超聲輔助分光光度法快速檢測(cè)大米中重金屬鉛

◎ 張 展

（上海藥明康德新藥開發(fā)有限公司，上海 200131）

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本文采用的材料及試劑如表1所示。

表1 材料與試劑表

1.2 儀器與設(shè)備

本文采用的儀器及設(shè)備如表2所示。

表2 儀器及設(shè)備表

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 待測(cè)樣品的制備

采用粉碎機(jī)將大米樣品粉碎后，過(guò)100目篩，備用。取3份粉碎的大米樣品，每份重量為50.0 g，將其置于100 mL的離心管中，加入4 mol/L的HNO3溶液，搖勻后將離心管置于超聲機(jī)中進(jìn)行超聲混合，設(shè)定超聲溫度為60 ℃，超聲時(shí)間為20 min，在超聲處理完成后將離心管冷卻到室溫，在25 ℃下，以8 000 r·min-1離心處理10 min，離心完后取上清液，采用納米膜過(guò)濾后，留取濾液備用[1-3]。

1.3.2 待測(cè)樣品鉛離子含量的測(cè)定

取一定量的備用濾液調(diào)節(jié)pH值到12，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作方法添加相應(yīng)的試劑，當(dāng)顯色體系穩(wěn)定后，利用紫外分光光度計(jì)測(cè)定重金屬鉛離子的濃度，鉛離子與試鉛靈反應(yīng)形成的絡(luò)合物，其最大吸收波長(zhǎng)位于480 nm，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線和公式計(jì)算出樣品中鉛離子的含量，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)試3次，取平均值[4]。重金屬離子的提取率計(jì)算如式（1）所示[5]。

式中：X為樣品中重金屬鉛的含量，mg·kg-1；A1為測(cè)定用樣品液中鉛的含量，μg；A2為試劑空白液中鉛的含量，μg；m為樣品的質(zhì)量，g；V1為樣品過(guò)濾液的總體積，mL；V2為測(cè)定用樣品過(guò)濾液的體積，mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定

配制1.0 μg·mL-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次移取0 mL、4 mL、8 mL、12 mL以及16 mL的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)移到25 mL的容量瓶中，取固定pH值的樣品10 mL置于25 mL的容量瓶中，在標(biāo)準(zhǔn)樣、待測(cè)樣品以及空白對(duì)照樣中按順序依次加入2 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液，2 mL 0.01%的鉛試劑DMF溶液，1 mL 10%的曲拉通TritonFX-114溶液。隨后采用純水定容到刻度線，搖勻后靜置6 min，轉(zhuǎn)移溶液到1 cm的比色皿中，隨后將其置于分光光度計(jì)上進(jìn)行測(cè)試，取480 nm處的吸光度值進(jìn)行計(jì)算，其中，以移取0 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的樣品作為空白對(duì)照，重金屬鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

圖1 重金屬鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

由圖1可知，重金屬鉛的質(zhì)量濃度在0～16 μg·mL-1，重金屬鉛的含量與吸光度之間的關(guān)系符合朗伯比爾定律，其對(duì)應(yīng)的方程為y=0.009 8x+0.004，相關(guān)性系數(shù)R2=0.999 4，摩爾吸光系數(shù)ε(480nm)=2.02×105L·mol-1·cm-1，檢測(cè)限為 3.0 μg·L-1。

2.2 超聲輔助提取條件優(yōu)化

2.2.1 超聲提取時(shí)間對(duì)重金屬鉛提取率的影響

稱取5份20 g的大米樣品分別置于100 mL的離心管中，隨后向5個(gè)離心管中分別加入1 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，在同一溫度對(duì)5個(gè)離心管分別超聲處理5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，超聲提取后測(cè)定提取率，結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明，在同樣的酸濃度以及超聲溫度下，隨著超聲提取時(shí)間的增加，大米樣品中重金屬鉛的提取率逐漸升高，當(dāng)超聲提取時(shí)間為20 min時(shí)，鉛提取率達(dá)到較高值，隨著超聲提提時(shí)間的繼續(xù)增加，鉛提取率增加不明顯，趨于穩(wěn)定。因此超聲提取時(shí)間選擇20 min。

