電熱解-原子吸收光譜法快速測(cè)定食用菌中汞

吳慶暉，黃伯熹，方 軍，李維嘉，王和平，潘燦盛

(1.中國(guó)廣州分析測(cè)試中心，廣東省分析測(cè)試技術(shù)公共實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510070; 2.廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，廣東廣州510623)

電熱解-原子吸收光譜法快速測(cè)定食用菌中汞

吳慶暉1，黃伯熹2，方 軍1，李維嘉1，王和平1，潘燦盛1

(1.中國(guó)廣州分析測(cè)試中心，廣東省分析測(cè)試技術(shù)公共實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510070; 2.廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，廣東廣州510623)

建立了一種電熱解-原子吸收光譜法快速測(cè)定食用菌中汞的方法，該方法汞的檢出限為0.079ng(3σ)，加標(biāo)回收率為91.5%～104.6%。該方法與原子熒光光譜法對(duì)照，不需要進(jìn)行樣品前處理且結(jié)果無(wú)顯著性差異，為食用菌產(chǎn)品汞的質(zhì)量控制提供了一種快速、準(zhǔn)確的分析方法。對(duì)分析中可能出現(xiàn)的共存元素干擾以及樣品取樣量等因素進(jìn)行了討論，并對(duì)樣品的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)和原因分析以及提出了在食用菌栽培中有效控制汞含量水平的幾個(gè)因素。

電熱解-原子吸收光譜法，食用菌，汞，快速測(cè)定

1 儀器原理

RA-915+塞曼原子吸收汞分析儀的測(cè)定原理是將樣品中的結(jié)合態(tài)汞通過(guò)RP-91C附加裝置的電加熱功能將樣品加熱分解并還原成單質(zhì)汞隨載氣(空氣)通過(guò)石英分析池測(cè)定單質(zhì)汞的含量。RP-91C附加裝置帶有一個(gè)原子化器，原子化器又分為兩部分。每部分的原子化器通過(guò)電阻絲加熱使溫度達(dá)到約800℃。首先，將樣品置于石英樣品勺并精密稱重，將其送入到原子化器的第一部分。由于所有汞的化合物分解溫度不超過(guò)600℃，而且汞具有穩(wěn)定的原子態(tài)，當(dāng)樣品放入時(shí)，非揮發(fā)性汞化合物在原子化器的第一部分直接分解，而易揮發(fā)化合物(如有機(jī)汞)，通過(guò)加熱而蒸發(fā)但不能分解，由此所形成的所有氣體物質(zhì)(包括沒(méi)有完全還原成單質(zhì)汞的汞化合物和易揮發(fā)的汞化合物)被載氣帶入原子化器的第二部分，在這里所有剩余的汞化合物被再次加熱完全分解，隨載氣進(jìn)入石英分析池進(jìn)行汞含量的測(cè)定。樣品基質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)加熱分解后產(chǎn)生大量的煙霧(包括H2O和CO2)和其它可能產(chǎn)生干擾測(cè)定的化合物，對(duì)汞共振線形成很強(qiáng)的背景吸收，由于RA-915+汞分析儀具有Zeeman效應(yīng)背景校正技術(shù)能夠最大限度地減少煙霧和殘余化合物對(duì)測(cè)定的影響，有效地消除了非選擇性的背景干擾。整個(gè)汞的測(cè)定過(guò)程不到2min，由于樣品不需經(jīng)過(guò)消化分解或者富集、分離等前處理步驟而直接測(cè)定，避免了汞的污染和損失，在目前常用的測(cè)汞方法中，這種方法具有簡(jiǎn)便快捷、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 儀器原理圖

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

食用菌 均為干品;固體汞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)Hg 1000ng/g，ΓCO7183，俄羅斯國(guó)家計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì);Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液GSB G 62069-90 1000μg/mL，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院;GBW07405土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);其他試劑 均為分析純以上;實(shí)驗(yàn)用水采用去離子水，所有實(shí)驗(yàn)器具用前均以(1+1)HNO3浸泡24h并以去離子水洗凈備用。

