硝酸純度對牛奶中鉻含量測定的影響

文/紀坤發(fā) 楊愛君 何 瑛 劉傳栩 李寄瑋

（廣東燕塘乳業(yè)股份有限公司）

鉻是地殼中廣泛分布的元素之一。鉻的毒性與其存在的價態(tài)有關(guān)，三價鉻對人體幾乎不產(chǎn)生有害作用，未見引起工業(yè)中毒的報道；六價鉻有強氧化作用，對人體的危害主要是慢性毒害，可通過消化道、呼吸道、皮膚和黏膜侵入人體，積聚在肝、腎和內(nèi)分泌腺中，以局部損害開始，逐漸發(fā)展到無藥可救。牛奶在生產(chǎn)加工過程中受到鉻污染的主要途徑有：（1）奶牛的飼養(yǎng)過程，包括飼料、水；（2）生產(chǎn)用水；（3）加工過程中添加的輔料等?！妒称钒踩珖覙藴?食品中污染物限量》（GB 2762-2017）中明確規(guī)定牛奶中鉻元素的含量不得超過0.3 mg/kg[1]。

在使用微波消解—石墨爐原子吸收光譜法測定牛奶中鉻含量時，硝酸是最常用的消解體系。由于生產(chǎn)工藝和技術(shù)上的差異，不同試劑廠家生產(chǎn)的同一純度級別的硝酸質(zhì)量有所不同，這對測定牛奶中鉻含量產(chǎn)生一定影響。本試驗檢測了3種不同產(chǎn)地的優(yōu)級純硝酸消解空白奶樣后的鉻含量本底值，并選取低于和高于牛奶中鉻元素限量值的2個濃度（0.1 mg/kg和0.5 mg/kg）作加標回收試驗，以期找到最適合于測定牛奶中鉻含量的硝酸，保證試驗結(jié)果的準確可靠。

表1 微波消解條件

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要儀器設(shè)備

PE AA 800石墨爐原子吸收光譜儀（美國PerkinElmer公司）；鉻元素空心陰極燈；MW 3000微波消解儀（奧地利安東帕公司）；趕酸器（上海博通化學科技有限公司）；電子分析天平（感量0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；minipole超純水系統(tǒng)（默克化工）；移液槍（德國Brand）。

1.1.2 試劑

除非另有說明，本試驗中使用的均為優(yōu)級純試劑和《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》（GB/T 6682-2008）中規(guī)定的一級水。

（1）硝酸（HNO3）

分別為A公司廣州產(chǎn)優(yōu)級純硝酸，B公司德國產(chǎn)優(yōu)級純硝酸，C公司印度產(chǎn)優(yōu)級純硝酸。

（2）0.2%硝酸溶液

使用超純水分別將A公司廣州產(chǎn)優(yōu)級純硝酸、B公司德國產(chǎn)優(yōu)級純硝酸、C公司印度產(chǎn)優(yōu)級純硝酸稀釋成濃度為0.2%的硝酸溶液A、B、C。

（3）硝酸鎂應用液（3 000 mg/L）

使用超純水將濃度為10 000 mg/L的硝酸鎂溶液（美國PE公司）稀釋成濃度為3 000 mg/L的硝酸鎂應用液。

（4）鉻標準溶液（1 000 μg/mL）

國家有色金屬及電子材料測試中心提供。

（5）鉻標準儲備液（50 μg/mL）

使用超純水將濃度為1 000 μg/mL的鉻標準溶液稀釋成濃度為50 μg/mL的鉻標準儲備液。

（6）鉻標準應用液Ⅰ（2.5 μg/mL）

使用超純水將濃度為50 μg/mL的鉻標準儲備液稀釋成濃度為2.5 μg/mL的鉻標準應用液Ⅰ。

（7）鉻標準應用液Ⅱ（500 μg/L）

使用超純水將濃度為2.5 μg/mL的鉻標準儲備液稀釋成濃度為500 μg/L的鉻標準應用液Ⅱ。

（8）鉻標準應用液Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ（10 μg/L）

使用0.2%硝酸溶液A、B、C分別將濃度為500 μg/L的鉻標準應用液Ⅱ稀釋成濃度為10 μg/L的鉻標準應用液Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

（9）鉻標準工作液

儀器自動稀釋，分別將鉻標準應用液Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ（10 μg/L）配制成濃度為0、1、2、4、8、10 μg/L的鉻標準工作液。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗原理

樣品經(jīng)過微波消解處理后，采用石墨爐原子吸收光譜儀，在357.9 nm處測定其吸光度值，在一定濃度范圍內(nèi)其吸光度值與標準系列溶液吸光度值進行比較定量。

1.2.2 陽性樣品制備

（1）鉻陽性樣品Ⅰ

吸取4 mL鉻標準應用液Ⅰ（2.5 μg/mL），用牛奶定容至100 mL，得到濃度為0.1 mg/kg的鉻陽性樣品Ⅰ。

（2）鉻陽性樣品Ⅱ

吸取1 mL鉻標準儲備液（50 μg/mL），用牛奶定容至100 mL，得到濃度為0.5 mg/kg的鉻陽性樣品Ⅱ。

1.2.3 樣品前處理

參照《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》（GB 5009.123-2014）[2]，準確稱取樣品2 g（精確到0.0001 g）于微波消解內(nèi)管中，加入5 mL硝酸，按照微波消解條件（表1）消解試樣，冷卻后取出消解內(nèi)管，在趕酸器上于140～160℃趕酸至0.5～1.0 mL。待消解內(nèi)管冷卻后，將消化液轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，用少量超純水洗滌消解內(nèi)管2～3 次，合并洗滌液，用超純水定容至刻度。

