稻谷中鎘的石墨爐原子吸收測定方法優(yōu)化及其分布

朱啟思，江華邦，鐘國才，王亞軍，陳嘉東

（廣東國家糧食質(zhì)量監(jiān)測中心，廣東 廣州 510050）

稻谷中鎘的石墨爐原子吸收測定方法優(yōu)化及其分布

朱啟思，江華邦，鐘國才，王亞軍，陳嘉東*

（廣東國家糧食質(zhì)量監(jiān)測中心，廣東 廣州 510050）

對GB/T 5009.15-2003中石墨爐原子吸收光譜測定法進(jìn)行了優(yōu)化，并對稻谷中鎘的分布進(jìn)行了初步分析.結(jié)果顯示：石墨爐最佳升溫程序?yàn)椋焊稍餃囟?10℃，27 s；灰化溫度300℃，20 s；原子化溫度1 700℃，2 s；除殘溫度2 100℃，2 s.稻谷中，糙米皮層鎘含量最高，糙米次之，標(biāo)一米略低于糙米，稻殼最低.

石墨爐原子吸收法；鎘；稻谷

0 引言

糧食是人類賴以生存和繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ)，是關(guān)系到國計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略物質(zhì).隨著糧食及其他行業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人民物質(zhì)生活水平的提高，人們對糧食衛(wèi)生、質(zhì)量、營養(yǎng)的要求也越來越高.糧食質(zhì)量安全是關(guān)系到人民安康、社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大問題.中國是糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國，有60%以上人口以稻米為主食[1]，因此，稻谷的質(zhì)量安全問題尤為值得關(guān)注.稻谷的重金屬污染主要是鎘、鉛、汞、砷等.由于鎘在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，它通過廢水、煙塵、礦渣等污染環(huán)境，造成食品、農(nóng)作物等的污染，對人體及動(dòng)物產(chǎn)生毒害.鎘在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)富集可引起肝、腎慢性中毒，出現(xiàn)高鈣尿、蛋白尿、糖尿、氨基酸尿等，并導(dǎo)致負(fù)鈣平衡，引起骨質(zhì)疏松癥[2-4].因此鎘被作為世界上最優(yōu)先研究的污染物之一，引起世界各國的重視.

鎘的檢測方法很多，包括火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、紫外分光光度法及陽極溶出伏安法等.各種方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，筆者選擇目前應(yīng)用比較廣泛的GB/T 5009.15-2003《食品中鎘的測定》中第1法石墨爐原子吸收法[5]進(jìn)行研究.由于稻谷中重金屬含量較低，稍有揮發(fā)損失，將會(huì)帶來較大的誤差.針對這一問題，本文將優(yōu)化石墨爐升溫程序，選取最為合適的灰化及原子化溫度，減少鎘的揮發(fā)損失，以提高測定準(zhǔn)確度.繼而以此為基礎(chǔ)，對稻谷中鎘的特征分布進(jìn)行了初步研究，以期為稻谷鎘污染的進(jìn)一步研究提供一定的理論基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要儀器

TAS—986型原子吸收分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；EH20A Plus Labtech型電熱板：萊伯泰科儀器有限公司；THU35B型試驗(yàn)礱谷機(jī)：佐竹機(jī)械（蘇州）有限公司；CLS.JNM—1型檢驗(yàn)用碾米機(jī)：浙江臺(tái)州市糧儀廠；KETT精米機(jī)：日本KETT科學(xué)研究所.

1.1.2 試劑

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：GBW08612鎘國家標(biāo)準(zhǔn)溶液；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW10010大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；硝酸、高氯酸等均為優(yōu)級純.

1.2 樣品

試驗(yàn)采用來自全國不同產(chǎn)地的23個(gè)稻谷樣品，樣品信息見表1.

1.3 分析方法

1.3.1 樣品前處理

稱取0.50 g樣品于50 mL燒杯中，加入15 mL混合酸（硝酸：高氯酸的體積比為14∶1），加蓋過夜，繼而在電熱板上消化至近干，白煙冒完即可取下冷卻，定容至25 mL，待測，同時(shí)做試劑空白.該消化過程減少了GB/T 5009.15-2003第1法中高氯酸的添加量，便于趕酸，保證了較低的試劑空白，同時(shí)又確保樣品能消化完全，提高測量準(zhǔn)確度.

表1 樣品信息

1.3.2 儀器條件

燈電流：4 mA；波長：228.8 nm；光譜帶寬：0.4 nm；濾波系數(shù)：0.1；測定方式：峰高；進(jìn)樣體積：10μL.

1.3.3 測定

利用鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制 0、0.5、1、3、5 ng/mL的鎘標(biāo)準(zhǔn)系列，先測定標(biāo)準(zhǔn)系列并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測定樣品，儀器計(jì)算的濃度乘50后即為樣品的鎘含量.

1.4 稻谷中鎘的特征分布

取稻谷樣品分別制備成糙米、標(biāo)準(zhǔn)一級大米、特等大米，然后對全稻谷、糙米、標(biāo)準(zhǔn)一級大米及糙米皮層中的鎘含量進(jìn)行測定，分析稻谷中鎘的分布特征.

2 結(jié)果與討論

2.1 操作條件的優(yōu)化

石墨爐升溫程序中灰化溫度及原子化溫度的控制直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性.灰化步驟是為了在原子化之前盡可能地除去有機(jī)物質(zhì)，這樣可以降低化學(xué)干擾和減少背景信號(hào)的大小.溫度過低，不能完全除去基體有機(jī)物，造成較大的化學(xué)干擾和背景吸收；溫度過高，有可能使被分析元素?fù)]發(fā)，造成分析結(jié)果的不準(zhǔn)確.原子化溫度的選擇應(yīng)該高到足以使被分析元素完全蒸發(fā)成氣態(tài)的基態(tài)原子.