圖2 超聲提取時(shí)間對(duì)重金屬鉛提取率的影響圖

2.2.2 超聲提取溫度對(duì)重金屬鉛提取率的影響

稱取5份20 g的大米樣品分別置于100 mL的離心管中，隨后向5個(gè)離心管中分別加入1 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，將5個(gè)離心管分別在20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃下超聲提取20 min后，測(cè)定提取率。由圖3可知，在同樣的酸濃度以及超聲提取時(shí)間下，隨著超聲提取溫度的升高，大米樣品中重金屬鉛的提取率先升高后下降，在超聲提取溫度為50 ℃時(shí)，重金屬鉛的提取率最高。在試驗(yàn)開始時(shí)，將超聲溫度設(shè)置為70 ℃，超聲提取后對(duì)其濾液進(jìn)行吸光度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)吸光度很小，這可能是因?yàn)樘崛囟忍邔?dǎo)致粉碎的大米樣品出現(xiàn)煮熟或者形態(tài)變化。因此超聲提取溫度50 ℃較為適宜。

圖3 超聲提取溫度對(duì)重金屬鉛提取率的影響圖

2.2.3 酸濃度對(duì)重金屬鉛提取率的影響

稱取5份20 g的大米樣品分別置于100 mL的離心管中，分別向5個(gè)離心管中加入1.0 mol·L-1、1.5 mol·L-1、2.0 mol·L-1、2.5 mol·L-1以 及 3.0 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，將5個(gè)離心管依次在50 ℃下超聲提取20 min后測(cè)定提取率，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，在同樣的超聲時(shí)間以及超聲溫度下，隨著超聲提取酸濃度的逐漸增加，大米樣品中重金屬鉛的提取率逐步增加，當(dāng)超聲提取酸濃度為2.5 mol·L-1時(shí)，提取率達(dá)到最大。隨著超聲提取酸濃度的進(jìn)一步增加，大米樣品中的重金屬鉛的提取率增加不明顯，因此酸濃度為2.5 mol·L-1時(shí)更為適宜。由此可見，對(duì)于超聲提取試驗(yàn)而言，并不是酸的濃度越大，其提取率就越高，酸濃度的增加反而會(huì)增加操作人員的危險(xiǎn)性，此外對(duì)于不同的重金屬離子，提取的時(shí)間以及溫度不同，也會(huì)影響酸濃度的選擇。

圖4 酸濃度對(duì)重金屬鉛提取率的影響圖

通過(guò)對(duì)超聲時(shí)間、溫度條件的優(yōu)化，結(jié)果表明，選擇酸濃度2.5 mol·L-1、超聲提取溫度50 ℃、超聲提取時(shí)間20 min時(shí)，鉛提取率相對(duì)最高，此時(shí)提取率為23.2%。

2.3 樣品測(cè)定

由于本底樣品中濃度相對(duì)較高，因此本底樣品采用ICP-MS法進(jìn)行測(cè)定，而待測(cè)樣品中由于重金屬鉛的含量相對(duì)較少，采用超聲輔助分光光度法進(jìn)行測(cè)定。具體操作為分別移取濃度為 50 μg·L-1、100 μg·L-1、200 μg·L-1的鉛離子標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL，在消化前將其添加到樣品中測(cè)定其吸光度值，根據(jù)吸光度結(jié)果計(jì)算樣品中鉛的含量為 149.32 μg·kg-1。

3 結(jié)論

本文在對(duì)粉碎大米樣品進(jìn)行超聲輔助提取時(shí)，選擇酸濃度2.5 mol·L-1、超聲提取溫度50 ℃、超聲提取時(shí)間20 min時(shí)，鉛提取效果最佳，提取率為23.2%，采用超聲輔助分光光度法對(duì)大米樣品中的重金屬鉛進(jìn)行測(cè)定，其中樣品中鉛的含量為149.32 μg·kg-1。