1.2.4 儀器條件

經(jīng)過測試，原子吸收光譜儀的工作條件如表2、表3所示。

1.2.5 樣品檢測

在與測定標準溶液相同的條件下，先吸取樣品空白溶液（或者陽性樣品溶液）20 μL，再吸取5 μL硝酸鎂應用液（基體改進劑，對基體進行改進，提高鉻元素的檢測靈敏度）注入石墨管，原子化后測其吸光度值，與標準系列溶液比較定量。

表2 儀器測量條件[3]

表3 石墨爐升溫程序[4]

表4 3種不同產(chǎn)地優(yōu)級純硝酸本底的吸光度值

1.2.6 計算

試樣中鉻含量的計算見式（1）:

式中：X—試樣中鉻含量，mg/kg；C—測定樣液中鉻濃度，ng/mL；C0—空白液中鉻濃度，ng/mL；V—樣品消化液的定容總體積，mL；m—樣品稱樣量，g。

2 分析與討論

2.1 硝酸的鉻本底值測定

將3 種不同產(chǎn)地的優(yōu)級純硝酸配制成0.2%硝酸溶液，分別測定鉻本底值，平行測試11 次，計算平均吸光度值和相對標準偏差（RSD），結(jié)果見表4。

B、C公司優(yōu)級純硝酸的鉻本底吸光度值較低，重復測試穩(wěn)定性較好，RSD＜5%，符合實際分析的要求；而A公司優(yōu)級純硝酸的鉻本底吸光度值較高，重復測試穩(wěn)定性較差，可能會對后續(xù)分析工作造成影響。

2.2 標準曲線繪制

分別使用3 種不同產(chǎn)地的0.2%硝酸溶液A、B、C配制鉻標準工作液，以鉻標準溶液的吸光度值（扣除相應試劑空白吸光度值）為縱坐標，鉻元素濃度為橫坐標繪制標準曲線，見圖1～圖3。

從圖1～圖3可以看出，3 條標準曲線的相關(guān)系數(shù)（R）均大于0.995，基本符合分析要求，其中B公司硝酸配制的標準曲線線性最好，R＞0.999，用于分析的準確度更高。

2.3 空白牛奶樣品檢測

分別使用3 種不同產(chǎn)地優(yōu)級純硝酸消解空白牛奶樣品，平行測試11 次，測定結(jié)果（扣除試劑鉻本底值）見表5。B公司優(yōu)級純硝酸消解空白牛奶樣品后的鉻元素平均含量為0.004 mg/kg，與第三方送檢結(jié)果（＜0.03 mg/kg，單項判定結(jié)果合格）吻合，RSD＜1.74%，重現(xiàn)性良好。A、C公司優(yōu)級純硝酸消解空白牛奶樣品后的鉻元素含量遠超限量值，不符合分析要求，RSD＞5%，重現(xiàn)性較差。

圖1 A公司硝酸配制的鉻標準曲線

圖2 B公司硝酸配制的鉻標準曲線

圖3 C公司硝酸配制的鉻標準曲線

2.4 加標回收試驗

分別使用3 種不同產(chǎn)地優(yōu)級純硝酸消解陽性樣品Ⅰ和Ⅱ，平行測定8 次，陽性樣品的加標回收率及RSD見表6。

從表6可知，使用B公司優(yōu)級純硝酸消解陽性樣品Ⅰ和Ⅱ，平均加標回收率分別為102.0%和100.4%，RSD分別為1.27%和0.21%，說明無論奶樣中鉻元素含量高于或低于國家限量標準，測得結(jié)果的準確度和重現(xiàn)性均較為良好；使用A、C公司優(yōu)級純硝酸消解陽性樣品，加標回收結(jié)果均嚴重高于實際添加量，且RSD＞5%，不符合實際分析要求，不建議用于牛奶樣品消解。

3 結(jié)論

3.1 綜合以上試驗結(jié)果，使用B公司優(yōu)級純硝酸進行牛奶樣品消解，試劑鉻本底值低、穩(wěn)定性良好；標準曲線線性良好（R＞0.999）；空白牛奶樣品鉻含量與送檢結(jié)果一致；陽性樣品加標回收率在100.0%～104.0%之間，RSD＜5%，添加回收試驗的準確度和重現(xiàn)性均達到測定牛奶樣品鉻含量的要求。而A、C公司優(yōu)級純硝酸的鉻本底值較高，測得空白牛奶樣品和陽性樣品的鉻含量均遠高于實際添加量，準確度和重現(xiàn)性不符合分析要求，不建議用于測定牛奶樣品鉻含量。

3.2 測定試劑空白是校正分析方法、提高結(jié)果準確度的一種手段，在試驗分析中普遍采用?？瞻字狄话悴粦螅駝t扣除空白時會引起較大的誤差。導致空白值過高的原因很多，多數(shù)情況下是由于試劑不純造成的，試劑純度會給試驗結(jié)果帶來系統(tǒng)性誤差，導致分析結(jié)果嚴重失真，直接影響結(jié)果的準確度和重現(xiàn)性[5]。在鉻含量測定過程中，硝酸是使用量最大的試劑，最容易造成較高的試劑空白值，實驗室應對分析使用的硝酸進行每批次空白預試驗，確保購買的硝酸純度符合檢測牛奶樣品鉻含量的要求，以保證結(jié)果的準確可靠。C

表5 空白牛奶樣品的鉻含量

表6 陽性樣品的添加回收試驗結(jié)果