Lumex RA-915+塞曼原子吸收汞分析儀 帶RP-91C附加裝置，俄羅斯LUMEX分析儀器公司; AF-640雙道原子熒光光度計(jì) 北京瑞利分析儀器有限公司;Lab Tech可控溫電加熱板 北京萊伯泰科公司;移液器P5000 P200 法國(guó)GILSON;電子天平 (Sartorius)BS 110S。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 樣品制備 食用菌去除雜質(zhì)后，用食品粉碎機(jī)粉碎研磨，過(guò)40目篩，轉(zhuǎn)移到已編號(hào)的聚乙烯塑料瓶?jī)?nèi)。

2.2.2 用電熱解-原子吸收光譜法進(jìn)行樣品分析取樣品約15.0～25.0mg于石英樣品勺中，精密稱定，推放入RA-915+塞曼原子吸收汞分析儀原子化器中進(jìn)行分析檢測(cè)。

2.2.3 用原子熒光光譜法進(jìn)行樣品分析［13］取樣品約0.3g，精密稱定，置于聚四氟乙烯塑料內(nèi)罐中，加5.00mL硝酸，混勻后放置4h，再加3.00mL過(guò)氧化氫，蓋上內(nèi)蓋放入不銹鋼外套中，旋緊密封。然后將消解器放入烘箱中加熱，升溫至120℃后保持恒溫2～3h，至消解完全，自然冷至室溫。將消解液用硝酸溶液(1+9)轉(zhuǎn)移并定容至25.0mL，搖勻。同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)。用AF-640原子熒光光度計(jì)進(jìn)行汞含量的測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

分別精密稱取6.00、8.00、12.0、16.0mg固體汞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行上機(jī)測(cè)定，得到線性回歸方程:Mass= 3.73×Area，其中:Mass為Hg絕對(duì)量，Area為儀器對(duì)汞信號(hào)峰面積的積分，線性回歸系數(shù)r=0.9993。

3.2 方法檢出限和重復(fù)性

對(duì)樣品空白連續(xù)測(cè)定11次，用3倍的樣品空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差(3σ)除以標(biāo)準(zhǔn)工作曲線斜率(b)求出本方法檢出限為0.079ng。對(duì)野生松茸樣品連續(xù)測(cè)定7次，測(cè)得樣品中汞信號(hào)的峰面積，計(jì)算得出樣品中汞的平均含量為0.65mg/kg，RSD為4.12%。

3.3 方法準(zhǔn)確性

3.3.1 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn) 準(zhǔn)確稱取野生松茸樣品5份，各約20.0mg，分別在粉末樣品上緩緩地滴加入0.100μg/mL汞標(biāo)液150μL，使汞標(biāo)液被樣品吸附，目的是減緩溶液蒸發(fā)的速度，防止汞標(biāo)液在原子化器內(nèi)的噴濺，然后進(jìn)行上機(jī)測(cè)定，計(jì)算出汞的回收率為91.5%～104.6%。

3.3.2 儀器比對(duì)實(shí)驗(yàn) 分別以電熱解-原子吸收光譜法和原子熒光光譜法對(duì)不同種類的食用菌樣品中汞進(jìn)行測(cè)定(N=3)，結(jié)果見表1。

3.4 樣品測(cè)定

對(duì)15種食用菌樣品進(jìn)行平行樣測(cè)試，分別計(jì)算出汞的平均含量如圖2。

表1 2種方法測(cè)得的汞含量對(duì)比

圖2 樣品分析結(jié)果

3.5 共存元素的影響

食用菌中存在的元素基本上是從土壤(培養(yǎng)基)里面吸收獲得，由于電熱解—原子吸收光譜法采用Zeeman調(diào)制偏振光譜法的背景校正技術(shù)，不僅靈敏度高，而且能夠扣除共存元素產(chǎn)生的背景對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾。選擇在20.0mg野生松茸樣品中加入100.0mg的GBW07405土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)，以相對(duì)偏差10%為判定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果表明，20μg的K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Pb、Zn、Mo、Mn、Cr、Mn、P、Zn、F; 10μg的As、Ni、Ge、Zr、Ba、Ga、Si、Sb、Cs、Cd、Rb、Sr、B、Ce、S、Ba、V等元素對(duì)汞測(cè)定結(jié)果無(wú)影響，因此可以認(rèn)為本方法干擾少。

