原子吸收法測(cè)定洋參膠囊中鉛實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)*

張莉華，葉雙明，牛玉娥，董 冰，陳少軍

(1 浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校食品學(xué)院，浙江 寧波 315100；2 浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠，浙江 紹興 312500；3 浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校中藥學(xué)院，浙江 寧波 315100)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)理論知識(shí)的鞏固和實(shí)操[1]，是高職教育中的重要組成部分，在人才培養(yǎng)方案中實(shí)踐教學(xué)必須占總學(xué)時(shí)的50%以上?！侗＝∈称窓z驗(yàn)技術(shù)》和《專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)》課程都是綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的保健品開發(fā)與管理專業(yè)的必修課程[2]，實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)在學(xué)校現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，合理設(shè)置，盡量與實(shí)際檢驗(yàn)一致，能更好的發(fā)揮實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)的作用，另外高職學(xué)生的特點(diǎn)是厭倦課堂理論知識(shí)，而更喜歡動(dòng)手操作，所以實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)課的優(yōu)化設(shè)計(jì)，會(huì)讓同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)的過程中進(jìn)一步吸收和拓展理論知識(shí)。

鉛屬于有害微量元素之一，在保健食品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[3]中對(duì)不同劑型保健食品中鉛含量限度做了具體要求。目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中鉛含量的測(cè)定方法[4]有很多種，而原子吸收法應(yīng)用比較普遍。因此，結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)采用火焰原子吸收法定量分析美國(guó)洋參膠囊中的鉛。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括樣品的消解和樣品溶液制備、標(biāo)準(zhǔn)品溶液制備、火焰原子吸收光度計(jì)的使用、外標(biāo)法定量分析與計(jì)算等內(nèi)容，不僅有利于學(xué)生全面掌握鉛的性質(zhì)和檢測(cè)方法，而且為今后從事實(shí)際檢驗(yàn)工作中更好的應(yīng)用該方法奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)際動(dòng)手操作能力。

1 實(shí)驗(yàn)原理

采用石墨爐原子吸收法測(cè)定美國(guó)洋參膠囊中鉛含量。試樣經(jīng)微波消解處理后用稀硝酸配制成溶液，注入石墨爐原子化器，試樣中的鉛在石墨爐原子化器中變?yōu)闅鈶B(tài)鉛基態(tài)原子，吸收鉛空心陰極燈發(fā)生的特征輻射(283.3 nm)后使其輻射減弱，光強(qiáng)I0變?yōu)镮1樣品，因吸光度A=-logT=-log(I1/I0)，測(cè)出吸光度。如果試樣中鉛含量越高，則I1就越小，則A值就越大。在一定的線性范圍內(nèi)吸光度A與鉛含量成正比。

原子吸收分光光度法定量測(cè)定分析的理論基礎(chǔ)是朗伯-比爾定律，本實(shí)驗(yàn)采用外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量計(jì)算樣品中鉛的含量。配制系列鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液，經(jīng)石墨爐原子法測(cè)定各自吸光度后，用Excel繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并求出線性相關(guān)系數(shù)；將樣品溶液吸光度帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求出測(cè)定用樣品溶液濃度，最后再求樣品中鉛的含量，單位為mg/kg，從而完成對(duì)美國(guó)洋參膠囊中鉛的測(cè)定。

美國(guó)洋參膠囊質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)理化指標(biāo)中要求鉛含量≤1.5 mg/kg，測(cè)得結(jié)果與之比較，判定是否合格，得出本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

2 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

AA-6300C原子吸收分光光度計(jì)，日本島津；MARS6微波消解儀，美國(guó)CEM。

2.2 試 劑

濃硝酸(優(yōu)級(jí)純)、硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)品或購(gòu)買的有證鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液、蒸餾水。

2.3 樣 品

美國(guó)洋參膠囊。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以采用基于工作過程的項(xiàng)目教學(xué)法[5]或教師先演示、學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。本次設(shè)計(jì)采用后者。實(shí)驗(yàn)前，教師通過PPT和操作視頻講解原子吸收分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)和測(cè)定原理、樣品消解方法、定量分析方法等，并介紹儀器的操作步驟和excel制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的方法。學(xué)生對(duì)原子吸收分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)和操作有了初步認(rèn)識(shí)之后，將同學(xué)分成2人一組，動(dòng)手練習(xí)樣品的消解和溶液配制、系列鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、石墨爐原子吸收光度計(jì)的操作，標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液的測(cè)定等操作。檢測(cè)操作介紹后，教師引導(dǎo)學(xué)生討論如何制備標(biāo)準(zhǔn)曲線、樣品中鉛含量的計(jì)算方法、結(jié)果如何判定等問題進(jìn)行討論，有助于學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和課堂理論教學(xué)相結(jié)合。然后同學(xué)按照各自的想法撰寫形式多樣的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，報(bào)告中重點(diǎn)考察學(xué)生的原始記錄和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算與分析，要求原始記錄規(guī)范，計(jì)算過程中要有原始公式-帶入數(shù)據(jù)-求出結(jié)果并要有單位，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，美國(guó)洋參膠囊中鉛含量是否合格。這樣通過實(shí)驗(yàn)同學(xué)們不僅掌握了原子吸收法測(cè)定鉛的知識(shí)和技能，也在課程中潛移默化的進(jìn)行了德的培養(yǎng)，依法操作，規(guī)范和誠(chéng)信報(bào)告。

