氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法測(cè)定肉制品中微量鉛

張曦

摘 要：采用濕法消解技術(shù)作為前處理方式，確定了消解試劑和消解條件，利用氫化物原子熒光法及石墨爐原子吸收法，對(duì)肉制品中的鉛微量元素進(jìn)行測(cè)定并做比較研究。結(jié)果表明：2種方法回收率、精密度和檢出限均能滿足日常檢測(cè)要求。隨著熒光技術(shù)的發(fā)展，相對(duì)于原子吸收較為便宜的價(jià)格，在微量鉛測(cè)定方面，熒光法更值得推薦。

關(guān)鍵詞：肉制品；鉛；氫化物原子熒光法；石墨爐原子吸收法

Determination of Trace Lead in Meat Products by HG-AFS in Comparison with GFAAS

ZHANG Xi

（China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Absract： In this study， the digestion reagents and conditions were optimized for wet digestion as a sample pre-treatment for comparative determination of trace lead in meat products by hydride generation atomic fluorescence spectrometry （HG-AFS） and graphite furnace atomic absorption spectrometry （GFAAS）. The results showed that both methods could meet the analytical requirements of recovery， precision and limit of detection. However， GFAAS is a more recommendable method due to its cost advantage.

Key words： meat； lead； hydride generation atomic fluorescence spectrometry （HG-AFS）； graphite furnace atomic absorption spectrometry （GFAAS）

中圖分類號(hào)：TS252.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2014）03-0014-04

鉛是一種常見的重金屬污染物，廣泛存在于大氣、土壤、水和食物中。它是人體唯一不需要的微量元素，也是一種穩(wěn)定的不可降解污染物，在環(huán)境中可長(zhǎng)期積累，并且易通過消化道、呼吸道而被人體吸收，鉛在進(jìn)入生物體內(nèi)后不易被排出，在食物鏈的生物放大作用十分明顯，其富集系數(shù)在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中可達(dá)到驚人的程度，較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物會(huì)在體內(nèi)成千萬倍的富集鉛，然后通過食物鏈進(jìn)入人體，當(dāng)攝入過量時(shí)，會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和造血系統(tǒng)造成危害，鉛污染已成為當(dāng)前危害健康的重要原因之一[1-4]。研究表明，在過去50年里，全球排放到環(huán)境中的鉛為783 000 t，其中有相當(dāng)一部分進(jìn)入了土壤，致使世界土壤出現(xiàn)不同程度的污染[5-6]。動(dòng)物與人類生活在同一個(gè)生態(tài)環(huán)境中，由于家畜從體格上講呼吸帶都處于大氣鉛濃度較高的層次，再加上各種飼料通過食物鏈帶入的鉛污染等，以至肉制品一定程度上承受著鉛污染帶來的問題[7]。2010—2012年達(dá)州市的監(jiān)測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，畜肉等群眾經(jīng)常消費(fèi)的食品中鉛合格率低于80%[8]。目前食品中鉛的主要檢測(cè)方法有原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma optical emission spectrometry，ICP-OES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）等。近年來，肉與肉制品中鉛的檢測(cè)方法屢見報(bào)道，盧垣宇等[8]采用干法消解比較了石墨爐原子吸收與ICP-MS測(cè)定肉制品和香辛料中的鉛含量。梁紹成等[9]采用微波消解ICP-OES法對(duì)動(dòng)物源性食品中的鉛鎘砷汞含量進(jìn)行了測(cè)定。本研究采用氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法對(duì)肉制品中微量鉛的含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)2 種方法的回收率、精密度、檢出限進(jìn)行考察，以期為肉制品鉛含量檢測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉制品 市購；牛肝成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080193、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；氫氧化鉀、硼氫化鉀、鐵氰化鉀、硝酸鎂、磷酸氫二銨、硝酸鈀 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AFS-930雙道原子熒光光度計(jì)、鉛空心陰極燈 北京吉天儀器有限公司；TAS-990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；

