石墨爐原子吸收法檢測食品中的鋁方法優化

石紅霞

（內蒙古烏蘭察布市疾病預防控制中心 內蒙古烏蘭察布 012000）

1 前言

鋁在環境中廣泛存在，是一種人體非必需金屬元素。之前人們普遍認為，人體接觸或食入鋁后無害，且鋁本身理化性質良好，故在日常生活中被廣泛使用。后來有人通過研究得出，中樞神經系統、骨骼和造血系統是鋁蓄積毒性主要的作用目標。有研究表明，人腦中鋁的半衰期為7年[1]，長期攝入過量鋁可使人的記憶和意識功能受到干擾，出現失去視覺—運動協調性、邏輯推理能力、認知能力、記憶能力下降等問題[2]。

鋁對人體的危害越來越受到人們的重視，加大食品中鋁的檢測力度非常有必要。GB 5009.182—2017《食品安全國家標準 食品中鋁的測定》[3]采用分光光度法。分光光度法檢出限高，檢測過程容易受到一些因素影響。還有的檢測方法采用的是電感耦合等離子體質譜法，目前電感耦合等離子體質譜儀價格昂貴，無法普及。石墨爐原子吸收法具有簡單、快速等優點，但是容易受到干擾，準確率低。所以，本文對石墨爐原子吸收法進行優化，提高了其檢測鋁的準確性，也將會提高食品中鋁含量檢測的效率和普及率。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

2.1.1 材料

國家標準物質小麥:GBW 10011(GSB-2)；國家標準物質雞肉:GBW 10018(GSB-9)；國家標準物質奶粉:GBW 10017(GSB-8)；國家標準物質菠菜:GB W10015(GSB-6)，均購自地球物理地球化學勘查研究所。

2.1.2 試劑

硝酸；鋁單元素標準溶液:1 000 μg/mL；鉭單元素標準溶液:1 000 μg/mL；超純水。

鋁標準使用液:取1 000 μg/mL 的鋁標準溶液，逐級稀釋，以1%硝酸定容，得到200 μg/L 的鋁標準使用液。使用時，儀器自動稀釋為 0.0 μg/L、40.0 μg/L、80.0 μg/L、120.0 μg/L、160.0 μg/L、200.0 μg/L。

2.1.3 主要儀器設備

原子吸收分光光度儀:德國耶拿，ZEEnit 700；微波消解儀:美國CEM 公司，Mars5；電子分析天平:感量為0.1 mg，北京賽多利斯，BS110S；高壓消解罐:100 mL，聚四氟乙烯材質；可調式加熱板:萊伯泰科有限公司，EG35APLUS；微波消解罐:60 mL，聚四氟乙烯材質，美國CEM 公司；干熱滅菌鍋:江蘇金壇正基儀器有限公司，DHG-9240A；三角燒瓶:150 mL，天津玻璃儀器廠；玻璃容量瓶:100 mL，天津玻璃儀器廠。

2.2 試驗方法

2.2.1 前處理條件的優化選擇

（1）微波消解條件

消解過程:精確稱取0.20 g 樣品置于消解罐中，加入10.0 mL 硝酸，浸泡過后按表1設定程序進行消解，冷卻之后置于180℃趕酸板上趕酸，剩余約2 mL，以超純水轉移、定容到100 mL 中保存，待測。同時，按照同樣方法不加樣品制備樣品空白。

表1 微波消解程序

（2）高壓消解罐法消解條件

消解過程:精確稱取0.20 g 樣品置于壓力消解罐中，加入12 mL 硝酸，浸泡過夜后于烘箱中按表2所示程序消解，冷卻之后于180℃趕酸板上趕酸，剩余約2 mL，以超純水轉移、定容到100 mL 中保存，待測。同時，按照同樣方法不加樣品制備樣品空白。

表2 壓力消解程序

2.2.2 儀器條件的優化選擇

以下測定都采用工廠推薦參數:波長309.3 nm，狹縫寬度0.8 nm，燈電流6.0 mA。

（1）灰化溫度和原子化溫度的選擇

本文通過儀器自動優化程序，選出最佳灰化溫度和原子化溫度。

（2）石墨管的選擇

鋁屬于高溫元素，原子化溫度較高，經過多次實驗發現，熱解涂層石墨管采用2 700℃的原子化溫度，使用約100 次時，就已經產生石墨顆粒隨氬氣飛出而干擾測定[4]，峰行出現分叉，結果不理想，且大大降低了石墨管的使用壽命，所以在使用熱解涂層石墨管時，原子化溫度必須降到2 450℃。石墨管涂鉭能較好地保護石墨管，所以本文選擇涂鉭石墨管[5,6]。

