微波消解—超聲波輔助—原子熒光法快速檢測(cè)食用菌中的痕量汞

張惠賢+姚晶晶++王明銳+易甜+彭西甜

摘要：采用微波消解-超聲波輔助-原子熒光光譜法快速分析食用菌中的痕量汞。結(jié)果表明，采用硝酸消解體系，硝酸用量5 mL，微波消解，消解完畢后采用超聲波輔助趕酸，水溫40 ℃，時(shí)間40 min，相較于電熱消解器趕酸超聲波輔助趕酸具有條件溫和、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。該方法具有消解完全、汞元素?fù)p失少、趕酸時(shí)間短、對(duì)操作人員傷害小、簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，在食用菌中痕量汞的分析中具有較大的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：微波消解；超聲波輔助；原子熒光光譜法；食用菌；汞

中圖分類號(hào)：O653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）24-6572-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.062

中國是食用菌品種豐富的國家之一，其味美，營養(yǎng)豐富，含有人體必需的各種氨基酸、真菌多糖、蛋白質(zhì)、維生素等生物活性物質(zhì)[1]。由于食用菌具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值，備受消費(fèi)者青睞，近年來已成為餐桌上人們選擇的熱門食品。

研究表明，食用菌對(duì)一些重金屬具有一定的富集能力，并且其富集能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過糧食和蔬菜等植物性食品[2]，因此食用菌中的重金屬含量一般高于糧食和蔬菜等植物性食品，其對(duì)汞的富集性能尤為顯著。汞及其化合物是一類對(duì)人類具有很大毒害作用并且可在體內(nèi)蓄積的有害物質(zhì)，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼、腎、肝臟等組織都可產(chǎn)生不可逆的損害作用[3]，給人體健康帶來很大的危害。因此，建立食用菌中汞的分析方法，對(duì)于保障廣大消費(fèi)者的身體健康，促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有重要的意義。

食品中總汞含量分析往往需要對(duì)樣品進(jìn)行繁瑣而復(fù)雜的前處理，而汞的沸點(diǎn)低，極易揮發(fā)，前處理不當(dāng)還有可能影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。微波消解法結(jié)合了高壓消解和微波快速加熱兩方面性能，具有樣品消解快、試劑消耗少、空白值低、避免揮發(fā)損失、回收完全等優(yōu)點(diǎn)[4，5]， 適用于痕量汞分析和超純分析。氫化物發(fā)生原子熒光法操作簡(jiǎn)便，靈敏度高，基體干擾少，分析結(jié)果穩(wěn)定[6]，在環(huán)境、生物等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。因此，本研究采用微波消解-超聲輔助萃取-氫化物發(fā)生原子熒光法測(cè)定食用菌中的汞，前處理簡(jiǎn)便、消解完全，在食用菌中痕量汞的分析中具有較大的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

硝酸、氫氧化鉀、硼氫化鉀等試劑均購自上海國藥試劑有限公司；所用水為去離子水。所有玻璃器皿及聚四氟乙烯消解內(nèi)罐均需以硝酸溶液浸泡24 h，用水反復(fù)沖洗，最后用去離子水沖洗干凈、備用。

1.2 儀器

MARS 5型微波消解儀（美國CEM公司）；AF-610B型原子熒光分光光度計(jì)（北京瑞利分析儀器有限公司）；KQ-300DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Dv4000型精確控溫電熱消解器（北京安南科技有限公司）；AAE100型電子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

精密吸取適量濃度為0.10 mg/L的汞元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用體積分?jǐn)?shù)5%的硝酸水溶液配制成系列標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0、0.4、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L。

1.4 儀器工作條件

負(fù)高壓220 V；總電流25 mA；原子化器溫度低溫；原子化方式冷原子；載氣流量1 000 mL/min；讀數(shù)方式峰面積；讀數(shù)時(shí)間20 s；測(cè)量方式標(biāo)準(zhǔn)曲線法。