鎘是易揮發(fā)的金屬元素.為了得到鎘的最佳吸光度，用鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣10μL，根據(jù)測定結(jié)果分別繪制吸光度與灰化溫度及原子化溫度曲線，結(jié)果如圖1、圖2所示.從圖1、圖2可知，最合適的灰化溫度及原子化溫度分別為300℃、1 700℃，據(jù)此確定了最佳的石墨爐升溫程序，結(jié)果見表2.

為了驗(yàn)證本升溫程序的可行性，分別進(jìn)行了準(zhǔn)確度試驗(yàn)及加標(biāo)回收率試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘在各種濃度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差都在5%以內(nèi)，加標(biāo)回收率在89%～110%之間，也比較理想，證明采用的前處理方法及測試條件可行.對大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定也證明了這一點(diǎn)（真值為（0.087±0.005）mg/kg，測量值為（0.090±0.005）mg/kg）.

圖1 灰化溫度對鎘吸光度的影響

圖2 原子化溫度對鎘吸光度的影響

表2 石墨爐升溫程序

2.2 稻谷中鎘的特征分布

稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫殼后得到糙米，糙米再經(jīng)加工碾去皮層和胚，留下的胚乳，即為食用的大米.選取全國不同地區(qū)的23份稻谷樣品，利用實(shí)驗(yàn)室小型礱谷機(jī)、碾米機(jī)和旋風(fēng)磨粉機(jī)等儀器，將稻谷樣品分別制成全稻谷，糙米，糙米皮，精米及稻殼，通過TAS—986型原子吸收分光光度計(jì)分別測定各部分的鎘含量，初步了解到稻谷籽粒中鎘元素的分布規(guī)律.結(jié)果如表3及圖3所示.

表3 全稻谷、糙米、標(biāo)一米、糙米皮層和稻殼的鎘含量比較 mg/kg

從圖3及表3可以看出，從總體趨勢而言，糙米的鎘含量比標(biāo)一米高，稻殼的含量為最低，糙米皮層的鎘含量最高.對于鎘超標(biāo)不高的糙米，通過深加工將其制成精米，雖在一定程度上能降低其鎘含量，但不能有效降低鎘含量，當(dāng)然這一結(jié)論還有待于大量試驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證.

從表3還可看出，本試驗(yàn)中91%樣品的糙米、標(biāo)一米、糙米皮層和稻殼的鎘含量均比全稻谷高；全稻谷不超標(biāo)的樣品中，出現(xiàn)糙米、標(biāo)一米、糙米皮層均超標(biāo)的現(xiàn)象，說明檢測稻谷重金屬時(shí)，應(yīng)將稻谷去殼礱成糙米，再進(jìn)行重金屬含量檢測，而不能直接檢測全稻谷的重金屬含量，以免造成誤判.目前仍有少數(shù)地方檢測站直接用全稻谷檢測稻谷的重金屬含量.

3 結(jié)論

通過對TAS—986型原子吸收分光光度計(jì)石墨爐升溫程序的優(yōu)化，得到最佳升溫程序?yàn)椋焊稍餃囟?10℃，27 s；灰化溫度300℃，20 s；原子化溫度1 700℃，2 s；除殘溫度2 100℃，2 s.

通過對稻米中鎘含量分布的初步測定結(jié)果來看，標(biāo)一米的含量比糙米鎘含量略低，最高差值0.07 mg/kg，平均差值0.03 mg/kg，鎘含量差異不是很大，含量均超出目前國標(biāo)限量0.20 mg/kg.可見，從糙米制成精米后，鎘去除效果不明顯，試圖通過磨去糙米皮層或提高大米精度是不可能有效大幅度地降低鎘含量的.據(jù)統(tǒng)計(jì)糙米皮層的質(zhì)量約占糙米總量的5%～8%[9].因此，對于鎘污染較嚴(yán)重的稻谷，簡單脫殼、糠皮或加工成精度更高的大米的處理方式對降低鎘元素總體含量影響不大.

圖3 全稻谷，糙米，標(biāo)準(zhǔn)一等大米鎘含量比較

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OPTIMIZATION ON DETERMINATION OF CADMIUM IN PADDY BY GRAPHITE FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY AND DISTRIBUTION OF CADMIUM IN PADDY

ZHU Qi-si， JIANG Hua-bang， ZHONG Guo-cai， WANG Ya-jun， CHEN Jia-dong
（National Center for Grain Quality Monitoring in Guangdong， Guangzhou 510050， China）

The paper optim ized the graphite furnace atom ic absorption spectrometry described in GB/T 5009.15-2003,and primarily analyzed the distribution of cadm ium in paddy.The results showed that the optimal temperature rising program of the graphite furnace was as follows:drying at 110℃for 27 seconds,ashing at 300℃for 20 seconds,atom izing at 1 700℃for 2 seconds and removing impurities at 2 100℃for 2 seconds.The cadmium content in the paddy was in the follow ing order from high to low:brown rice cortex,brown rice,m illed rice and rice husk.

graphite furnace atom ic absorption spectrometry；cadm ium；paddy

TS210.1

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.016

1673-2383（2011）06-0076-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.016.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011-12-20 03:01:44PM

2011-06-08

朱啟思（1984-），男，江西贛州人，助理工程師，研究方向?yàn)榧Z油檢驗(yàn)及加工.

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