2.2.3 基體改進劑的選擇

在硝酸鎂、磷酸二氫銨、抗壞血酸和氯化鈀幾種基體改進劑中，硝酸鎂最適合做測鋁基體改進劑。其可以增強還原能力、降低背景吸收，從而使鋁化合物原子化得更加完全[7,8]。本文選擇添加硝酸鎂(10 g/L)作為基體改進劑。

2.3 準確度和標準差的測定

通過對前處理和升溫程序的優化，本試驗分別采用表3方法對有證標準物質的鋁含量進行6 次平行試驗，每次試驗平行測定3 次的平均值為測定結果，并計算其準確度和相對標準偏差（RSD）值。

表3 試驗方法

2.4 線性范圍的測定

取配制好的濃度為200 μg/L 的鋁標準使用液，儀器自動稀釋為 0.0 μg/L、40.0 μg/L、80.0 μg/L、120.0 μg/L、160.0 μg/L、200.0 μg/L，采用方法 2 所示的方法進行測定，得標準曲線圖譜。

3 結果與分析

3.1 前處理的優化結果

各組合空白鋁檢測結果對比結果詳見表4。通過表4空白檢測結果顯示，微波消解法的空白值與高壓法比較接近，而且兩者的消化液都清澈透明，空白相對較低，因此使用微波消解法和壓力消解罐法分別對樣品進行前處理。

表4 各組合空白鋁檢測結果對比

3.2 升溫程序優化結果

3.2.1 灰化和原子化溫度的優化結果

通過優化灰化溫度發現，灰化溫度在1 300℃時出現明顯拐點，所以灰化溫度選擇1 300℃為宜；同時沒有出現明顯的原子化拐點，利用優化程序無法判定最佳原子化溫度。

本文通過測試發現，在2 600℃時，峰行光滑，結果滿意。

3.3 準確度和RSD測定結果

3.3.1 方法1 結果

通過方法1 測得的小麥標準物質（104±10）mg/kg中鋁含量平均值為77.68 mg/kg，準確度74.7%，RSD為 0.64%；雞肉標準物質（160±30 mg/kg）中鋁含量平均值為 113.53 mg/kg，準確度 71.0%，RSD 為9.05%；奶粉標準物質30 mg/kg 中鋁含量平均值為21.31 mg/kg，準確度 71.0%，RSD 為 11.2%；菠菜標準物質（610±60）mg/kg 中鋁含量平均值為 428.82 mg/kg，準確度 70.3%，RSD 為 2.68%。采用此方法檢測食品中的鋁準確度太低，RSD 值不穩定，不符合試驗要求。

3.3.2 方法2 結果

通過方法2 測得的小麥標準物質（104±10）mg/kg中鋁含量平均值為100.60 mg/kg，準確度96.2%，RSD 為 4.51%；雞肉標準物質（160±30）g/kg 中鋁含量平均值為 147.77 mg/kg，準確度 92.4%，RSD 為2.60%；奶粉標準物質30 mg/kg 中鋁含量平均值為29.02 mg/kg，準確度 96.7%，RSD 為 4.99%；菠菜標準物質（610±60）mg/kg 中鋁含量平均值為 583.27 mg/kg，準確度95.6%，RSD 為1.65%。采用此方法檢測食品中的鋁準確度都達到90%以上，RSD 值小于5%，符合試驗要求。

3.3.3 方法3 結果

通過以上研究，可以計算采用方法3（表5）測得的小麥標準物質中鋁含量平均值為84.46 mg/kg，準確度81.2%，RSD 為1.51%；雞肉標準物質中鋁含量平均值為 127.59 mg/kg，準確度 79.7%，RSD 為 5.27%；奶粉標準物質中鋁含量平均值為24.32 mg/kg，準確度81.1%，RSD 為8.10%；菠菜標準物質中鋁含量平均值為496.44 mg/kg，準確度81.4%，RSD 為1.86%。采用此方法檢測食品中的鋁準確度較方法1 和方法2 有所提高，但仍不符合試驗要求。

表5 方法3 標準物質檢測結果

3.4 標準曲線結果

標準曲線圖譜如圖1所示，相關系數r=0.998 0，結果符合試驗要求。

4 結語

食品中鋁的測定方法應該使用硝酸，通過高壓消解罐法對樣品進行前處理，引入空白最低、消化效果最好、結果最準確、回收率最高，是最佳前處理方法。

使用硝酸鎂作為基體改進劑，選擇凃鉭石墨管、灰化溫度1 300℃、原子化溫度2 600℃作為儀器條件，對食品中的鋁進行測定，準確性最好，相關系數大于 90%，RSD 值小于 5%，可取得滿意結果。

圖1 標準曲線