食品理化檢驗(yàn)中樣品前處理技術(shù)的應(yīng)用

柯尚義

（莆田市涵江區(qū)疾控預(yù)防控制中心 福建莆田 351111）

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)食品安全的要求不斷提高，但是近年來食品安全問題頻發(fā)，嚴(yán)重威脅人們的身體健康與正常生活，引起社會(huì)各界的高度關(guān)注，食品安全方面的監(jiān)督管理引導(dǎo)十分重要[1]。當(dāng)前對(duì)食品安全檢測(cè)的方法主要為食品理化檢驗(yàn)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，對(duì)于食品的理化檢驗(yàn)手段也在更新?lián)Q代，近年來微波消解技術(shù)逐漸被應(yīng)用于食品樣品的檢測(cè)前處理[2]。 微波消解技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、檢驗(yàn)效率高等優(yōu)勢(shì)，有利于顯著提升對(duì)食品安全的整體質(zhì)量檢驗(yàn)[3-5]。 本文就食品理化檢驗(yàn)樣品前處理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 資料與方法

2.1 儀器與試劑

儀器：檢驗(yàn)微波消解儀（吉天儀器）；雙道原子熒光光度計(jì)（AFS-230E，北京科創(chuàng)海光儀器有限公司）；火焰—石墨爐原子吸收（GFA-7000A，島津公司）；萃取儀（SPT-24）；空心陰極燈（元素包括錳、鐵、銅等）。

試劑：過氧化氫；硝酸；去離子水；優(yōu)級(jí)純硝酸（密度1.42 g/mL）；過氧化氫（濃度為30%）；氫氟酸（濃度為40%）。 選用1 mg/mL 金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用元素標(biāo)準(zhǔn)液前均需要用0.5 mmoL/L 的硝酸完成稀釋。汞標(biāo)準(zhǔn)溶液在使用之前應(yīng)用體積分?jǐn)?shù)為4%的硝酸完成稀釋，使用砷標(biāo)準(zhǔn)溶液前需應(yīng)用水完成稀釋。砷的檢測(cè)材料選擇量為15 g/L 硼氫化鉀，在2 g/L 氫氧化鉀溶液中溶入硼氫化鉀，另外現(xiàn)配0.1 g/L 硼氫化鉀溶液用于汞檢測(cè)。使用還原劑、硫脲配置成混合溶液，同時(shí)確保其他各項(xiàng)待檢測(cè)樣本準(zhǔn)備到位。

2.2 食品樣品制備

樣品量為0.3 g，為固體或者半固體狀態(tài)。 不同的樣品有對(duì)應(yīng)的消解時(shí)間，設(shè)置合理的溫度參數(shù)，完成消解后樣品自行冷卻。

2.3 檢測(cè)方法

主要采取以下3 種方式完成對(duì)食品理化樣品前處理：（1）火焰原子法，主要針對(duì)燈火流、乙炔流量檢測(cè)，微量元素包括鐵、錳、銅、鋅，嚴(yán)格根據(jù)說明書內(nèi)容完成相關(guān)操作，檢測(cè)過程中首先針對(duì)對(duì)象為空白值，然后檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)系列，最后是樣品溶液。（2）石墨爐原子法，在碳化過程中鉛的溫度調(diào)整在600℃左右，鎘的溫度調(diào)整在500℃； 原子化溫度調(diào)整在1 700℃左右，鎘的溫度對(duì)應(yīng)調(diào)整為1 600℃。 在每升干擾性樣品當(dāng)中加入20 g 基體改進(jìn)劑以及5 μL 的磷酸二氫銨，碳化之后，鉛的溫度調(diào)整在800℃左右，鎘的溫度調(diào)整在800℃；原子化溫度調(diào)整在2 000℃左右，鎘的溫度對(duì)應(yīng)調(diào)整為1 800℃。（3）原子熒光光譜法。主要針對(duì)砷與汞元素的檢測(cè)，要優(yōu)選精密的設(shè)備及良好的環(huán)境條件完成對(duì)汞的檢測(cè)；在檢測(cè)砷的時(shí)候要結(jié)合硫脲、抗壞血酸，劑量分別為150 g/L 和100 g/L，混合成含量為5 mL 的溶液之后放置于標(biāo)準(zhǔn)管、樣品管。 將標(biāo)準(zhǔn)管用體積分?jǐn)?shù)為4%的硝酸進(jìn)行定容，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)刻度后混勻并于室溫環(huán)境下靜置45 min，上機(jī)檢測(cè)。 檢測(cè)砷、汞的時(shí)候參數(shù)設(shè)置如下：（1）負(fù)高壓。 砷、汞對(duì)應(yīng)為260 V 和240 V。 （2）燈電流。 砷、汞對(duì)應(yīng)為60 mA 和40 mA。（3）載氣流量。砷、汞對(duì)應(yīng)為每分鐘800 mL 和600 mL。（4）硼氫化鉀。砷、汞對(duì)應(yīng)為15 g/L 和0.1 g/L。 設(shè)置好參數(shù)后應(yīng)用曲線法進(jìn)行消除空白、樣品溶液檢測(cè)工作。容器指示壓力不得超過45 Pa，消解罐溫度下降到低于55℃后，在防爆膜位置緩慢打開，將余下壓力釋放出來。

