石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的檢測條件優(yōu)化分析

游陳康

（浦城縣檢驗檢測所，福建 浦城 353400）

檢測條件的合理性與可行性直接影響著檢測結果，為確保大米中鎘含量的檢測結果精度更高，需要落實對石墨爐原子吸收法檢測最優(yōu)條件的試驗確定。

1 石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的檢測條件優(yōu)化背景分析

在浦城縣級單位的食品檢測實踐中，應用石墨爐原子吸收法進行大米中鎘的檢測期間，實際遵循的標準為《食品安全國家標準 食品中的鎘測定》（GB/T5009.15—2014），在該標準中，推薦的灰化溫度為400～700 ℃；推薦的原子化溫度為1 300～2 300 ℃。同時，使用的主要檢測儀器為PE 900T 型塞曼效應原子吸收光譜儀，該儀器的推薦應用條件為：500 ℃的灰化溫度以及1 600 ℃的原子化溫度。基于這樣的情況，在《食品安全國家標準 食品中的鎘測定》（GB/T5009.15—2014）的推薦參數以及儀器的推薦使用條件下是否能夠達到PE 900T 型塞曼效應原子吸收光譜儀的最佳檢測條件，有著極高的深入探究價值。換言之，需要確定出使用石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的最優(yōu)條件。

2 基于石墨爐原子吸收法的大米中鎘的檢測方案設計

2.1 檢測儀器與試劑選用

在本次檢測中，所選用的儀器設備主要包括PE 900T 型塞曼效應原子吸收光譜儀、熱解平臺石墨管、鎘空心陰極燈、純水儀、電子天平等；所投放的試劑主要包括鎘標準溶液、硝酸、優(yōu)純級磷酸二氫銨溶液等。本次試驗的主要目標在于，針對石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的最佳檢測條件進行確定，所以投放的檢測樣本為大米，投放的大米樣本為國家標物質GBW 10010（GSB-1 大米）。

2.2 檢測方法設定

2.2.1 微波消解法

使用設備為安東怕 Multiwave PRO 微波消解儀，實際操作步驟如下：針對不同粉碎時間條件下所生成的大米粉碎樣本進行精準稱取，單一大米粉碎樣本量為0.5 g；將大米粉碎樣本投放至聚四氟乙烯消解罐中；在相應消解罐內添加5 mL 的硝酸以及2 mL 的過氧化氫，開蓋加熱預消解10 min；在反應平穩(wěn)后，蓋上消解罐蓋子，放入轉子中置于微波消解儀爐內，設置梯度升溫程序進行樣品消解（梯度一：溫度120 ℃，升溫時間5 min，保持時間5 min；梯度二：溫度160 ℃，升溫時間5 min，保持時間10 min；梯度三：溫度180 ℃，升溫時間5 min，保持時間10 min）；完全消解后取出消解罐；在室溫下冷卻消解罐，開蓋，將其轉移至160 ℃加熱板上趕氮氧化物至溶液約1 mL；完成冷卻處理后，使用少量1%硝酸溶液沖洗消解管；將消解液轉移至10 mL 的容量瓶內；在容量瓶內加入1%硝酸溶液，稀釋至10 mL，搖勻，等待后續(xù)處理及測量。

2.2.2 檢測條件設定

在本次檢測實踐主要如下所示：設定0.7 nm 的狹縫；設定4 mA 的燈電流；設定228.8 nm 的波長；在本次實踐中，所應用的儀器為PE 900T 型塞曼效應原子吸收光譜儀，該儀器的推薦使用條件應用峰面積定量的計算方式，并利用塞曼背景完成吸收校正；進樣器能夠自動完成進樣，設定20 μL 的樣本進樣量，設定5 μL 的2%的磷酸二氫銨基體改進劑進樣量。

檢測實踐中，石墨爐的升溫程序及條件主要控制如下：第一次干燥的溫度為110 ℃，升溫時間為5 s，保持時間為30 s，氬氣流速為250 mL/min；第二次干燥的溫度為120 ℃，升溫時間為10 s，保持時間為30 s，氬氣流速為250 mL/min；灰化的溫度為450 ℃，升溫時間為25 s，保持時間為25 s，氬氣流速為250 mL/min；原子化的溫度為1 400 ℃，升溫時間為0，保持時間為3 s，氬氣流速為0；凈化的溫度為2 500 ℃，升溫時間為0，保持時間為3 s，氬氣流速為250 mL/min。另外，在優(yōu)化灰化溫度以及原子化溫度期間，使用的軟件為WinLab 32 for AA。

