超聲輔助分光光度法快速檢測大米中重金屬鉛

◎ 張 展

（上海藥明康德新藥開發有限公司，上海 200131）

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本文采用的材料及試劑如表1所示。

表1 材料與試劑表

1.2 儀器與設備

本文采用的儀器及設備如表2所示。

表2 儀器及設備表

1.3 試驗方法

1.3.1 待測樣品的制備

采用粉碎機將大米樣品粉碎后，過100目篩，備用。取3份粉碎的大米樣品，每份重量為50.0 g，將其置于100 mL的離心管中，加入4 mol/L的HNO3溶液，搖勻后將離心管置于超聲機中進行超聲混合，設定超聲溫度為60 ℃，超聲時間為20 min，在超聲處理完成后將離心管冷卻到室溫，在25 ℃下，以8 000 r·min-1離心處理10 min，離心完后取上清液，采用納米膜過濾后，留取濾液備用[1-3]。

1.3.2 待測樣品鉛離子含量的測定

取一定量的備用濾液調節pH值到12，按照標準曲線的操作方法添加相應的試劑，當顯色體系穩定后，利用紫外分光光度計測定重金屬鉛離子的濃度，鉛離子與試鉛靈反應形成的絡合物，其最大吸收波長位于480 nm，根據測試結果對照標準曲線和公式計算出樣品中鉛離子的含量，每個樣品重復測試3次，取平均值[4]。重金屬離子的提取率計算如式（1）所示[5]。

式中：X為樣品中重金屬鉛的含量，mg·kg-1；A1為測定用樣品液中鉛的含量，μg；A2為試劑空白液中鉛的含量，μg；m為樣品的質量，g；V1為樣品過濾液的總體積，mL；V2為測定用樣品過濾液的體積，mL。

2 結果與分析

2.1 重金屬鉛標準曲線測定

配制1.0 μg·mL-1的鉛標準溶液，依次移取0 mL、4 mL、8 mL、12 mL以及16 mL的鉛標準溶液轉移到25 mL的容量瓶中，取固定pH值的樣品10 mL置于25 mL的容量瓶中，在標準樣、待測樣品以及空白對照樣中按順序依次加入2 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液，2 mL 0.01%的鉛試劑DMF溶液，1 mL 10%的曲拉通TritonFX-114溶液。隨后采用純水定容到刻度線，搖勻后靜置6 min，轉移溶液到1 cm的比色皿中，隨后將其置于分光光度計上進行測試，取480 nm處的吸光度值進行計算，其中，以移取0 mL鉛標準溶液的樣品作為空白對照，重金屬鉛的標準曲線如圖1所示。

圖1 重金屬鉛的標準曲線圖

由圖1可知，重金屬鉛的質量濃度在0～16 μg·mL-1，重金屬鉛的含量與吸光度之間的關系符合朗伯比爾定律，其對應的方程為y=0.009 8x+0.004，相關性系數R2=0.999 4，摩爾吸光系數ε(480nm)=2.02×105L·mol-1·cm-1，檢測限為 3.0 μg·L-1。

2.2 超聲輔助提取條件優化

2.2.1 超聲提取時間對重金屬鉛提取率的影響

稱取5份20 g的大米樣品分別置于100 mL的離心管中，隨后向5個離心管中分別加入1 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，在同一溫度對5個離心管分別超聲處理5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，超聲提取后測定提取率，結果如圖2所示。結果表明，在同樣的酸濃度以及超聲溫度下，隨著超聲提取時間的增加，大米樣品中重金屬鉛的提取率逐漸升高，當超聲提取時間為20 min時，鉛提取率達到較高值，隨著超聲提提時間的繼續增加，鉛提取率增加不明顯，趨于穩定。因此超聲提取時間選擇20 min。

圖2 超聲提取時間對重金屬鉛提取率的影響圖

2.2.2 超聲提取溫度對重金屬鉛提取率的影響

稱取5份20 g的大米樣品分別置于100 mL的離心管中，隨后向5個離心管中分別加入1 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，將5個離心管分別在20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃下超聲提取20 min后，測定提取率。由圖3可知，在同樣的酸濃度以及超聲提取時間下，隨著超聲提取溫度的升高，大米樣品中重金屬鉛的提取率先升高后下降，在超聲提取溫度為50 ℃時，重金屬鉛的提取率最高。在試驗開始時，將超聲溫度設置為70 ℃，超聲提取后對其濾液進行吸光度測試，發現吸光度很小，這可能是因為提取溫度太高導致粉碎的大米樣品出現煮熟或者形態變化。因此超聲提取溫度50 ℃較為適宜。

圖3 超聲提取溫度對重金屬鉛提取率的影響圖

2.2.3 酸濃度對重金屬鉛提取率的影響

稱取5份20 g的大米樣品分別置于100 mL的離心管中，分別向5個離心管中加入1.0 mol·L-1、1.5 mol·L-1、2.0 mol·L-1、2.5 mol·L-1以 及 3.0 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，將5個離心管依次在50 ℃下超聲提取20 min后測定提取率，結果如圖4所示。由圖4可知，在同樣的超聲時間以及超聲溫度下，隨著超聲提取酸濃度的逐漸增加，大米樣品中重金屬鉛的提取率逐步增加，當超聲提取酸濃度為2.5 mol·L-1時，提取率達到最大。隨著超聲提取酸濃度的進一步增加，大米樣品中的重金屬鉛的提取率增加不明顯，因此酸濃度為2.5 mol·L-1時更為適宜。由此可見，對于超聲提取試驗而言，并不是酸的濃度越大，其提取率就越高，酸濃度的增加反而會增加操作人員的危險性，此外對于不同的重金屬離子，提取的時間以及溫度不同，也會影響酸濃度的選擇。

圖4 酸濃度對重金屬鉛提取率的影響圖

通過對超聲時間、溫度條件的優化，結果表明，選擇酸濃度2.5 mol·L-1、超聲提取溫度50 ℃、超聲提取時間20 min時，鉛提取率相對最高，此時提取率為23.2%。

2.3 樣品測定

由于本底樣品中濃度相對較高，因此本底樣品采用ICP-MS法進行測定，而待測樣品中由于重金屬鉛的含量相對較少，采用超聲輔助分光光度法進行測定。具體操作為分別移取濃度為 50 μg·L-1、100 μg·L-1、200 μg·L-1的鉛離子標準溶液各1 mL，在消化前將其添加到樣品中測定其吸光度值，根據吸光度結果計算樣品中鉛的含量為 149.32 μg·kg-1。

3 結論

本文在對粉碎大米樣品進行超聲輔助提取時，選擇酸濃度2.5 mol·L-1、超聲提取溫度50 ℃、超聲提取時間20 min時，鉛提取效果最佳，提取率為23.2%，采用超聲輔助分光光度法對大米樣品中的重金屬鉛進行測定，其中樣品中鉛的含量為149.32 μg·kg-1。