1.3 方法

1.3.1 前處理

消解液：用天平稱取1.000 g肉制品于磨口三角瓶中，消解試劑為濃硝酸和高氯酸混合液（7∶1，V/V），加入玻璃珠數(shù)粒及漏斗，放置電熱板上消化至液體無色澄清、大量白煙冒出，加入10 mL超純水趕酸至液量為1～2 mL，待三角瓶冷卻用超純水轉(zhuǎn)移定容于25 mL容量瓶中。

氫化物原子熒光法：取1 mL消解液，添加12 mol/L鹽酸溶液定容至10 mL，待測(cè)；石墨爐原子吸收法：取10 μL消解液，加不同基體改進(jìn)劑5 μL（0.05% Mg（NO3）2溶液、0.5% NH4H2PO4溶液、0.05% Pd（NO3）2溶液），待測(cè)。

1.3.2 氫化物原子熒光法條件

波長(zhǎng)283.3 nm，燈電流90 mA，光電倍增管負(fù)高壓280 mA，原子化器高度8 mm，載氣流量（氬氣）400 mL/min，屏蔽氣流量（氬氣）800 mL/min，

讀數(shù)時(shí)間7.6 s，延時(shí)1.5 s，進(jìn)樣量0.5 mL，讀數(shù)方式為峰面積，順序注射系統(tǒng)程序見表1。

表 1 氫化物原子熒光法測(cè)定鉛順序注射系統(tǒng)程序

Table 1 Sequential injection system program for determination of

lead by HG-AFS

步驟 時(shí)間/s 樣品注射泵閥 多位閥

位置 還原劑注射泵 蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速/（r/min）

位置 動(dòng)作 體積/mL 閥位 動(dòng)作 體積/mL

1 1 A FILL 1.5 G B FILL 1.2 0

2 1 B FILL 1.5 G B FILL 1.5 130

3 1 B INJ 3 B B INJ 0 130

4 1 A FILL 2.5 G B INJ 0 130

5 0.1 B FILL 1 G B INJ 0.5 0

6 1 B FILL 1.2 G A INJ 0 0

7 7.6 B INJ 4.7 B A INJ 2.2 130

1.3.3 石墨爐原子吸收法條件

波長(zhǎng)283.3 nm，燈電流 3 mA，負(fù)高壓440 mA，狹縫寬度0.4 nm，氘燈扣背景，進(jìn)樣量10 μL，基體改進(jìn)劑5 μL，程序升溫條件：干燥溫度110 ℃，升溫5 s，保持5 s；灰化溫度350 ℃，升溫10 s，保持10 s；原子化溫度1 600 ℃，升溫0 s，保持3 s；清除溫度1 800 ℃，升溫1 s，保持3 s。

2 結(jié)果與分析

2.1 消解條件確定

2.1.1 消解方法

由表2可知，干灰化法測(cè)定樣品中的鉛含量都有所偏低，由于灰化時(shí)間對(duì)其含量有所影響。灰化時(shí)間過短，樣品未灰化完全；灰化時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，樣品中部分鉛及其化合物汽化后揮發(fā)而使測(cè)得的鉛含量偏低。故本實(shí)驗(yàn)確定濕法消解作為前處理方法。

表 2 不同前處理方法測(cè)定肉制品中的鉛含量

Table 2 Comparison of results obtained by different pretreatment methods for the determination of lead content in meat products

mg/kg前處理 樣品1 樣品2 樣品3 樣品4

消解方法 0.028 0.036 0.019 0.0104

干灰化法 0.025 0.034 0.018 0.0099

注：樣品1～4為不含待測(cè)染素基質(zhì)的肉制樣品。

濕法消解是目前應(yīng)用比較廣泛的一種食品藥品等重金屬元素檢測(cè)的前處理方法[10-11]，該方法實(shí)用性強(qiáng)，在實(shí)驗(yàn)過程中只要控制好消化溫度，大部分元素很少或幾乎沒有損失，尤其對(duì)于鉛這樣的高溫元素，回收率較為穩(wěn)定[12-13]。王吉秀等[14]比較了濕法、微波以及干法消解測(cè)定中藥材中的5種重金屬元素，結(jié)果表明，消解方法的回收率均大于90%。