2.2.3 檢測參數設定

在本次試驗中，主要針對石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的最佳檢測條件進行確定。可能對石墨爐原子吸收法的檢測結果產生影響的主要因素包括大米樣本的粉碎時間、灰化溫度以及原子化溫度，因此，在本次檢測實踐中，主要針對不同粉碎時間、不同灰化溫度以及不同原子化溫度進行檢測與結果對比，在進行單一因素的影響情況探究試驗時，控制其他處理條件及參數均保持一致，以此確定出大米中鎘的最佳檢測條件。具體而言，分別設定大米樣本的粉碎時間為0、30 s、60 s 以及90 s，控制其他處理條件及參數均保持一致，對比分析鎘的吸光度值變化情況（即鎘的檢測結果大小）；分別設定灰化溫度為250～900 ℃（單次試驗的增加溫度為50 ℃）中的所有灰化溫度，即250 ℃、300 ℃、350 ℃、400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃、650 ℃、700 ℃、750 ℃、800 ℃、850 ℃、900 ℃，控制其他處理條件及參數均保持一致，對比分析鎘的吸光度值變化情況；分別設定原子化溫度為1 300～1 700℃（單次試驗的增加溫度為50℃）中的所有原子化溫度，即1 300 ℃、1 350 ℃、1 400 ℃、1 450 ℃、1 500 ℃、1 550 ℃、1 600 ℃、1 650 ℃、1 700 ℃，控制其他處理條件及參數均保持一致，對比分析鎘的吸光度值變化情況。

3 基于石墨爐原子吸收法的大米中鎘的檢測結果分析

3.1 不同粉碎時間條件下的檢測結果

在檢測實踐中，如果設定的粉碎時間存在差異性，那么最終使用石墨爐原子吸收法檢測得到的大米中鎘的檢測結果也有所不。在本次檢測實踐中，主要針對0～90 s（單次試驗的增加時間為30 s）中的所有粉碎時間進行檢測與結果對比，控制其他處理條件及參數均保持一致，試驗結果表明，在粉碎時間呈現出遞增狀態(tài)時，所得到的鎘的檢測結果大小（鎘的吸光度值）也隨之表現出增大狀態(tài)；進一步分析發(fā)現，在粉碎時間超出30 s 后，所得到的鎘的檢測結果大小雖然也有所提升，但是實際顯現出的增高程度偏低，即變化不大，參考使用微波消解處理后所得到的現實效果并不存在較為顯著的差異性。基于這樣的情況，出于對粉碎機耐受性以及現實提取效果的考量，在大米樣本中提取出鎘的粉碎時間設定為60 s，同時加入5 mL 硝酸和2 mL 過氧化氫進行微波消解處理。

3.2 不同灰化溫度條件下的檢測結果

依托對樣本實施灰化處理，能夠實現對原子化期間基本組分對被測元素所產生干擾的有效消除，為確保灰化處理的作用能夠得到最大程度發(fā)揮，在設置灰化溫度期間，要求相應溫度能夠在確保樣本中被測元素不發(fā)生損失的基礎上實現對所有干擾因素的盡可能剔除。在本次檢測實踐中，主要針對250～900 ℃（單次試驗的增加溫度為50 ℃）中的所有灰化溫度進行檢測與結果對比，控制其他處理條件及參數均保持一致，所得到的試驗結果表明，在灰化溫度從250 ℃逐步遞增至450～500 ℃的過程中，所得到的鎘的檢測結果大小（鎘的吸光度值）呈現出遞增的發(fā)展趨勢，并在450～500 ℃達到最高峰；在灰化溫度從550 ℃逐步遞增至650～700 ℃的過程中，所得到的鎘的檢測結果大小呈現出顯著性降低的發(fā)展趨勢；在灰化溫度從750 ℃逐步遞增至900 ℃的過程中，所得到的鎘的檢測結果大小偏低且相對趨于穩(wěn)定。對這一試驗結果落實進一步分析，發(fā)現在灰化溫度有所提升的條件下，背景峰能夠得到一定程度的降低或是消除，從而獲取到鎘的吸光度值最高峰；同時，隨著灰化溫度的進一步增高，在鎘的溫度超出450℃后，受到鎘的氧化物被碳還原的影響，實際產生的灰化損失會保持在較高水平，所損失的鎘的氧化物普遍以氣態(tài)的形式被蒸發(fā)。基于這樣的情況，出于對獲取最優(yōu)的鎘的吸光度值（避免鎘的氧化物被碳還原）的考量，將石墨爐原子吸收法中的灰化溫度設定為500 ℃。

3.3 不同原子化溫度條件下的檢測結果

對于原子化溫度而言，相應數值需要切實參考待檢測元素的性質進行確定，通常情況下，設定的原子化溫度主要以純水作為溶液完成檢測而得出的，然而，在實際的利用石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的實踐中，受到溶液種類、儀器種類等多種因素的影響，最佳原子化溫度也有所不同，需要進行探索以及適當調整。