3.6 取樣量的影響

樣品取樣量的增加可以提高樣品代表性，而且也提高了樣品測(cè)定的重現(xiàn)性。但當(dāng)隨著取樣量的增加，樣品分解和釋放汞的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，并且分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，當(dāng)超過(guò)一定臨界點(diǎn)時(shí)，煙霧會(huì)把石英分析池內(nèi)的光路部分擋住，從而影響測(cè)定結(jié)果。所以，取樣量有一個(gè)合適的范圍，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在進(jìn)行食用菌測(cè)定時(shí)，取樣量在15.0～25.0mg時(shí)可以得到令人滿意的結(jié)果。

3.7 對(duì)樣品檢測(cè)結(jié)果的安全性評(píng)價(jià)

本實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的食用菌汞含量范圍:0.029～2.1mg/kg，其中青頭菇中測(cè)得的汞含量最高為: 2.1mg/kg。根據(jù)國(guó)家對(duì)食用菌衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 7096-2003［14］的要求:干食用菌中的總汞≤0.2mg/kg，有部分食用菌的汞含量超出國(guó)家的限量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)1978年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(FAO/WHO JEFCA)建議的以總汞形式暫定每周最大可耐受量(PTWI)為5.00μg/kg·BW (BODY WEIGHT)計(jì)，即體重60kg的人最大日攝入量(ADI)為0.0429mg。若以汞含量最高的青頭菇計(jì)，每天僅食用20g就可能超出汞的最大日均耐受量，存在著潛在的風(fēng)險(xiǎn)。在沒(méi)有其他的汞源攝入的情況下，若以每天食用50.0g干食用菌計(jì)，食用菌中汞的含量最少應(yīng)當(dāng)小于0.850mg/kg，才不會(huì)超出汞的最大日均攝入量。

3.8 對(duì)食用菌中汞含量差別的原因分析

從本實(shí)驗(yàn)可以看出食用菌中汞含量差別比較大，究其原因，首先與食用菌的種類有關(guān)，不同種類食用菌對(duì)汞的富集能力存在很大差異［6，15］。其次，由于食用菌中的汞元素是從環(huán)境中獲得的，所以食用菌生長(zhǎng)環(huán)境中的土壤(培養(yǎng)基)的汞含量、pH、組成等因素以及空氣、水也會(huì)對(duì)食用菌中汞水平產(chǎn)生影響。如果食用菌生長(zhǎng)環(huán)境附近的生態(tài)系統(tǒng)受到汞污染，則食用菌對(duì)汞的吸收蓄積自然也會(huì)增加。因此有人提出可以把食用菌作為環(huán)境質(zhì)量生物指示物。此外，在同樣的條件下，由于人工栽培的食用菌生長(zhǎng)時(shí)間比野生的短，因此人工栽培的食用菌中的汞含量水平會(huì)低一些［15］。所以，如果要對(duì)食用菌中汞含量水平進(jìn)行有效控制，應(yīng)當(dāng)從以上3個(gè)因素著手。

4 結(jié)論

用電熱解-原子吸收光譜法測(cè)定食用菌中汞，省去了樣品前處理過(guò)程，由于方法具有Zeeman效應(yīng)扣除量背景技術(shù)，背景干擾少，選擇性好，與其他方法相比，本方法具有分析成本少、快速、準(zhǔn)確、靈敏的特點(diǎn)。

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Rapid determination of mercury in edible fungi by electropyrolysis-atomic absorption spectrometry

WU Qing-hui1，HUANG Bo-xi2，F(xiàn)ANG Jun1，LI Wei-jia1，WANG He-ping1，PAN Can-sheng1
(1.China National Analytical Center，Guangdong Provincial Public Laboratory of Analysis and Testing Technology，Guangzhou 510070，China; 2.Guangdong Inspection and Quarantine Technology Center，Guangzhou 510623，China)