3.2 試劑的配制

3.2.1 硝酸溶液(5+95)

量取50 mL硝酸，緩慢加入到950 mL水中，混勻。

3.2.2 硝酸溶液(1+9)

量取50 mL硝酸，緩慢加入到450 mL水中，混勻。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

3.3.1 鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000 mg/L)

準(zhǔn)確稱取1.5985 g(精確至0.0001 g)硝酸鉛，用少量硝酸溶液(1+9)溶解，移入1000 mL容量瓶，加水至刻度，混勻。

3.3.2 鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液(1.00 mg/L)

準(zhǔn)確吸取鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000 mg/L)1.00 mL于1000 mL容量瓶中，加硝酸溶液(5+95)至刻度，混勻。

3.3.3 鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液

分別吸取鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液(1.00 mg/L) 0 mL、0.500 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL和4.00 mL于100 mL容量瓶中，加硝酸溶液(5+95)至刻度，混勻。鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的質(zhì)量濃度分別為0 μg/L、5.00 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L、30. 0 μg/L和40.0 μg/L。

3.4 樣品溶液的配制

3.4.1 預(yù)消解

稱取美國(guó)洋參膠囊0.3 g(去除囊皮)于微波消解罐中，加入5 mL濃硝酸，在趕酸板中，140 ℃預(yù)消解20 min，冷卻(注意事項(xiàng)，提醒同學(xué)：濃硝酸是強(qiáng)氧化劑，吸取硝酸時(shí)一定要注意安全，不能拿著硝酸瓶子到處走動(dòng)，一定要在通風(fēng)櫥中操作)。

3.4.2 微波消解

將預(yù)消解后的消解罐放入微波消解儀中，建立消解方法、設(shè)置消解參數(shù)如下：首先建立消解樣品名稱，控制類型為Ramp to temperature(程序升溫模式)，選擇消解罐類型為Xpress，樣品類型為orgainc(有機(jī)樣品)，設(shè)置溫度為180 ℃，上升時(shí)間15 min，持續(xù)時(shí)間15 min，功率為800 W(8個(gè)消解罐的功率；每增加兩個(gè)消解罐，功率增加100 W)，保存方法，雙擊建立的方法，點(diǎn)擊開始，開始微波消解。

3.4.3 樣品溶液配制

消解完全冷卻后，將消解液轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用少量硝酸溶液(5+95)洗滌消解罐2～3次，合并洗滌液于容量瓶中并用硝酸溶液(5+95)定容至刻度，混勻備用。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

3.5 火焰原子吸收分光光度計(jì)操作

打開乙炔(壓力通過減壓閥調(diào)節(jié)為0.09 MPa左右)、打開空氣壓縮機(jī)(壓力為0.35 MPa)----安裝鉛空心陰極燈，連接好燈的電源，記好燈的位置----開機(jī)(打開工作站，選擇鉛元素?zé)?、火焰原子化、鏈接、初始化、檢漏)----點(diǎn)燈----譜線搜索----編輯標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)(波長(zhǎng)283.3 nm，燈電流6～8 mA，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣品個(gè)數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)品溶液濃度、其他系統(tǒng)中默認(rèn)數(shù)據(jù))----設(shè)置樣品參數(shù)(設(shè)置樣品個(gè)數(shù))----檢漏完成----點(diǎn)火----測(cè)定吸光度(濃度從低到高先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)好后，用蒸餾水清洗系統(tǒng)管路后，再測(cè)試劑空白，最后測(cè)定樣品)----測(cè)定完畢后光火、關(guān)氣----關(guān)閉工作站和關(guān)機(jī)。

3.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作和樣品溶液的測(cè)定

按濃度從低到高將鉛系列標(biāo)準(zhǔn)溶液依次注入石墨爐原子化器，原子化后測(cè)其吸光度值，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算線性相關(guān)系數(shù)。在相同的測(cè)試條件下，分別將空白溶液和樣品溶液注入石墨爐原子化器，原子化后測(cè)其吸光度值A(chǔ)bs空和Abs樣。

4 結(jié)果與討論

4.1 原始數(shù)據(jù)表

表1 原始數(shù)據(jù)表

4.2 結(jié)果計(jì)算

樣品中鉛的含量按下式計(jì)算:

式中：X——樣品中鉛的含量，mg/kg

C——樣品溶液中鉛的質(zhì)量濃度，μg/L

C0——空白溶液中鉛的質(zhì)量濃度，μg/L

V——樣品消化液的定容體積，mL

m——樣品稱樣量，g

1000——換算系數(shù)

樣品美國(guó)洋參膠囊質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)理化指標(biāo)中要求鉛含量≤1.5 mg/kg，測(cè)得結(jié)果與之比較，判定是否合格，得出本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

5 結(jié) 語

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涉及樣品和標(biāo)準(zhǔn)品溶液制備、石墨爐原子吸收光度計(jì)的使用、外標(biāo)法定量分析與計(jì)算、規(guī)范報(bào)告等內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和規(guī)范意識(shí)，使同學(xué)們不僅掌握了原子吸收法測(cè)定鉛的知識(shí)和技能，也在課程教學(xué)中潛移默化的進(jìn)行了依法操作、規(guī)范和誠(chéng)信報(bào)告的“德育”的培養(yǎng)和滲透。