關(guān)于牛奶中重金屬元素鉛與鉻檢測(cè)方法的改進(jìn)與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞 楊寶良 馮秀燕

（北京市飼料監(jiān)察所）

關(guān)于牛奶中重金屬元素鉛與鉻檢測(cè)方法的改進(jìn)與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞 楊寶良 馮秀燕

（北京市飼料監(jiān)察所）

在檢測(cè)牛奶中重金屬元素鉛與鉻時(shí)，目前使用最普遍的方法為原子吸收-石墨爐法，GB 5009.12-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》與GB 5009.123-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉻的測(cè)定》也規(guī)定了原子吸收-石墨爐的國(guó)標(biāo)使用方法，但是在實(shí)際檢測(cè)工作中還是有一些不太適宜之處，針對(duì)牛奶中重金屬元素鉛與鉻的檢測(cè)方法進(jìn)行了一些改進(jìn)，從基體改進(jìn)劑與標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍進(jìn)行討論，并建議將鉛元素標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍改進(jìn)為：0、2、4、8、12、16、20 ng/mL；將鉻元素標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍改進(jìn)為：0、5、10、15、20、25 ng/mL。

牛奶；鉛；鉻；檢測(cè)；改進(jìn)

食品安全問題廣泛受到國(guó)家與社會(huì)的關(guān)注，牛奶中重金屬的含量也越來越受到重視，對(duì)牛奶中重金屬元素鉛與鉻的檢測(cè)，目前使用最普遍的是原子吸收-石墨爐法，但是在實(shí)際檢測(cè)工作中還是有一些不太適宜之處。這對(duì)于檢測(cè)體系與監(jiān)督管理體系都有不利影響，本文結(jié)合食品安全指標(biāo)限量標(biāo)準(zhǔn)與食品中重金屬元素鉛與鉻的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并在具備充足的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出對(duì)牛奶中重金屬元素鉛與鉻的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，改進(jìn)后的檢測(cè)方法能夠結(jié)合實(shí)際工作需求更為準(zhǔn)確有效地測(cè)定出牛奶中重金屬元素鉛與鉻的含量。

1 試驗(yàn)方法

1.1 方法原理

1.1.1 鉛元素

以原子吸收-石墨爐法測(cè)定鉛：試樣經(jīng)微波消解，趕酸定容后注入原子吸收-石墨爐中，在波長(zhǎng)283.3 nm下，以標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與溶液中鉛含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

1.1.2 鉻元素

以原子吸收-石墨爐法測(cè)定鉻：試樣經(jīng)微波消解，趕酸定容后注入原子吸收石墨爐中，在波長(zhǎng)357.9 nm下，以標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與溶液中鉻含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

1.2 試劑和材料

本試驗(yàn)所有用水均應(yīng)符合GB/ T 6682-2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》中規(guī)定的一級(jí)水要求。硝酸為光譜純。過氧化氫為光譜純。0.2%磷酸二氫銨溶液：稱取磷酸二氫銨0.2 g，用一級(jí)水溶解定容至100 mL容量瓶中。

1.2.1 鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1 000 μg/ mL）：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供。

鉛標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（20 ng/ mL）：分多步逐級(jí)稀釋，準(zhǔn)確移取1 000 μg/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于10 μg/ mL；準(zhǔn)確移取10 μg/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于100 ng/mL；準(zhǔn)確移取100 ng/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液20 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于20 ng/mL。

1.2.2 鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液

鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（100 μg/ mL）：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供。

鉻標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（25 ng/mL）：分多步逐級(jí)稀釋，準(zhǔn)確移取100 μg/mL鉻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于1 μg/ mL；準(zhǔn)確移取1 μg/mL鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于100 ng/ mL；準(zhǔn)確移取100 ng/mL鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液25 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于25 ng/mL。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

電子天平（0.0001 g），原子吸收分光光度計(jì)（帶石墨爐裝置），微波消解儀（可控溫），趕酸儀。

表1 微波消解程序

表2 鉛元素自動(dòng)稀釋程序

表3 鉛元素石墨爐升溫程序

2 分析步驟

2.1 鉛元素分析

2.1.1 樣品處理

測(cè)定鉛元素時(shí)，微波消解過程參照鉻元素，定容體積為25 mL，其它參數(shù)條件不變。具體消解程序見表1。

2.1.2 上機(jī)檢測(cè)

