牛奶中鉛的檢測(cè)條件優(yōu)化

李嬌+白宏琦+黃麗娜

摘 要：目的是改變石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)法檢測(cè)牛奶中鉛回收率偏低的現(xiàn)狀。采用微波消解法處理樣品，經(jīng)稀釋定容后，采用石墨爐-原子分光光度計(jì)檢測(cè)牛奶中鉛的含量，計(jì)算鉛的回收率。工藝參數(shù)：特征波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7.0mA，狹縫寬度0.5nm，扣背景燈關(guān)閉的方式進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)樣，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量5μL；改變樣品的灰化溫度、持續(xù)時(shí)間來(lái)優(yōu)化鉛的回收率。結(jié)果為鉛的檢測(cè)最佳工藝參數(shù)：干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s，原子化溫度1900℃，持續(xù)5s。結(jié)論顯示，在上述條件下，檢測(cè)牛奶中的鉛回收率為80%～120%，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也從一定程度上節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。

關(guān)鍵詞：牛奶 鉛 石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)法 檢測(cè)

牛奶中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，如脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物和微量元素等，能夠滿足人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要。牛奶還含有人體必需的8種氨基酸，可供給優(yōu)質(zhì)蛋白。近幾年，由于自然環(huán)境越來(lái)越差，土壤和地下水中的重金屬不斷富集，導(dǎo)致牛奶中重金屬含量不斷增加，尤其是重金屬鉛[1-2]。另外，牛奶在生產(chǎn)加工或貯藏運(yùn)輸過(guò)程中如果使用了含鉛器皿，或使用了受鉛污染的水源，也會(huì)導(dǎo)致牛奶中鉛含量的升高，有時(shí)還會(huì)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，危害人體健康[3]。

鉛（Plumbum，Pb）在元素周期表中的序號(hào)（原子序數(shù)）是82，相對(duì)原子質(zhì)量207.2，原子序數(shù)是所有穩(wěn)定元素中最高的。鉛是環(huán)境中最嚴(yán)重的污染物之一，其會(huì)在人體內(nèi)積累，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生毒性，危害造血、神經(jīng)和消化系統(tǒng)[4-5]。血鉛是檢驗(yàn)人體中鉛含量的指標(biāo)之一，人體接觸過(guò)量的鉛后，血鉛值會(huì)升高[6]。

本實(shí)驗(yàn)采用石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)法檢測(cè)牛奶中鉛的含量，該方法原理如下：試樣經(jīng)灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度計(jì)石墨爐中，電熱原子化后吸收283.3nm共振線，在一定濃度內(nèi)，其吸收值與鉛含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量[7]。本實(shí)驗(yàn)的目的是為了探索儀器條件對(duì)待測(cè)樣組分中鉛含量的影響，進(jìn)一步提升牛奶中鉛的回收率。

1 材料與方法

1.1 材料

純牛奶：采購(gòu)于某超市；GB W08619鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000μg/mL）：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；硝酸（色譜純）、磷酸氫二銨（色譜純）：天津市福晨化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

SX2-12-30箱式電阻爐：上海福馬實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；AA240Z原子吸收分光光度計(jì)：美國(guó)瓦里安公司；C-MAG-HP10加熱板：江蘇省科學(xué)器材有限公司；AL204型電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配置

基體改進(jìn)劑（磷酸氫二銨-硝酸鈀溶液）：準(zhǔn)確稱取0.02g硝酸鈀，加少量硝酸溶液（1+9）溶解后，再加入2g磷酸氫二銨，溶解后用硝酸溶液（5+95）定容至100mL混勻。（基體改進(jìn)劑是為了消除干擾試樣而加入的，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)也要加入。）

鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液：準(zhǔn)確吸取0.5mL鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100μg/mL）于50mL容量瓶中，用0.5mol/L硝酸定容，搖勻，配置成1μg/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液。

