定肇實(shí)中鉛含量的方法研究

何春林

（肇慶市食品檢驗(yàn)所，廣東 肇慶 526060）

肇實(shí)即芡的果實(shí)，肇實(shí)正名芡實(shí)，俗名雞頭米，屬睡蓮科[1]。肇慶所產(chǎn)的芡實(shí)顆粒大，藥力強(qiáng)，故稱為肇實(shí)[2-3]。肇實(shí)是芡實(shí)中最好的品種，是肇慶傳統(tǒng)名優(yōu)土特產(chǎn)之一，為廣東省地理標(biāo)志產(chǎn)品，多用于煲湯或作中藥材，具有清熱去濕，滋陰補(bǔ)腎和健脾的功效，是難得的滋補(bǔ)佳品，深受海內(nèi)外人士喜愛(ài)[4-5]。由于肇慶是花崗巖質(zhì)的地理地貌環(huán)境，而肇實(shí)種子對(duì)鉛具有生物富集作用，因而重金屬含量的準(zhǔn)確測(cè)定變得十分重要[6-7]。目前國(guó)家衛(wèi)生部門(mén)沒(méi)有針對(duì)芡實(shí)制定專門(mén)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)肇實(shí)中重金屬元素含量的研究報(bào)道也很少，肇實(shí)作為地方地理標(biāo)志產(chǎn)品，廣東省于2011 年制定的地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/T 844-2011《干貨芡實(shí)》中規(guī)定肇實(shí)中鉛含量不得超過(guò)1.0 mg/kg[8]。本文研究采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜測(cè)定肇實(shí)中鉛含量的方法，期待能為肇實(shí)的開(kāi)發(fā)利用和質(zhì)量保證提供一定的實(shí)驗(yàn)室分析和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

PinAAcle 900Z 石墨爐原子吸收分光光度計(jì)、鉛空心陰極燈：美國(guó)PE 公司；ETHOS UP 微波消解儀：Milstone；VB24 Plus 趕酸器：北京萊伯泰科儀器有限公司；ICAP QC 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：賽默飛世爾科技有限公司；純硝酸（優(yōu)級(jí)）：Merck；過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純）：廣州化學(xué)試劑廠；肇實(shí)干果仁：市售。

鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液：國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院，1 000 μg/mL。

鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液：準(zhǔn)確吸取1.0 mL 鉛標(biāo)準(zhǔn)貯備液于100 mL 帶刻度塑料離心管中，用0.2%硝酸溶液定容至刻度，此溶液濃度為10 μg/mL。吸取5.0 mL 逐級(jí)稀釋至100 mL，此溶液濃度為500 μg/L。再吸取此液5.0 mL，用0.2%硝酸配制成濃度為50 μg/L 鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（質(zhì)控樣）：紫菜中砷、鉛、鎘成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，批號(hào)：0501，有效期：5 年）。

實(shí)驗(yàn)室用水為超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。

1.2 儀器推薦工作條件

波長(zhǎng)：283.3 nm，燈電流：10 mA，狹縫：0.7 nm。計(jì)算方式：塞曼扣背景，峰面積計(jì)算；進(jìn)樣量：20 μL。石墨爐升溫程序見(jiàn)表1。

表1 石墨爐升溫程序Table 1 Temperature raising program of graphite furnace

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

準(zhǔn)確稱取經(jīng)高速粉碎過(guò)100 目篩分均勻的肇實(shí)干果仁樣品0.25 g（精確至0.000 1 g）于聚四氟乙烯消解管中，制備樣品，與消解條件混在一起，建立分開(kāi)。同時(shí)做試劑空白和質(zhì)控樣試驗(yàn)。

1.3.2 工作曲線繪制

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液自動(dòng)稀釋成 0、5、10、20、30、40、50 μg/L標(biāo)準(zhǔn)系列濃度，空白溶液為0.2%的稀硝酸溶液，按經(jīng)優(yōu)化后儀器工作條件繪制鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 消解溶劑的選擇

試驗(yàn)考察了HNO3和HNO3+H2O2兩種消解體系對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。由于肇實(shí)中的主要成分為碳水化合物和蛋白質(zhì)，含量超過(guò)80%[9-10]，消解結(jié)果顯示，純HNO3體系消解液靜置后有絮狀物出現(xiàn)，消解效果欠佳；HNO3+H2O2消解體系中由于H2O2具有強(qiáng)氧化性[11]，有利于碳水化合物和蛋白質(zhì)的消解完全，樣品經(jīng)消解趕酸定容后消解液澄清略帶淡黃色，故本試驗(yàn)采用HNO3+H2O2消解體系。

2.2 微波消解條件的選擇

試驗(yàn)采用階梯式升溫加熱的方法[12-14]，研究了不同微波發(fā)射功率、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度下對(duì)樣品消解的影響。結(jié)果表明，當(dāng)微波壓力在1 500 W，選定試驗(yàn)程序是升溫至130 ℃預(yù)熱消解10 min，保留20 min，一階升溫至165 ℃消解20 min，二階升溫至180 ℃消解15 min，保留25 min 時(shí)，消解液澄清，樣品消解完全，本試驗(yàn)采用此法。