2.1.2 消解體系

圖 1 消解體系對(duì)鉛測(cè)定結(jié)果的影響

Fig.1 Effect of digestion system on the determination of lead

由圖1可看出，當(dāng)混酸比例為4∶1～7∶1（V/V），鉛含量逐漸上升，7∶1（V/V）之后基本不變，故最終采用濃硝酸和高氯酸混合液（7∶1，V/V）作為消解試劑。

早在六七十年代就有文獻(xiàn)報(bào)道運(yùn)用高氯酸消解的方法測(cè)定組織，土壤以及植物中的多種元素含量[15-18]。由于日常檢測(cè)的肉制品中油脂含量較高，故將消解試劑中濃硝酸的比例加大，在反應(yīng)初期起預(yù)氧化作用的濃硝酸與肉制品充分反應(yīng)，破壞樣品中有機(jī)質(zhì)。熱高氯酸是最強(qiáng)的氧化劑和脫水劑，由于其沸點(diǎn)較高，可在除去硝酸后的反應(yīng)后期繼續(xù)氧化肉制品，達(dá)到充分消解的目的[19]。

氫化物原子熒光法對(duì)酸度要求比較苛刻，由于鉛形成揮發(fā)性氣體的酸度范圍很窄，所以加水趕酸應(yīng)等待至大量白煙冒出為止。江銳曙等[20]選擇2%鹽酸溶液作為載流測(cè)定鉛，可提高熒光強(qiáng)度，獲得較高的靈敏度和精密度。

2.2 氫化物原子熒光法測(cè)定結(jié)果

選用鐵氰化鉀作為氧化劑，標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣不需另加試劑，載流為12 mol/L鹽酸溶液。根據(jù)樣品酸度，調(diào)節(jié)還原劑中堿溶液濃度，以確保最終反應(yīng)廢液pH值為8～9左右。最終確定還原劑為1%氫氧化鉀、2%硼氫化鉀、2%鐵氰化鉀。在此條件下由儀器自動(dòng)稀釋配比測(cè)定1.000、2.000、4.000、8.000、10.00 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)使用液，得標(biāo)準(zhǔn)曲線I=139.4821C―6.8379，相關(guān)系數(shù)0.9999。

2.3 石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定結(jié)果

肉制品復(fù)雜的基體組分對(duì)石墨爐原子吸收光譜法的測(cè)定有嚴(yán)重的背景干擾，在測(cè)定過程中較高的空白值會(huì)對(duì)肉制品中微量鉛的測(cè)定產(chǎn)生較大影響，因此，需要加基體改進(jìn)劑以獲得低含量測(cè)定值。加入基體改進(jìn)劑可改善基體的性能，使其易轉(zhuǎn)化成為易揮發(fā)的化學(xué)形態(tài)，以利于灰化階段的去除；同時(shí)，與分析物形成更穩(wěn)定的化合物，降低分析物的揮發(fā)性，提高灰化溫度和原子化溫度，利于除去基體的干擾，避免分析元素與Cl–形成共揮發(fā)物[20-22]。

本研究選擇0.05% Mg（NO3）2溶液、0.5% NH4H2PO4溶液、0.05% Pd（NO3）2溶液3種基體改進(jìn)劑，對(duì)高鹽肉制品微量鉛的測(cè)定進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，當(dāng)加入5μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05% Pd（NO3）2溶液時(shí)，背景值最小為0.126，其信噪比值最高（表4）。由于鈀價(jià)格較昂貴，故在實(shí)際應(yīng)用過程中，基體改進(jìn)劑多采用0.5% NH4H2PO4溶液。

表 4 不同基體改進(jìn)劑對(duì)樣品吸光度與背景吸光度的影響

Table 4 Effect of different matrix modifiers on absorbance and background absorbance