1.5 樣品處理

稱取過80目篩的粉樣固體試樣0.400 0 g于消解罐內(nèi)，加入5 mL硝酸，加蓋放置過夜，旋緊罐蓋將消化罐放入微波消解體系中，設(shè)置消解的最佳分析條件，至消解完全。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐放在超聲波清洗器中超聲脫氣40 min，趕去棕色氣體，取出消解罐，將消化液轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中，用少量水分3次洗滌消解罐內(nèi)壁，洗滌液合并于比色管中并定容至刻度，混勻備用，同時(shí)做試劑空白。樣品溶液稀釋15倍進(jìn)樣。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性方程、檢出限、定量限

配制0、0.4、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液，采用原子熒光儀分析檢測(cè)，以峰面積對(duì)質(zhì)量濃度進(jìn)行線性回歸。標(biāo)準(zhǔn)曲線y=143.012 92x+4.027 6，線性范圍0～4.0 μg/L，相關(guān)系數(shù)r為0.999 9，檢出限分別為0.1 μg/L，定量限為0.3 μg/L。

2.2 微波消解條件的優(yōu)化

食品中重金屬的消解方法主要有壓力罐消解法[7]、敞開體系酸分解法[8]、回流消解法[9]、干法消解法和微波消解法等[10]。傳統(tǒng)的樣品前處理方法大多采用普通壓力罐消解法、濕式消解或干式灰化，這些方法易造成被測(cè)成分的損失，而且試劑用量大、空白值高、產(chǎn)生較多酸霧、費(fèi)時(shí)、污染環(huán)境。微波消解法具有加熱速率快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，尤其在密閉容器中，可以在數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到很高的溫度和壓力，使樣品快速溶解。另外，微波消解是在密閉系統(tǒng)中完成消解，能夠避免樣品中待測(cè)元素的損失，減少酸的使用量從而顯著降低空白值，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，本研究采用微波消解法對(duì)樣品進(jìn)行前處理。

微波功率對(duì)微波消解效果影響最大，其次是消解時(shí)間，本研究以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10015（GSB-6）為考察對(duì)象，其中汞的真實(shí)濃度為（20±3） μg/kg。經(jīng)過試驗(yàn)比較，選擇最佳的微波消解程序見表1。

2.3 消解過程優(yōu)化

以國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10015（GSB-6）為考察對(duì)象，采用硝酸微波消解系統(tǒng)，考察了5、6、7、8 mL硝酸用量的消解效果，以求最優(yōu)的消解條件。預(yù)消解后按照表1的微波消解程序?qū)悠愤M(jìn)行加溫消解，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，硝酸為5 mL時(shí)，測(cè)定結(jié)果最接近標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真實(shí)值（20±3） μg/kg，硝酸用量過多，消解過程產(chǎn)生的氮氧化物多，即使經(jīng)過后續(xù)的趕酸步驟，仍然會(huì)有氮氧化物殘留，致使測(cè)定結(jié)果偏高。當(dāng)硝酸用量高于5 mL時(shí)，其測(cè)定值較標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真實(shí)濃度偏高，并且隨著酸用量的增加而升高。因此本試驗(yàn)最終選擇硝酸用量為5 mL。

2.4 趕酸條件的優(yōu)化

2.4.1 電熱消解器趕酸 分別研究了電熱消解器的溫度為80、100、120、140 ℃，趕酸時(shí)間為3 h時(shí)，趕酸效果對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。從表3中可以看出，80和100 ℃趕酸效果差，仍然有氮氧化物殘留，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，120 ℃趕酸效果良好，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真實(shí)值（20±3） μg/kg相近。而在140 ℃下趕酸測(cè)定結(jié)果較標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的真值偏低，這是由于溫度過高會(huì)導(dǎo)致汞的揮發(fā)，因此，最佳趕酸溫度選擇為120 ℃。

進(jìn)一步考察了在趕酸溫度為120 ℃，趕酸時(shí)間分別為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h時(shí)趕酸效果對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果（表4）表明，當(dāng)趕酸時(shí)間大于2.0 h，趕酸效果良好，測(cè)定結(jié)果與真實(shí)值（20±3） μg/kg相近。為了盡可能去除氮氧化物，趕酸時(shí)間選擇2.5 h。