2.3 基體改進(jìn)劑的選擇

食品中基質(zhì)成分對(duì)鉛的測(cè)定會(huì)產(chǎn)生基體干擾[15-17]，試驗(yàn)考察了磷酸二氫銨、磷酸二氫銨+硝酸鎂和磷酸二氫銨+硝酸鈀3 種基體改進(jìn)劑方案，結(jié)果表明磷酸二氫銨單獨(dú)用做基體改進(jìn)劑時(shí)灰化溫度最高不超過(guò)700 ℃，磷酸二氫銨+硝酸鎂用做基體改進(jìn)劑時(shí)峰形拖尾偶有雙肩峰出現(xiàn)，重現(xiàn)性差；磷酸二氫銨+硝酸鈀體系由于鈀的加入可以有效改善峰形，降低基質(zhì)效應(yīng)，提高灰化溫度，鉛吸收值和重現(xiàn)性改善明顯，因此本試驗(yàn)選用磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）作為基體改進(jìn)劑。

2.4 灰化溫度的選擇

灰化是為了最大限度地消除基體組分對(duì)被測(cè)元素的干擾，將被測(cè)元素的損失降至最低[18]。對(duì)一定濃度的樣品溶液進(jìn)行試驗(yàn)，采用儀器推薦工作條件，在其它條件不變的情況下，以磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）溶液作為基體改進(jìn)劑，改變灰化溫度，結(jié)果如圖1所示。

圖1顯示隨著灰化溫度的升高，對(duì)應(yīng)的吸光度不斷變化，當(dāng)灰化溫度為750 ℃時(shí)，吸光度最高，灰化損失最低且重現(xiàn)性較好，繼續(xù)升溫鉛吸收值呈下降趨勢(shì)，灰化損失加重，因此本試驗(yàn)灰化溫度選擇為750 ℃。

圖1 灰化溫度與吸光度關(guān)系曲線Fig.1 Ashing temperature and the absorbance curve

2.5 原子化溫度的選擇

原子化溫度是通過(guò)加溫使試樣由分子變成原子狀態(tài)的溫度，選擇的原則是在保證獲得最大原子吸收信號(hào)的前提下使用較低的溫度[19-20]。采用一定濃度的樣品溶液進(jìn)行試驗(yàn)，在其它條件不變的情況下，以磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）溶液作為基體改進(jìn)劑，灰化溫度為750 ℃，改變?cè)踊瘻囟龋Y(jié)果如圖2所示。

圖2 原子化溫度與吸光度關(guān)系曲線Fig.2 Atomization temperature and the absorbance curve

圖2顯示隨著原子化溫度升高，1 300 ℃時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)吸收信號(hào)，1 600 ℃時(shí)吸光度值最高、峰形最好，繼續(xù)升溫鉛吸光度值緩慢下降，本試驗(yàn)選擇1 600 ℃作為最佳原子化溫度。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限及線性范圍

采用優(yōu)化后的測(cè)定條件，以磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）溶液為基體改進(jìn)劑，灰化溫度750 ℃，原子化溫度1 600 ℃的光譜條件下測(cè)試鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3。

圖3 濃度與吸光度關(guān)系鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Relationship between concentration and the absorbance curve

圖3曲線表明鉛在0～50 μg/L 范圍內(nèi)線性良好，線性方程y=0.002 41x，相關(guān)系數(shù)r=0.999 469。對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定11 次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，得方法的檢出限（DL=3 S/N）為 0.485 μg/L。

2.7 樣品測(cè)試及重復(fù)性試驗(yàn)

采用HNO3+H2O2為消解溶劑，按樣品制備方法對(duì)同一批肇實(shí)樣品平行制備5 個(gè)供試品溶液，以優(yōu)化后的儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果列于表2。

表2 重復(fù)性試驗(yàn)（n=5）Table 2 Test for repeatability（n=5）

表2測(cè)得肇實(shí)果仁的鉛含量平均值為0.081 mg/kg，重復(fù)性試驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.43%（n=5），測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定、重現(xiàn)性好，符合GB 5009.12-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測(cè)定》中規(guī)定相對(duì)偏差不超過(guò)20%的要求[21]。

2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

為了觀察本方法的準(zhǔn)確度，對(duì)肇實(shí)干果仁樣品進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。在已測(cè)定肇實(shí)干果仁鉛含量的樣品中按表3的量加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，按樣品制備方法前處理，采用經(jīng)優(yōu)化后的儀器工作條件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)定結(jié)果如表3。

表3 加標(biāo)回收試驗(yàn)（n=5）Table 3 Test for recovery（n=5）

表3可見(jiàn)，鉛的加標(biāo)回收率為95.3%～97.1%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%～2.4%，說(shuō)明方法具有較好的準(zhǔn)確性，符合分析要求。

2.9 儀器比對(duì)及質(zhì)控樣試驗(yàn)

質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)樣品（紫菜）按樣品制備方法消解，采用優(yōu)化后的石墨爐原子吸收光譜法（graphite furnace atomic absorption spectrometry，AAS）與電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS，內(nèi)標(biāo)185Re）分別測(cè)定其中的鉛含量并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

表4 質(zhì)控樣試驗(yàn)Table 4 Test for quality control sample

表4表明，儀器平行測(cè)試結(jié)果顯示數(shù)據(jù)吻合較好，質(zhì)控樣測(cè)定結(jié)果顯示測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值比較在允許的誤差范圍內(nèi)，該測(cè)試方法準(zhǔn)確、可靠，值得推廣。

3 結(jié)論

本文通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)條件，建立了HNO3+H2O2為消解體系的微波樣品前處理，以磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）溶液為基體改進(jìn)劑，灰化溫度為750 ℃，原子化溫度為1 600 ℃的測(cè)定肇實(shí)干果仁中鉛含量的石墨爐原子吸收光譜法。方法學(xué)考察結(jié)果表明，加標(biāo)回收和重復(fù)性良好，方法穩(wěn)定、可靠，能準(zhǔn)確測(cè)定肇實(shí)中的鉛含量。