在本次檢測實踐中，主要針對1 300～1 700 ℃（單次試驗的增加溫度為50 ℃）中的所有原子化溫度進行檢測與結果對比，控制其他處理條件及參數均保持一致，所得到的試驗結果表明，在原子化溫度從1 300 ℃逐步遞增至1 600 ℃的過程中，所得到的鎘的檢測結果大小（鎘的吸光度值）呈現出遞增的發(fā)展趨勢（吸光度值為0.33～0.36），并在1 600 ℃達到最高峰；在原子化溫度從1 600 ℃逐步遞增至1 700 ℃的過程中，所得到的鎘的檢測結果大小呈現出顯著性降低的發(fā)展趨勢。對這一試驗結果落實進一步分析，發(fā)現在原子化升溫初期，受到鎘的氧化物被碳還原的影響，鎘的氧化物普遍以氣態(tài)的形式被蒸發(fā)，形成氣態(tài)鎘離子；而在溫度持續(xù)升高的條件下，氧化鉻會被逐步分解為氣態(tài)存在的鎘原子，從而在短時間生成更大的氧化鉻損失。基于這樣的情況，出于對獲取最優(yōu)的鎘的吸光度值（避免鎘的氧化物轉化為氣態(tài)存在的鎘原子而大量損失）的考量，將石墨爐原子吸收法中的原子化溫度設定為1 600 ℃。

3.4 檢測方法的評價與結果討論

3.4.1 方法線性

對標準工作液進行稀釋處理，控制標準品濃度分別保持站在 0 μg/mL、0.5μg/mL、1 μg/mL、1.5 μg/mL、2 μg/mL、2.5 μg/mL、3 μg/mL；在相應標準工作液內分別加入2%的磷酸二氫銨溶液，加入量設定為5 μL；結合上述條件，將橫坐標設定為標準品濃度，將縱坐標設定為吸光度，能夠實現對標準曲線的繪制與獲取，如圖1 所示。綜合分析相應標準曲線可以得到，在0～3 μg/mL 的范圍內，鎘的標準曲線方程為Y=0.046X+0.006，線性范圍保持在良好狀態(tài)。

圖1 鎘的標準曲線

3.4.2 精密度檢測

選取高濃度水平、中濃度水平以及低濃度水平的含鎘樣本展開精密度檢測分析，取得的具體測定值結果如表1 所示，而獲取到的測定平均值如下所示：對于低濃度水平的含鎘樣本而言，其測定平均值約為0.831 mg/kg，相對標準偏差為3.57%；對于中濃度水平的含鎘樣本而言，其測定平均值約為0.226 mg/kg，相對標準偏差為4.09%；對于高濃度水平的含鎘樣本而言，其測定平均值約為0.333 mg/kg，相對標準偏差為3.33%。結合這一檢測結果能夠了解到的是，相對標準偏差保持在3.33%～4.09%的范圍內，所以實際顯現出的精密程度相對理想。

表1 不同鎘濃度樣品的精密度

3.4.3 準確度檢測

結合《食品安全國家標準 食品中的鎘測定》（GB/T5009.15—2014）中所提出的基本要求標準，應用本方法針對國家標物質GBW 10010（GSB-1 大米）實施檢測，所得到的檢測結果為86.8 μm/kg，該數值保持在標準值范圍內，即87±5 μm/kg。

3.4.4 最優(yōu)檢測條件

結合本次試驗研究，確定出的石墨爐原子吸收法檢測大米中鎘的最優(yōu)檢測條件如下所示：粉碎時間設定為60 s；添加5 mL 硝酸和2 mL 過氧化氫落實梯度升溫的微波消解；加入基體改進劑，即2%的磷酸二氫銨溶液5 μL；設定500 ℃為灰化溫度；設定1 600 ℃為原子化溫度。依托上述檢測條件的設定，能夠獲取到最優(yōu)的鎘的吸光度，促使大米中鎘含量的檢測效果達到最理想水平。同時，這樣的檢測條件符合PE 900T 設備的推薦操作條件，所以也有著較高的可操作性。

4 總結

綜上所述，研究主要以可能對石墨爐原子吸收法的檢測結果產生影響的主要因素為切入點，即大米樣本的粉碎時間、灰化溫度以及原子化溫度，完成對大米含鎘量檢測中石墨爐原子吸收法應用條件的優(yōu)化，提出最優(yōu)檢測條件，所得到的結論與PE 900T 型塞曼效應原子吸收光譜儀的推薦應用條件保持一致。