2.4.2 超聲波趕酸 分別研究了超聲波內(nèi)水溫為30、35、40、45 ℃，趕酸時(shí)間為1.0 h時(shí)，趕酸效果對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。從表5中可以看出，在所選擇的溫度下趕酸效果良好，測(cè)定結(jié)果與真實(shí)值（20±3） μg/kg相近，為了減少趕酸時(shí)間選擇水溫40 ℃。

進(jìn)一步考察了超聲波水溫為40 ℃，趕酸時(shí)間分別為10、25、40、65、80 min時(shí)趕酸效果對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果（表6）表明，趕酸時(shí)間為25 min時(shí)，測(cè)定結(jié)果比真實(shí)值（20±3） μg/kg稍大，而當(dāng)趕酸時(shí)間大于40 min時(shí)，趕酸效果良好，測(cè)定結(jié)果與真實(shí)值相近。為了盡可能去除氮氧化物，趕酸時(shí)間選擇40 min。

綜上所述，優(yōu)化后的樣品前處理?xiàng)l件為硝酸5 mL，并預(yù)消解12 h，按照表1加溫消解，超聲波水浴趕酸，趕酸水溫度為40 ℃，時(shí)間為40 min。

2.5 樣品測(cè)定

將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10015（GSB-6）、花菇、黑木耳、羊肚菌、銀耳5種樣品按照優(yōu)化后的前處理?xiàng)l件進(jìn)行處理，分析結(jié)果如表7所示。結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值與真實(shí)值（20±3） μg/kg相符，說明該方法是可信的，從市場(chǎng)上隨機(jī)抽取的食用菌樣品中汞的含量均低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。

3 小結(jié)與討論

本研究建立的微波消解-超聲輔助趕酸-原子熒光光譜法測(cè)定食用菌中的汞，具有消解完全、汞元素?fù)p失少、趕酸時(shí)間短、對(duì)操作人員傷害小、簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、靈敏等優(yōu)點(diǎn)。該方法可實(shí)現(xiàn)食用菌中痕量汞的準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)于食用菌中有毒元素汞的監(jiān)測(cè)起到應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宮 雪，張 博，辛 廣，等.食用菌中黃酮類物質(zhì)的研究進(jìn)展[J].食品分析與檢測(cè)，2016，7（7）：2821-2827.

[2] 鄭偉華，王 成，張紅艷，等.7種食用菌鉛、鎘、汞、砷含量監(jiān)測(cè)及質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，29（2）：396-401.

[3] 李 萍，呂任一，肖麗恒，等.測(cè)汞儀原子吸收光譜法測(cè)定野生食用菌中的總汞[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2015，6（1）：328-332.

[4] 方蘭云，王 立.微波消解-原子熒光光譜法測(cè)定大米中的痕量汞[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2010，20（3）：519-521.

[5] 林明越，梁秀清.微波消解-原子熒光光譜法測(cè)定丹參中砷、汞的含量[J].中藥材，2016，39（5）：1108-1109.

[6] 李文生，馮曉元，閆國華，等.微波消解-原子熒光法同時(shí)測(cè)定果品中的砷和汞[J].食品研究與開發(fā)，2008，29（2）：143-145.

[7] 歐陽珮珮，吳惠剛，黃 誠，等.壓力罐消解ICP-MS法同時(shí)測(cè)定全血中5種微量元素[J].氨基酸和生物資源，2014，36（2）：70-72.

[8] 沈春春.等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定鈦鐵礦中鈦含量[J].化工時(shí)代，2016，30（4）：30-32.

[9] 張黎黎.王水回流消解法測(cè)定土壤中的鉛[J].中國西部科技， 2010，9（14）：28-30.

[10] 王志東，蔡廣紅，何向宗，等.用干法化消解法檢測(cè)米粉中鐵含量的準(zhǔn)確性分析[J].當(dāng)代醫(yī)藥論叢，2015，13（10）：56-57.