主標(biāo)液：20 ng/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；

稀釋劑：3.0%硝酸溶液；

基體改進(jìn)劑：0.2%磷酸二氫銨溶液；

標(biāo)準(zhǔn)空白：一級(jí)水；

標(biāo)準(zhǔn)品及樣品進(jìn)針體積：20 μL；

基體改進(jìn)劑進(jìn)針體積：5 μL。

波長(zhǎng)：283.3 nm；

背景較正：塞曼扣背景。

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制為儀器自動(dòng)稀釋，稀釋程序見表2，石墨爐升溫程序見表3。

2.2 鉻元素分析

2.2.1 樣品的處理

測(cè)定鉻元素采用的是微波消解法：準(zhǔn)確稱取牛奶樣品2 g，置于55 mL的微波消解管中，加入硝酸5 mL，充分搖勻，加入雙氧水2 mL，再次充分搖勻，需要注意至少靜置4 h。升溫程序采用4 步階梯升溫，第一步5 min升至100 ℃，保持10 min；第二步5 min升至120 ℃，保持10 min；第三步5 min升溫至150 ℃，保持10 min；第四步5 min升溫至190 ℃，保持30 min。微波消解后樣品需要趕酸，溫度為120 ℃，需2 h左右，最終以樣品溶液剩至2～3 mL為準(zhǔn)。用一級(jí)水定容至50 mL容量瓶中，上機(jī)測(cè)定。

2.2.2 上機(jī)檢測(cè)

主標(biāo)液：25 ng/mL鉻標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；

稀釋劑：3.0%硝酸溶液；

基體改進(jìn)劑：0.2%磷酸二氫銨溶液；

標(biāo)準(zhǔn)空白：一級(jí)水；

標(biāo)準(zhǔn)品及樣品進(jìn)針體積：20 μL；

基體改進(jìn)劑進(jìn)針體積：5 μL；

波長(zhǎng)：357.9 nm；

背景較正：塞曼扣背景。

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制為儀器自動(dòng)稀釋，稀釋程序見表4，石墨爐升溫程序見表5。

表4 鉻元素自動(dòng)稀釋程序

表5 鉻元素石墨爐升溫程序

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制與選擇

3.1.1 鉛元素

GB 5009.12-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》中規(guī)定，鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍是0、10、20、40、60、80 ng/mL。但是此線性范圍并不適用于牛奶檢測(cè)工作，主要原因?yàn)殂U元素在牛奶中的安全限量值為0.05 mg/kg，即50 μg/kg（GB 2762-2012 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》）。以稱取2 g樣品定容至25 mL計(jì)，處理后的溶液濃度為4.0 ng/mL，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中鉛的曲線第一點(diǎn)濃度即為10.0 ng/mL，對(duì)于檢測(cè)的準(zhǔn)確程度來講，太靠近標(biāo)準(zhǔn)曲線的最低邊緣與最高邊緣，皆不理想。若將曲線線性范圍定為0、2、4、8、12、16、20 ng/mL，定容體積為25 mL，則比最低曲線濃度為10 ng/ mL要相對(duì)于理想一些。

3.1.2 鉻元素

用原子吸收石墨爐法檢測(cè)牛奶中鉻元素，建議曲線范圍：0、5、10、15、20、25 ng/mL。鉻在牛奶中的安全限量值為300 μg/kg （GB 2762-2012 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》），以稱樣2 g定容至50 mL計(jì)，其樣品溶液濃度為12 ng/mL，靠近曲線中間點(diǎn)。

3.2 基體改進(jìn)劑的改進(jìn)

GB 5009.12-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》中規(guī)定，基體改進(jìn)劑濃度為20 g/L，即2.0%濃度。在實(shí)際工作中，此溶液濃度過大，對(duì)樣品峰形有影響。具體原因分析為：鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線最高點(diǎn)為20 ng/mL，即0.02 ng/μL，若以2.0%濃度的磷酸二氫銨計(jì)，即每1 μL溶液中含磷酸二氫銨20 μg，以20 μg除以0.02 ng，其倍數(shù)為1 000 倍，即基體改進(jìn)劑濃度為鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度的1 000 倍。如此高的濃度倍數(shù)關(guān)系對(duì)實(shí)際工作中樣品與添加樣品的峰形有影響，故而將基體改進(jìn)劑磷酸二氫銨濃度修改為0.2%，修改后對(duì)添加樣品進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)能夠有效改善峰形形狀。