3 結(jié)果

3.1 檢測(cè)情況

各種物質(zhì)在接受相關(guān)檢測(cè)后提示，元素均具備良好的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)完成檢測(cè)后所得數(shù)據(jù)均在正常范圍內(nèi)，詳見表1。

表1 微波消解技術(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)

3.2 比較情況

通過微波消解法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法完成樣品消解，檢測(cè)后結(jié)果提示2 種消解法在鐵、錳、銅、鋅、汞方面元素差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

3.3 試劑量、取樣量

樣本取量期間劑量控制在0.2～0.5 g，硝酸試劑嚴(yán)格按照從高到低的原則調(diào)整使用劑量，過氧化氫試劑嚴(yán)格按照從低到高的原則調(diào)整使用劑量，詳見表2。

4 討論

當(dāng)前對(duì)于食品理化檢驗(yàn)樣品前處理在進(jìn)行微量元素檢測(cè)時(shí)大多數(shù)采取電熱板加熱、微波消解或者酸消化處理等手段，上述方法均有明顯的優(yōu)勢(shì)與缺陷[6]。 其中，電加熱與酸消化對(duì)于操作時(shí)間要求偏高，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能得出結(jié)果，且該檢測(cè)過程不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。 微波消解檢測(cè)方法的操作要求相對(duì)簡(jiǎn)單且在短時(shí)間內(nèi)便可完成， 期間不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，但其缺陷在于對(duì)于相關(guān)參數(shù)控制方面有著較為嚴(yán)格的要求，包括取樣量、消解時(shí)間、試劑選擇量以及溫度等，一旦控制出現(xiàn)偏差就會(huì)直接影響最終檢測(cè)結(jié)果，重復(fù)性較差[7]。

要確保微波消解對(duì)食品理化檢驗(yàn)樣品的前處理質(zhì)量，需要對(duì)存在問題進(jìn)行分析并積極制定控制方法，選擇合理的微波反應(yīng)方法、樣品量還有溶解體系等[8]，避免相關(guān)元素在檢測(cè)期間出現(xiàn)損失的情況。 進(jìn)行食品理化檢驗(yàn)樣品前處理時(shí)，要對(duì)微波消解的相關(guān)參數(shù)有大致了解并做出適當(dāng)調(diào)整。

表2 試劑不同加入量所引發(fā)的對(duì)應(yīng)效果

首先是對(duì)溶解體系的選擇，在選擇溶解體系的時(shí)候需要結(jié)合樣品的實(shí)際種類、本身所具備的性質(zhì)、元素物理化學(xué)性質(zhì)等內(nèi)容，對(duì)食品樣品進(jìn)行消解從而對(duì)后續(xù)探究手段提供程度偏低的真溶液空白數(shù)值，因此在選擇微波消解體系并完成消解時(shí)可得到良好效果，在此標(biāo)準(zhǔn)下消解速度相對(duì)較快，避免了長(zhǎng)時(shí)間消解可能產(chǎn)生沉淀物的風(fēng)險(xiǎn)，另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于所得到的溶劑體系純度較高，產(chǎn)生被測(cè)元素、干擾元素的概率得到控制。

其次是微波反應(yīng)模式的選擇，一般情況下在檢驗(yàn)視頻過程中所選擇的樣品為有機(jī)物，選擇無機(jī)物作為檢驗(yàn)樣品的情況相對(duì)較低，還有部分是對(duì)有機(jī)物、無機(jī)物同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。 考慮到樣品的差異，在試驗(yàn)過程中可選擇溫度/時(shí)間控制微波這類安全可靠程度較高的模式。調(diào)整目標(biāo)溫度，通過微波變化時(shí)對(duì)密閉反應(yīng)所產(chǎn)生的相關(guān)時(shí)間參數(shù)來確定儀器啟動(dòng)功率，通過等比例升溫調(diào)整來確保反應(yīng)盡量符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到目標(biāo)溫度嚴(yán)格控制在設(shè)置范圍內(nèi)的效果。同時(shí)，壓力傳感還會(huì)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的升壓曲線。

微波消解能夠促進(jìn)試驗(yàn)的效率，有助于掌握不同溫度點(diǎn)中存在的相關(guān)變化，還能了解物理量實(shí)際變化狀況。 也可在一定程度反映出各種反應(yīng)出現(xiàn)的條件，掌握反應(yīng)出現(xiàn)機(jī)制，檢查反應(yīng)臨界點(diǎn)，結(jié)合各項(xiàng)情況來調(diào)整相關(guān)反應(yīng)條件。

綜上所述，微波消解手段本身具備突出的優(yōu)勢(shì)，該檢測(cè)試劑用量少且空白數(shù)值偏低，這種檢測(cè)手段還能夠防止由于大劑量加酸而可能出現(xiàn)的負(fù)面影響，同時(shí)也無需對(duì)消解液做趕酸處理，可上機(jī)檢測(cè)，操作要求下限較低，極大程度地提高了檢測(cè)效率。