董錫銘(成都理工大學核技術與自動化工程學院,四川成都 610059)

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大米中重金屬元素檢測前處理討論

董錫銘
(成都理工大學核技術與自動化工程學院,四川成都 610059)

【摘 要】大米是我國人民的主要食品,大米中重金屬含量前處理與檢測是食品安全監(jiān)督管理的重點之一。本文針對主流的大米前處理方法干法,濕法,微波消解及高壓消解進行分析討論,列出了方法使用的注意事項。通過優(yōu)缺點的對比及相對環(huán)境適用性的比較,列出了在不同情況下的前處理方法選用。并根據(jù)現(xiàn)今市場現(xiàn)狀和發(fā)展提出了發(fā)展建議。

【關鍵詞】大米 前處理 檢驗

我國是重要的大米生產(chǎn)國和消費國，大米的食品安全影響著我們的健康。受重工業(yè)影響，我們所生活的環(huán)境中重金屬含量相較于自然環(huán)境要高出許多。鉛鎘等重金屬污染元素廣泛存在于大氣，土壤等環(huán)境中，由于人體的代謝能力限制，進入身體的大部分重金屬會積蓄在人體內(nèi)，嚴重影響人體健康。

大米中砷、汞、鉛、鎘是對人體具有積累性危害的毒性系數(shù)最高的四種重金屬，因此國家標準GB 2715-2005《糧食衛(wèi)生標準》對大米的鉛、鎘、汞、砷含量要求作了規(guī)定：砷≤0.15mg/kg，汞≤0.02mg/kg，鉛≤0.2mg/kg，鎘≤0.2mg/kg。但在市場上大米重金屬超標事件卻時有發(fā)生，對大米重金屬的精確檢驗成了不可忽視的問題。

大米的檢測首先需要對樣品進行處理，即破壞，消解里面的有機體使待測元素轉變?yōu)闊o機離子狀態(tài)，從而有效地進行下一步操作。樣品的前處理是對所要檢測的目標物進行分離，萃取，過濾，富集和純化等操作[1]，大米的重金屬元素含量很低，前處理過程對檢測效果的影響很大，因此重金屬含量檢測的準確與否，很大程度上依賴于前處理過程[2]。

1 干法消解發(fā)

1.1 高溫干法消解

干法灰化是最早的樣品前處理方法，其原理是在一定溫度和氣氛下加熱，使待測物質(zhì)分解、灰化，留下的殘渣再用硝酸溶解。這種方法使用溶劑數(shù)量少，空白值較低，在鉛、鎘、砷的國家標準中都有提到，對于汞來說開放體系的高溫干法消解會在很大程度上損失待測目標樣品，并不合適做痕量分析。在樣品進入馬弗爐前要進行碳化，碳化目的是要將樣品中水分和加熱膨脹的有機成分破壞防止在馬弗爐中飛揚導致目標元素損失。高溫干法消解的重點在于溫度和時間的控制，更低的溫度與更短的時間能保證目標元素更少損失。生物快速灰化裝置通過增加氧氣流量達到快速灰化的目的，回收率在88%～105%[3]。

1.2 低溫干法消解

低溫干法消解，又稱為氧等離子體灰化法，已經(jīng)有幾十年歷史了，但由于設備昂貴未能普及。此方法是先將爐內(nèi)空氣抽空，再不短通入氧氣，點火裝置為電場，微波或高頻發(fā)光源照射，活化氧氣生成活性氧離子，在150度左右就可以將樣品緩慢灰化[4]，對于鉛、鎘元素幾乎不產(chǎn)生損失，空白值更低于高溫干法消解。低溫灰化需要專門的裝置，并且灰化速度極慢，灰化速度接近mg/h[5，6]。

2 濕法消解發(fā)