標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別吸取0.100、0.200、0.400、0.800、1.600mL鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液于6支50mL容量瓶，用0.5mol/L硝酸定容，搖勻，配置成濃度為2.0、4.0、8.0、16.0、32.0ng/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

1.3.2 樣品前處理

參照國(guó)標(biāo)GB 5009.12-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》中第一法[6]，略有改進(jìn)。稱取0.4g左右純牛奶樣品于微波消解罐中，加入5mL硝酸進(jìn)行消解，冷卻后取出消解罐在電熱板上趕酸至1mL左右。消解罐放冷后，將消化液轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中，用少量水洗滌消解罐3次，合并洗滌液于容量瓶中并用水定容至刻度，混勻備用。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

1.3.3 儀器條件優(yōu)化

1.3.3.1 狹縫寬度的選擇

在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7mA，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量5μL，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s；原子化溫度為2100℃，持續(xù)5s的條件下，通過(guò)石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)，測(cè)量不同狹縫寬度0.2nm、0.5nm、1.0nm的吸光值。

1.3.3.2 基體改進(jìn)劑用量的選擇

在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7mA，進(jìn)樣量10μL，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s；原子化溫度為2100℃，持續(xù)5s的條件下，通過(guò)石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)，測(cè)量不同基體改進(jìn)劑添加量5μL、10μL、15μL的吸光值。

1.3.3.3 燈電流強(qiáng)度的選擇

在波長(zhǎng)283.3nm，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量5μL，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s；原子化溫度為2100℃，持續(xù)5s的條件下，通過(guò)石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)，測(cè)量不同燈電流強(qiáng)度5mA、6mA、7mA的吸光值。

1.3.3.4 原子化溫度的選擇

在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7mA，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量5μL，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s的條件下，通過(guò)石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)，測(cè)量不同原子化溫度1700℃、1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃，持續(xù)5s的吸光值。

1.3.4 樣品中鉛含量計(jì)算公式

Y（mg/kg或mg/L）= ；

式中，Y：樣品中鉛含量，mg/kg或mg/L；C1：測(cè)定樣品溶液中鉛的含量，ng/mL；C0：空白溶液中鉛的含量，ng/mL；V：樣品的體積，mL；m：樣品的質(zhì)量。endprint

1.3.5 鉛回收率

調(diào)整前的儀器條件為：在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流6mA，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量10μL，狹縫寬度0.5nm，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s；原子化溫度為2100℃，持續(xù)5s。

調(diào)整后的儀器條件為：在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7mA，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量5μL，狹縫寬度0.5nm，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s；原子化溫度1900℃，持續(xù)5s。

分別在上述條件下，測(cè)定鉛的回收率，本實(shí)驗(yàn)所做的加標(biāo)點(diǎn)為0.05mg/kg、0.1mg/kg、0.2mg/kg。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)用Excel編輯并處理，每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果均采用測(cè)量3次取平均值的方法。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7mA，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量10μL，狹縫寬度0.5nm，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s；原子化溫度為2100℃，持續(xù)5s的條件下，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)2.0、4.0、8.0、16.0、32.0ng/mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光值。一元線性回歸方程：y=0.00305x+0.0046；相關(guān)系數(shù)為：r=0.9999，線性關(guān)系良好。

2.2狹縫寬度的選擇

狹縫寬度與信噪比成正比，與分辨率成反比。由圖2可以清晰的看出，隨著狹縫寬度的加大，樣品液的吸光值是先增大，后減小，最佳的狹縫寬度為0.5nm。

2.3基體改進(jìn)劑（磷酸氫二銨-硝酸鈀溶液）用量的選擇

石墨爐原子吸收光譜中，為了增加待測(cè)樣品液基體的揮發(fā)性，或者是提高待測(cè)液易揮發(fā)元素的穩(wěn)定性，在待測(cè)樣液中加入一種化學(xué)試劑，以提高灰化溫度或者減小基體干擾，這就是基體改進(jìn)劑。本實(shí)驗(yàn)是在0.5mol/L硝酸的酸性介質(zhì)中，隨著基體改進(jìn)劑的增加，樣品液的吸光值逐漸減小，故基體改進(jìn)劑的最佳加入量是5μL。

