石墨爐原子吸收光譜測定肇實中鉛含量的方法研究

何春林

（肇慶市食品檢驗所，廣東 肇慶 526060）

肇實即芡的果實，肇實正名芡實，俗名雞頭米，屬睡蓮科[1]。肇慶所產(chǎn)的芡實顆粒大，藥力強，故稱為肇實[2-3]。肇實是芡實中最好的品種，是肇慶傳統(tǒng)名優(yōu)土特產(chǎn)之一，為廣東省地理標志產(chǎn)品，多用于煲湯或作中藥材，具有清熱去濕，滋陰補腎和健脾的功效，是難得的滋補佳品，深受海內(nèi)外人士喜愛[4-5]。由于肇慶是花崗巖質(zhì)的地理地貌環(huán)境，而肇實種子對鉛具有生物富集作用，因而重金屬含量的準確測定變得十分重要[6-7]。目前國家衛(wèi)生部門沒有針對芡實制定專門的國家標準，對肇實中重金屬元素含量的研究報道也很少，肇實作為地方地理標志產(chǎn)品，廣東省于2011 年制定的地方標準DB44/T 844-2011《干貨芡實》中規(guī)定肇實中鉛含量不得超過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定肇實中鉛含量的方法，期待能為肇實的開發(fā)利用和質(zhì)量保證提供一定的實驗室分析和技術(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、鉛空心陰極燈：美國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）：Merck；過氧化氫（優(yōu)級純）：廣州化學(xué)試劑廠；肇實干果仁：市售。

鉛標準貯備液：國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院，1 000 μg/mL。

鉛標準使用液：準確吸取1.0 mL 鉛標準貯備液于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 鉛標準使用液。

國家標準物質(zhì)（質(zhì)控樣）：紫菜中砷、鉛、鎘成分分析標準物質(zhì)（中國計量科學(xué)研究院，批號：0501，有效期：5 年）。

實驗室用水為超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。

1.2 儀器推薦工作條件

波長：283.3 nm，燈電流：10 mA，狹縫：0.7 nm。計算方式：塞曼扣背景，峰面積計算；進樣量：20 μL。石墨爐升溫程序見表1。

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

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

準確稱取經(jīng)高速粉碎過100 目篩分均勻的肇實干果仁樣品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。同時做試劑空白和質(zhì)控樣試驗。

1.3.2 工作曲線繪制

鉛標準溶液自動稀釋成 0、5、10、20、30、40、50 μg/L標準系列濃度，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準曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 消解溶劑的選擇

試驗考察了HNO3和HNO3+H2O2兩種消解體系對測定結(jié)果的影響。由于肇實中的主要成分為碳水化合物和蛋白質(zhì)，含量超過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，故本試驗采用HNO3+H2O2消解體系。

2.2 微波消解條件的選擇

試驗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)時間和反應(yīng)溫度下對樣品消解的影響。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，消解液澄清，樣品消解完全，本試驗采用此法。

2.3 基體改進劑的選擇

食品中基質(zhì)成分對鉛的測定會產(chǎn)生基體干擾[15-17]，試驗考察了磷酸二氫銨、磷酸二氫銨+硝酸鎂和磷酸二氫銨+硝酸鈀3 種基體改進劑方案，結(jié)果表明磷酸二氫銨單獨用做基體改進劑時灰化溫度最高不超過700 ℃，磷酸二氫銨+硝酸鎂用做基體改進劑時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，因此本試驗選用磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）作為基體改進劑。

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被測元素的干擾，將被測元素的損失降至最低[18]。對一定濃度的樣品溶液進行試驗，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，對應(yīng)的吸光度不斷變化，當(dāng)灰化溫度為750 ℃時，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，灰化損失加重，因此本試驗灰化溫度選擇為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行試驗，在其它條件不變的情況下，以磷酸二氫銨（2%）+硝酸鈀（0.02%）溶液作為基體改進劑，灰化溫度為750 ℃，改變原子化溫度，結(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 ℃時開始出現(xiàn)吸收信號，1 600 ℃時吸光度值最高、峰形最好，繼續(xù)升溫鉛吸光度值緩慢下降，本試驗選擇1 600 ℃作為最佳原子化溫度。

2.6 標準曲線、檢出限及線性范圍

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

圖3 濃度與吸光度關(guān)系鉛標準曲線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。對空白溶液連續(xù)測定11 次，計算標準偏差，得方法的檢出限（DL=3 S/N）為 0.485 μg/L。

2.7 樣品測試及重復(fù)性試驗

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

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

表2測得肇實果仁的鉛含量平均值為0.081 mg/kg，重復(fù)性試驗相對標準偏差為3.43%（n=5），測試結(jié)果穩(wěn)定、重現(xiàn)性好，符合GB 5009.12-2017《食品安全國家標準食品中鉛的測定》中規(guī)定相對偏差不超過20%的要求[21]。

2.8 加標回收試驗

為了觀察本方法的準確度，對肇實干果仁樣品進行加標回收試驗。在已測定肇實干果仁鉛含量的樣品中按表3的量加入標準溶液，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行測試，測定結(jié)果如表3。

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

表3可見，鉛的加標回收率為95.3%～97.1%，相對標準偏差為1.9%～2.4%，說明方法具有較好的準確性，符合分析要求。

2.9 儀器比對及質(zhì)控樣試驗

質(zhì)控標準樣品（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185Re）分別測定其中的鉛含量并與標準值比較，試驗結(jié)果列于表4。

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

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

3 結(jié)論

本文通過優(yōu)化試驗條件，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%）溶液為基體改進劑，灰化溫度為750 ℃，原子化溫度為1 600 ℃的測定肇實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，加標回收和重復(fù)性良好，方法穩(wěn)定、可靠，能準確測定肇實中的鉛含量。