李嬌+白宏琦+黃麗娜
摘 要:目的是改變石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)法檢測(cè)牛奶中鉛回收率偏低的現(xiàn)狀。采用微波消解法處理樣品,經(jīng)稀釋定容后,采用石墨爐-原子分光光度計(jì)檢測(cè)牛奶中鉛的含量,計(jì)算鉛的回收率。工藝參數(shù):特征波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7.0mA,狹縫寬度0.5nm,扣背景燈關(guān)閉的方式進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)樣,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量5μL;改變樣品的灰化溫度、持續(xù)時(shí)間來優(yōu)化鉛的回收率。結(jié)果為鉛的檢測(cè)最佳工藝參數(shù):干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s,原子化溫度1900℃,持續(xù)5s。結(jié)論顯示,在上述條件下,檢測(cè)牛奶中的鉛回收率為80%~120%,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),也從一定程度上節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。
關(guān)鍵詞:牛奶 鉛 石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)法 檢測(cè)
牛奶中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,如脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物和微量元素等,能夠滿足人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要。牛奶還含有人體必需的8種氨基酸,可供給優(yōu)質(zhì)蛋白。近幾年,由于自然環(huán)境越來越差,土壤和地下水中的重金屬不斷富集,導(dǎo)致牛奶中重金屬含量不斷增加,尤其是重金屬鉛[1-2]。另外,牛奶在生產(chǎn)加工或貯藏運(yùn)輸過程中如果使用了含鉛器皿,或使用了受鉛污染的水源,也會(huì)導(dǎo)致牛奶中鉛含量的升高,有時(shí)還會(huì)超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),危害人體健康[3]。
鉛(Plumbum,Pb)在元素周期表中的序號(hào)(原子序數(shù))是82,相對(duì)原子質(zhì)量207.2,原子序數(shù)是所有穩(wěn)定元素中最高的。鉛是環(huán)境中最嚴(yán)重的污染物之一,其會(huì)在人體內(nèi)積累,當(dāng)達(dá)到一定量時(shí),就會(huì)產(chǎn)生毒性,危害造血、神經(jīng)和消化系統(tǒng)[4-5]。血鉛是檢驗(yàn)人體中鉛含量的指標(biāo)之一,人體接觸過量的鉛后,血鉛值會(huì)升高[6]。
本實(shí)驗(yàn)采用石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)法檢測(cè)牛奶中鉛的含量,該方法原理如下:試樣經(jīng)灰化或酸消解后,注入原子吸收分光光度計(jì)石墨爐中,電熱原子化后吸收283.3nm共振線,在一定濃度內(nèi),其吸收值與鉛含量成正比,與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量[7]。本實(shí)驗(yàn)的目的是為了探索儀器條件對(duì)待測(cè)樣組分中鉛含量的影響,進(jìn)一步提升牛奶中鉛的回收率。
1 材料與方法
1.1 材料
純牛奶:采購于某超市;GB W08619鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000μg/mL):中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院;硝酸(色譜純)、磷酸氫二銨(色譜純):天津市福晨化學(xué)試劑廠。
1.2 儀器與設(shè)備
SX2-12-30箱式電阻爐:上海福馬實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;AA240Z原子吸收分光光度計(jì):美國(guó)瓦里安公司;C-MAG-HP10加熱板:江蘇省科學(xué)器材有限公司;AL204型電子天平:梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。
1.3 方法
1.3.1 溶液的配置
基體改進(jìn)劑(磷酸氫二銨-硝酸鈀溶液):準(zhǔn)確稱取0.02g硝酸鈀,加少量硝酸溶液(1+9)溶解后,再加入2g磷酸氫二銨,溶解后用硝酸溶液(5+95)定容至100mL混勻。(基體改進(jìn)劑是為了消除干擾試樣而加入的,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)也要加入。)
鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液:準(zhǔn)確吸取0.5mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(100μg/mL)于50mL容量瓶中,用0.5mol/L硝酸定容,搖勻,配置成1μg/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液。
標(biāo)準(zhǔn)曲線:分別吸取0.100、0.200、0.400、0.800、1.600mL鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液于6支50mL容量瓶,用0.5mol/L硝酸定容,搖勻,配置成濃度為2.0、4.0、8.0、16.0、32.0ng/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。
1.3.2 樣品前處理
參照國(guó)標(biāo)GB 5009.12-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》中第一法[6],略有改進(jìn)。稱取0.4g左右純牛奶樣品于微波消解罐中,加入5mL硝酸進(jìn)行消解,冷卻后取出消解罐在電熱板上趕酸至1mL左右。消解罐放冷后,將消化液轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中,用少量水洗滌消解罐3次,合并洗滌液于容量瓶中并用水定容至刻度,混勻備用。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。
1.3.3 儀器條件優(yōu)化
1.3.3.1 狹縫寬度的選擇
在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7mA,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量5μL,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s;原子化溫度為2100℃,持續(xù)5s的條件下,通過石墨爐-原子吸收分光光度計(jì),測(cè)量不同狹縫寬度0.2nm、0.5nm、1.0nm的吸光值。