2.4燈電流強(qiáng)度的選擇

燈電流越小，說(shuō)明發(fā)射譜線越窄，放點(diǎn)不穩(wěn)定，光譜輸出強(qiáng)度越小，靈敏度越高。反之，燈電流越大，發(fā)射線強(qiáng)度越大，發(fā)射譜線變寬，當(dāng)譜線輪廓變得不清晰，靈敏度下降，信噪比變大，燈的壽命縮短。因此，選擇燈電流非常重要，一般原則是，在保證足夠強(qiáng)且穩(wěn)定的光強(qiáng)輸出條件下，盡量使用較低的工作電流[7]。圖4表明，燈電流變化的過(guò)程中，樣液的吸光值變化不太明顯，值浮動(dòng)較小。通?？招年帢O燈上標(biāo)明的最大燈電流的一半到三分之一為工作電流，經(jīng)多方面考慮，選擇鉛燈的電流為7mA。

2.5原子化溫度的選擇

適當(dāng)?shù)脑踊瘻囟仁羌纫銐蚋呤勾郎y(cè)元素原子化完全，但又不能太高以免加速石墨管的老化而導(dǎo)致吸光值下降[7]。隨著原子化溫度的升高，待測(cè)樣液的吸光值是先增大，后趨于平穩(wěn)的，在1900℃處達(dá)到最大吸光值，且該溫度點(diǎn)回收率和重現(xiàn)性均較好。

2.6鉛的回收率

由表1可知，儀器參數(shù)調(diào)整后，不但節(jié)約了能源，原子化溫度變低，石墨管的壽命也會(huì)隨之提高，鉛的加標(biāo)回收率也有所增加，這說(shuō)明儀器條件對(duì)于做加標(biāo)回收率來(lái)說(shuō)，起著重要的作用。國(guó)標(biāo)GB/T 27404-2008附錄F[8]規(guī)定，被測(cè)組分含量< 0.1mg/kg時(shí)，回收率范圍是60%～120%；被測(cè)組分含量在0.1～1mg/kg之間時(shí)，回收率范圍是80%～120%。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，確定石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定牛奶中鉛的最佳參數(shù)為：在波長(zhǎng)283.3nm，燈電流7mA，狹縫寬度0.5nm，進(jìn)樣量10μL，基體改進(jìn)劑添加量5μL，干燥溫度120℃，持續(xù)10s；灰化溫度400℃，持續(xù)8s，原子化溫度1900℃，持續(xù)5s。在該條件下，鉛的回收率范圍也有所提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱浩嘉，潘道東，顧愿愿，等.同位鍍汞陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定牛奶中鎘、鉛、銅[J].食品科學(xué)，2014，35（8）：121-124.

[2] 張萍，何振宇，梁高道.牛奶中鉛和鎘對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)[J].食品科學(xué)，2007，28（7）：417-419.

[3] 吳平，陳雷，范立英.免消解原子熒光法測(cè)定牛奶中的鉛[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2012，22（7）：1536-1541.

[3] 陳炳卿.食品污染與健康[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[4] 那斯琴高娃，烏尼爾，其其格，等.乳和乳制品中鉛測(cè)定方法的研究[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2010，38（5）：62-64.

[5] 余雅芹.食品中總鉛污染狀況及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D].武漢：武漢輕工大學(xué)，2014.

[6] GB 5009.12-2017食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測(cè)定.中國(guó)人民共和國(guó)衛(wèi)生部2017，10.

[7] 那斯琴高娃，烏尼爾，其其格，等.乳和乳制品中鉛測(cè)定方法的研究[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2010，38（5）：62-64.

[8] GB/T 27404-2008實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè).中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2008，10.endprint