2.1 傳統(tǒng)濕法消解

傳統(tǒng)濕法消解為最普遍的一種方法，使用的儀器為電熱板，方法難度低，由于酸液的加入空白值相較于其他方法要高，對使用的酸純度要求高。此方法為：在容器中放入幾粒玻璃珠，混合酸與待測樣品混合液同時放到電熱板上加熱，有機成分會被氧化分解，混合液逐漸變成深色，如果液體呈棕黑色則在加入適量混合酸，直至溶液澄清兵冒白煙取下冷卻。濕法消解有很多混合酸體系，最常用為：硝酸-高氯酸[7]。有學者使用硝酸-過氧化氫體系也得到了很好的消解效果[8]。要注意的是使用硝酸-高氯酸消解需要浸泡過夜，這樣能更好的縮短加熱時間。濕法消解由于溫度低且由于液相的保護使得損失率較高溫灰化法小很多，但在溶液的轉移和浸泡過程中分解出的目標重金屬元素容易被容器吸附還是會產(chǎn)生影響[9]。

2.2 回流提取法

回流提取法是傳統(tǒng)濕法消解的改進，損失較少，但所需酸液量更大，操作復雜。在消化裝置錐形瓶中加入混合酸轉動錐形瓶防止局部炭化采用回流加熱裝置，同樣也需要加入玻璃珠。開始小火加熱至開始發(fā)泡即停止加熱，待發(fā)泡停止，加熱回流2h以免重金屬揮發(fā)損失，若溶液變成棕黑色再加入酸液繼續(xù)回流。待溶液澄清后放冷，放冷后洗滌冷凝管并于消化液內(nèi)[10]。

3 微波消解法

有大量文獻證明微波消解法是常用消解方法中綜合表現(xiàn)最好的[11，12]，其加熱速率快、效率高，在密閉容器中，可以在數(shù)分鐘之內(nèi)達到很高的溫度和壓力，使樣品快速溶解的優(yōu)點，備受各檢驗方推崇。微波消解的原理是通過樣品與酸的混合物對微波能的吸收使活性例子數(shù)量迅速增多，達到快速加熱消解樣品的方法，并且微波消解法能提高酸的利用率，處理相同質(zhì)量大米樣品時消耗酸更少。微波消解需要特定的消解儀器，在消解罐內(nèi)加入待測樣品和混合酸，有些較難消解樣品可以在進入消解罐前用酸浸泡一段時間或加酸煮沸一小時，有利于消解完全[13]。在微波消解體系內(nèi)多采用硝酸-過氧化氫混合酸體系，在微波條件下這種混合酸擁有更高數(shù)量的氧化自由基，并且對容器的傷害更小。微波消解能達到很低的空白值，測定相對更精確，但對檢測的方法要求較高，因為微波處理的樣品量較少，所需方法必須擁有很低的檢出限才能達到要求。

4 高壓消解法

高壓消解法在糧食檢測中相對滿意率最高的[14]，它與微波消解法類似，都有很低的空白值和高的酸利用率。此方法利用升溫增壓的方法增加氧化性粒子與有機成分的反應幾率，在密閉空間內(nèi)盡可能多的相互碰撞發(fā)生氧化分解，從而解釋放出目標元素離子。高壓消解法也有特定的消解儀器，使用時樣品加適量混合酸放在容器中，置于恒溫箱內(nèi)利用高壓罐在高溫下保溫一段時間，使樣品快速溶解。高壓消解法很適合易揮發(fā)元素的痕量分析，而且可以在少量樣品下做到檢測可靠，但耗時較長，檢測樣品取量少，一次檢測處理樣品少，代表性較差。

5 前處理方法的總結比較

綜上所述，對于前處理方法的選擇我們可以根據(jù)對處理時間，設備，空白值，試劑用量，的重要程度進行排列篩選出最適合的方法。在快速檢測的條件下應優(yōu)先選擇微波消解法；如果存在實驗條件限制，無法購買使用昂貴設備可以選用干法消解與濕法消解；要求空白值低試劑用量少的情況下微波消解與高壓消解是首選方法，其次可以選用干法消解。現(xiàn)階段我國在糧食檢測使用的最主流方法是微波消解-石墨爐原子吸收法，但是對于大批量大米重金屬現(xiàn)場

檢驗還缺乏一種快速、廉價、高效并存的處理法。隨著我國對食品安全的關注度日益提高，對糧食檢測的快速，便捷，準確處理檢驗是有效監(jiān)管的重中之重。這對于加強食品安全，增加人民幸福指數(shù)，建設和諧社會有著重要意義。

參考文獻

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