基體改進(jìn)劑 加入量/μL 原子吸收 背景吸收 原子吸收/背景吸收

無 5 0.161 0.338 0.476

Mg（NO3）2 5 0.138 0.297 0.465

NH4H2PO4 5 0.147 0.159 0.925

Pd（NO3）2 5 0.155 0.126 1.230

在此條件下，測(cè)定10.00、20.00、40.00、80.00 ng/mL

標(biāo)準(zhǔn)使用液，得標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=376.8112C―29.8376，相關(guān)系數(shù)0.9993。

表 5 不同測(cè)定方法加標(biāo)回收率及方法檢出限

Table 5 Spiked recoveries and detection limits of GFAAS and HG-AFS

氫化物原子熒光法 石墨爐原子吸收法

樣品質(zhì)

量/g 加標(biāo)樣/（ng/mL） 不加標(biāo)樣/（ng/mL） 回收

率/% 方法檢出限/（ng/mL） 樣品質(zhì)

量/g 加標(biāo)樣/（ng/mL） 不加標(biāo)樣/（ng/mL） 回收

率/% 方法檢出限/（ng/mL）

1.0206 4.973 0.193 95.6 0.060 1.0236 41.434 1.994 98.6 1.240

1.0078 5.361 0.186 104.5 1.1055 39.571 2.011 93.9

1.0322 5.089 0.199 97.8 1.0104 40.888 1.832 106.8

由表5可看出，對(duì)空白樣品做11 次測(cè)定，使用氫化物原子熒光法，用RSN=3確定方法檢出限為0.060 ng/mL；以4 ng/mL為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行11 次測(cè)定，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.08%；以5 ng/mL做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，測(cè)量3 次，回收率在95.6%～104.5%之間。使用石墨爐原子吸收法，用RSN=3確定方法檢出限為1.240 ng/mL；以40 ng/mL為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行11 次測(cè)定，由儀器自動(dòng)計(jì)算濃度值，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.49%；以40 ng/mL做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，測(cè)量3 次，回收率在93.9%～106.8%之間。

兩種方法均能滿足日常檢測(cè)的需求，氫化物原子熒光法具有更低方法檢出限、較高靈敏度，樣品消解之后直接稀釋即可上機(jī)。而石墨爐原子吸收法受肉制品復(fù)雜基體的影響較大，需要加入基體改進(jìn)劑進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而增加了污染的可能性。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定

分別用氫化物原子熒光法和石墨爐原子吸收法對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080193進(jìn)行測(cè)定，鉛含量各為1.29、1.28 mg/kg，回收率為99.2%、98.5%，測(cè)定值在證書給定范圍內(nèi)。

2.5 實(shí)際樣品的測(cè)定

利用上述方法，對(duì)北京市城區(qū)、遠(yuǎn)郊超市及農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)中185 個(gè)批次的肉及肉制品進(jìn)行了分析，結(jié)果表明其鉛含量在0.009 8～0.048 mg/kg范圍內(nèi)。

3 結(jié) 論

氫化物原子熒光法檢出限0.060 ng/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.08%，回收率95.6%～104.5%；石墨爐原子吸收法檢出限1.240 ng/mL，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差1.49%，回收率為93.9%～106.8%。對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080193鉛成分進(jìn)行測(cè)定，其測(cè)定值在證書給定范圍內(nèi)。

石墨爐原子吸收法費(fèi)時(shí)，選用合適的基體改進(jìn)劑進(jìn)行測(cè)定其受酸度的干擾較?。粴浠镌訜晒夥▋x器價(jià)格便宜，耗時(shí)短，但鉛形成揮發(fā)性氣體的酸度范圍很窄，故要嚴(yán)格控制消化后樣品的酸度，盡量將酸趕盡，并且使標(biāo)樣介質(zhì)的酸度與消化后樣品的酸度保持一致。

兩種方法均能滿足日常檢測(cè)的需求，氫化物原子熒光法具有較高的靈敏度、儀器性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，隨著熒光技術(shù)的發(fā)展，相對(duì)于原子吸收較為便宜的價(jià)格，在微量鉛測(cè)定方面，熒光法更值得推薦。

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