3.3 基體改進(jìn)劑的選擇

檢測(cè)時(shí)添加基體改進(jìn)劑是為了避免待測(cè)元素在原子化階段前有損失，是提高讀數(shù)穩(wěn)定性、重現(xiàn)性的有效手段。用原子吸收-石墨爐法測(cè)定鉛時(shí)，常用的基體改進(jìn)劑為磷酸二氫銨、硝酸鎂、硝酸鈀，其中磷酸二氫銨可有效消除氯離子的干擾，在灰化階段，磷酸二氫銨受熱分解產(chǎn)生氫，氫與氯離子結(jié)合形成氯化氫揮發(fā)，從而減少鉛與氯離子形成氯化物而產(chǎn)生損失。鎂和鈀則能夠與鉛形成牢固的共價(jià)鍵，從而能夠承受更高的灰化溫度，去除干擾。本文中采用的0.2%磷酸二氫銨，用量為每針5 μL，能夠有效消除基體的干擾，具體見表6、表7，圖1～3。通過表6與表7比較得出：加入基體改進(jìn)劑后，峰面積值整體提高，同一濃度連續(xù)進(jìn)5 針取平均值，其標(biāo)準(zhǔn)偏差有所下降，線性擬合提高。

表6 未加基體改進(jìn)劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表7 加入0.2%磷酸二氫銨基體改進(jìn)劑的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖1 未加基體改進(jìn)劑的曲線圖

圖2 加入基體改進(jìn)劑的曲線圖

圖3 加入基體改進(jìn)劑的峰譜圖

3.4 樣品前處理的準(zhǔn)備工作

玻璃器皿可用25%的硝酸溶液浸泡48 h，也可用10%的硝酸溶液煮玻璃器皿。用蒸餾水沖洗時(shí)要充分，避免污染，降低試劑空白值，提高檢測(cè)時(shí)的穩(wěn)定性。試驗(yàn)用水按照GB/T 6682-2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》中規(guī)定的一級(jí)水，電阻值應(yīng)達(dá)到18 M。試劑為飛世爾公司生產(chǎn)的質(zhì)譜級(jí)的硝酸和質(zhì)譜級(jí)的雙氧水，這種試劑由于價(jià)格昂貴，一般放在冰箱中4 ℃避光保存。經(jīng)過前期準(zhǔn)備后，試劑空白在石墨爐上的吸光度值一般會(huì)小于0.01。

3.5 經(jīng)驗(yàn)交流

在使用原子吸收-石墨爐法檢測(cè)時(shí)，需要手動(dòng)扣除空白，其試劑空白一般不超過0.02，當(dāng)試劑空白超過0.02時(shí)，一是要考慮石墨爐是否被污染，二是石墨爐進(jìn)樣系統(tǒng)是否被污染，三是前處理所使用的容量瓶是否干凈，四是試劑純度是否達(dá)標(biāo)，五是要考慮是否買到的是假試劑假品牌。在更換新的石墨管時(shí)，要對(duì)石墨管進(jìn)行充分的優(yōu)化處理，一般使用儀器自帶的程序進(jìn)行優(yōu)化即可。對(duì)于高含量的樣品與低含量的樣品建議分開檢測(cè)，如測(cè)完飼料樣品時(shí)，一定要將儀器進(jìn)行充分的清洗后再檢測(cè)牛奶樣品。

4 小結(jié)

GB 5009.12-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》中第一法檢測(cè)牛奶中鉛元素時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線系列定為：0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0 ng/mL。GB 5009.123-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉻的測(cè)定》檢測(cè)牛奶中鉻元素時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線系列定為：0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0 ng/ mL。應(yīng)用原子吸收-石墨爐法檢測(cè)牛奶中重金屬鉛與鉻時(shí)，將基體改進(jìn)劑定為0.2%磷酸二氫銨。

2017-02-24）

賈濤（1981-），北京市飼料監(jiān)察所，高級(jí)畜牧師，理化檢驗(yàn)室檢驗(yàn)員，質(zhì)量監(jiān)督員，從事飼料與生乳檢測(cè)、調(diào)研及質(zhì)量監(jiān)督工作。