1.3.3.2 基體改進(jìn)劑用量的選擇
在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7mA,進(jìn)樣量10μL,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s;原子化溫度為2100℃,持續(xù)5s的條件下,通過石墨爐-原子吸收分光光度計(jì),測(cè)量不同基體改進(jìn)劑添加量5μL、10μL、15μL的吸光值。
1.3.3.3 燈電流強(qiáng)度的選擇
在波長(zhǎng)283.3nm,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量5μL,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s;原子化溫度為2100℃,持續(xù)5s的條件下,通過石墨爐-原子吸收分光光度計(jì),測(cè)量不同燈電流強(qiáng)度5mA、6mA、7mA的吸光值。
1.3.3.4 原子化溫度的選擇
在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7mA,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量5μL,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s的條件下,通過石墨爐-原子吸收分光光度計(jì),測(cè)量不同原子化溫度1700℃、1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃,持續(xù)5s的吸光值。
1.3.4 樣品中鉛含量計(jì)算公式
Y(mg/kg或mg/L)= ;
式中,Y:樣品中鉛含量,mg/kg或mg/L;C1:測(cè)定樣品溶液中鉛的含量,ng/mL;C0:空白溶液中鉛的含量,ng/mL;V:樣品的體積,mL;m:樣品的質(zhì)量。endprint
1.3.5 鉛回收率
調(diào)整前的儀器條件為:在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流6mA,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量10μL,狹縫寬度0.5nm,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s;原子化溫度為2100℃,持續(xù)5s。
調(diào)整后的儀器條件為:在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7mA,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量5μL,狹縫寬度0.5nm,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s;原子化溫度1900℃,持續(xù)5s。
分別在上述條件下,測(cè)定鉛的回收率,本實(shí)驗(yàn)所做的加標(biāo)點(diǎn)為0.05mg/kg、0.1mg/kg、0.2mg/kg。
1.3.6 數(shù)據(jù)處理
本實(shí)驗(yàn)用Excel編輯并處理,每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均采用測(cè)量3次取平均值的方法。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線
在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7mA,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量10μL,狹縫寬度0.5nm,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s;原子化溫度為2100℃,持續(xù)5s的條件下,用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)2.0、4.0、8.0、16.0、32.0ng/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光值。一元線性回歸方程:y=0.00305x+0.0046;相關(guān)系數(shù)為:r=0.9999,線性關(guān)系良好。
2.2狹縫寬度的選擇
狹縫寬度與信噪比成正比,與分辨率成反比。由圖2可以清晰的看出,隨著狹縫寬度的加大,樣品液的吸光值是先增大,后減小,最佳的狹縫寬度為0.5nm。
2.3基體改進(jìn)劑(磷酸氫二銨-硝酸鈀溶液)用量的選擇
石墨爐原子吸收光譜中,為了增加待測(cè)樣品液基體的揮發(fā)性,或者是提高待測(cè)液易揮發(fā)元素的穩(wěn)定性,在待測(cè)樣液中加入一種化學(xué)試劑,以提高灰化溫度或者減小基體干擾,這就是基體改進(jìn)劑。本實(shí)驗(yàn)是在0.5mol/L硝酸的酸性介質(zhì)中,隨著基體改進(jìn)劑的增加,樣品液的吸光值逐漸減小,故基體改進(jìn)劑的最佳加入量是5μL。
2.4燈電流強(qiáng)度的選擇
燈電流越小,說明發(fā)射譜線越窄,放點(diǎn)不穩(wěn)定,光譜輸出強(qiáng)度越小,靈敏度越高。反之,燈電流越大,發(fā)射線強(qiáng)度越大,發(fā)射譜線變寬,當(dāng)譜線輪廓變得不清晰,靈敏度下降,信噪比變大,燈的壽命縮短。因此,選擇燈電流非常重要,一般原則是,在保證足夠強(qiáng)且穩(wěn)定的光強(qiáng)輸出條件下,盡量使用較低的工作電流[7]。圖4表明,燈電流變化的過程中,樣液的吸光值變化不太明顯,值浮動(dòng)較小。通常空心陰極燈上標(biāo)明的最大燈電流的一半到三分之一為工作電流,經(jīng)多方面考慮,選擇鉛燈的電流為7mA。
2.5原子化溫度的選擇
適當(dāng)?shù)脑踊瘻囟仁羌纫銐蚋呤勾郎y(cè)元素原子化完全,但又不能太高以免加速石墨管的老化而導(dǎo)致吸光值下降[7]。隨著原子化溫度的升高,待測(cè)樣液的吸光值是先增大,后趨于平穩(wěn)的,在1900℃處達(dá)到最大吸光值,且該溫度點(diǎn)回收率和重現(xiàn)性均較好。
2.6鉛的回收率
由表1可知,儀器參數(shù)調(diào)整后,不但節(jié)約了能源,原子化溫度變低,石墨管的壽命也會(huì)隨之提高,鉛的加標(biāo)回收率也有所增加,這說明儀器條件對(duì)于做加標(biāo)回收率來說,起著重要的作用。國(guó)標(biāo)GB/T 27404-2008附錄F[8]規(guī)定,被測(cè)組分含量< 0.1mg/kg時(shí),回收率范圍是60%~120%;被測(cè)組分含量在0.1~1mg/kg之間時(shí),回收率范圍是80%~120%。
3 結(jié)論
通過單因素實(shí)驗(yàn),確定石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定牛奶中鉛的最佳參數(shù)為:在波長(zhǎng)283.3nm,燈電流7mA,狹縫寬度0.5nm,進(jìn)樣量10μL,基體改進(jìn)劑添加量5μL,干燥溫度120℃,持續(xù)10s;灰化溫度400℃,持續(xù)8s,原子化溫度1900℃,持續(xù)5s。在該條件下,鉛的回收率范圍也有所提高。
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