A rapid determination method of mercury in edible fungi by electropyrolysis-atomic absorption spectrometry was established.The detection limit of mercury of the method was 0.079ng(3σ).The recovery of standard addition was from 91.5%to 104.6%.Compared with atomic fluorescence spectrometry(AFS)，the samples need not be prepared and the results had no significant difference.A fast and accurate analytical method of mercury for the edible fungi was applied to control its quality.In the results，not only were the interferences of coexisting elements in edible fungi and sample weight discussed，but also were the safeties of the detection results evaluated and cause analyzed，and several factors to control the mercury level in edible fungi cultivating were given.

electropyrolysis-atomic absorption spectrometry;edible fungi;mercury;rapid determination

TS207.5+1

A

1002-0306(2011)03-0396-04

食用菌俗稱“菇”、“蕈”、“菌”、“耳”，是一類可供人們食用的大型真菌，具有肉質(zhì)、膠質(zhì)或纖維質(zhì)的子實(shí)體［1］。我國(guó)是世界上認(rèn)識(shí)和利用食用菌最早的國(guó)家之一。食用菌具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有蛋白質(zhì)、脂肪、多糖、維生素、礦物質(zhì)、抗生素、核苷酸等物質(zhì)。食用菌一般都有一定的藥用價(jià)值，能預(yù)防和治療多種疾?。?］，具有抗腫瘤活性、增強(qiáng)免疫功能、調(diào)節(jié)血脂、降血糖、保肝解毒等功用。汞是一種可以在生物體內(nèi)蓄積的元素，無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞均能在生物體內(nèi)積累，通過(guò)生物富集作用經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體。汞有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性，汞的暴露不僅對(duì)大腦發(fā)育有影響，而且對(duì)蛋白質(zhì)、核酸的合成也有影響，從而影響了細(xì)胞的功能和生長(zhǎng)［3］。汞對(duì)人類生殖功能及胎兒也具有很強(qiáng)的毒性作用［4-5］。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)和城市污染物的大量排放，環(huán)境重金屬污染也日益嚴(yán)重，并通過(guò)土壤、水、空氣等介質(zhì)進(jìn)入食物鏈。食用菌的生長(zhǎng)中對(duì)重金屬不敏感，并通過(guò)生長(zhǎng)主動(dòng)或被動(dòng)吸收到菌體內(nèi)，從而使食用菌富集重金屬能力很強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)綠色植物。特別是食用菌對(duì)汞的富集作用極為顯著［6］。此外有文獻(xiàn)報(bào)道，食用菌中3%～30%的汞以甲基汞的形態(tài)存在，這是一種極有毒的物質(zhì)，由于甲基汞的親脂特性，它比無(wú)機(jī)汞更能有效地在動(dòng)物體內(nèi)積累，對(duì)人類具有更大的毒性［7］。由于上述原因造成我國(guó)部分食用菌中重金屬特別是汞含量超標(biāo)問(wèn)題日趨突出，這不僅對(duì)國(guó)內(nèi)消費(fèi)者健康產(chǎn)生威脅，而且也對(duì)我國(guó)的食用菌出口貿(mào)易造成了不好的影響。目前對(duì)痕量汞的測(cè)定方法主要有冷原子吸收分光光度法(CVAAS)［8］、原子熒光分光光度法(AFS)［9-10］、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)［11］、氫化物發(fā)生—原子吸收光譜法(HGAAS)［12］等。由于上述方法都需要進(jìn)行樣品前處理——濕法消解或者微波消解，操作步驟繁瑣耗時(shí)，而且容易造成汞元素的損失或者污染，為了滿足快速檢測(cè)的需要，本文建立了一種采用高頻Zeeman效應(yīng)背景校正技術(shù)的電熱解-原子吸收光譜法測(cè)定食用菌中汞含量的方法，樣品不需經(jīng)過(guò)前處理，節(jié)約了試劑，具有操作簡(jiǎn)便快捷、干擾少、靈敏度高以及重復(fù)性和檢出限好等優(yōu)點(diǎn)，并且國(guó)內(nèi)未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，為食用菌質(zhì)量安全控制技術(shù)和體系建立提供實(shí)踐和理論依據(jù)。

2010-07-26

吳慶暉(1975-)，男，碩士，工程師，主要從事食品及中藥光譜分析研究。