大米中重金屬的檢測

◎ 李 沛

（四川輕化工大學(xué)，四川 宜賓 644000）

現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，大米中含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素B1、維生素A、維生素E及多種礦物質(zhì)。隨著工業(yè)時(shí)代進(jìn)程的不斷加快，自然環(huán)境中的大氣、水體和土壤等都受到了嚴(yán)重的重金屬污染，我國糧食安全問題正面臨著重大的考驗(yàn)[1]。因此快速降低大米中的重金屬含量成為有待解決的一大問題。本文對大米的重金屬檢測技術(shù)進(jìn)行研究，對監(jiān)控大米污染情況具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

原子熒光電感耦合等離子體離子體質(zhì)譜法；硝酸，默克；磷酸二氫銨，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；過氧化氫，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；金屬鉛標(biāo)準(zhǔn)品，中國計(jì)量科學(xué)研究院；金屬鎘標(biāo)準(zhǔn)品，中國計(jì)量科學(xué)研究院；金屬鋁標(biāo)準(zhǔn)品，中國計(jì)量科學(xué)研究院；金屬錳標(biāo)準(zhǔn)品，中國計(jì)量科學(xué)研究院；金屬銅標(biāo)準(zhǔn)品，中國計(jì)量科學(xué)研究院。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集

從每個(gè)縣的農(nóng)田里采收樣品9份，每份樣品50 g左右。采購時(shí)對樣品的采收時(shí)間、種植地點(diǎn)、大米品種等都要做好詳細(xì)記錄。樣品采集信息見表1?？瞻讓φ战M另精確稱量50 g已知的空白大米樣品，并使用相同的預(yù)處理過程和儀器條件進(jìn)行并行操作。

表1 樣品采集信息統(tǒng)計(jì)表

1.2.2 樣品預(yù)處理

將大米放入烘箱中，在70 ℃條件下烘干，用研磨機(jī)研磨后經(jīng)80目篩，把篩選好的樣品放入稱量瓶中，稱量瓶放入干燥器中干燥至恒重[2]。

1.2.3 樣品的消解處理

把稱取的50 g樣品粉末置于消解罐中，加入5 mL濃度為16 mol·L-1的硝酸和1 mL過氧化氫溶液使粉末完全溶解于消解劑中，將消解后的溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中用去離子水定容至100 mL備用。

1.2.4 配制標(biāo)準(zhǔn)使用液

將1 000 μg·mL-1的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋成100 μg·mL-1的工作液，取此工作液0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL和0.5 mL于50 mL容量瓶中，定容、備用。Pb的系列溶液質(zhì)量濃度為20 ng·mL-1、40 ng·mL-1、60 ng·mL-1、80 ng·mL-1和100 ng·mL-1。按同樣的方法配制鉻Cr、錳Mn、鋅Zn和銅Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液，系列濃度均為20 ng·mL-1、40 ng·mL-1、60 ng·mL-1和80 ng·mL-1。配制好的標(biāo)準(zhǔn)溶液放入石墨爐，參考儀器指數(shù)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定后，進(jìn)行熒光度值的測定，從而可以繪制出鉛濃度和熒光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖[3]。

1.2.5 樣品檢測

準(zhǔn)確量取樣品及空白試劑各10 μL，置于石墨爐內(nèi)，分別測定其含量，再用結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對比計(jì)算。對有干擾的樣品，需加入適量的基體改進(jìn)劑，鉛的基體改進(jìn)劑為磷酸二氫銨（20 g·L-1），鎘的則為磷酸銨（20 g·L-1），一般情況下加入5 μL或10 μL來消除干擾樣品的影響，需注意在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)也要加入與試樣測定時(shí)等量的基體改進(jìn)劑[4]。

式中：x為干樣中含鉛/鉻/錳/鋅/銅的質(zhì)量，mg·kg-1；A1為測定所用試樣液中含鉛/鉻/錳/鋅/銅的質(zhì)量，ng；A2為測定所用空白液中含鉛/鉻/錳/鋅/銅的質(zhì)量，ng；V為試樣消化液總體積，mL；m為試樣質(zhì)量，g。

式中：Y為濕樣中含鉛/鉻/錳/鋅/銅的含量，mg·kg-1；X為干樣中含鉛/鉻/錳/鋅/銅的量，mg·kg-1；M1為烘干后的質(zhì)量，g；M2為烘干前的質(zhì)量，g：

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.1.1 鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線

以鉛含量為縱坐標(biāo)，熒光度為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見表2，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程y=247.64x-4.697 5，相關(guān)系數(shù)R2=0.991 6，線性關(guān)系良好。

2.1.2 鉻的標(biāo)準(zhǔn)曲線

以鉻含量為縱坐標(biāo)，熒光度為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見表3，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程y=268.64x-4.378 5，相關(guān)系數(shù)R2=0.980 5，線性關(guān)系良好。

表3 鉻含量與熒光度的關(guān)系表

2.1.3 錳的標(biāo)準(zhǔn)曲線

為了使檢驗(yàn)結(jié)果更具有準(zhǔn)確性，先測定標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素的熒光度，再根據(jù)線性關(guān)系判斷樣品測定結(jié)果是否準(zhǔn)確。以錳含量為縱坐標(biāo)，熒光度為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見表4，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程y=272.03x+6.189 9，相關(guān)系數(shù)R2=0.983 4，線性關(guān)系良好。大米樣品中錳元素含量測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

表4 錳含量與熒光度的關(guān)系表

2.1.4 鋅的標(biāo)準(zhǔn)曲線

以鋅含量為縱坐標(biāo)，熒光度為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見表5，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程y=288.45x-6.9594，相關(guān)系數(shù)R2=0.989 4，線性關(guān)系良好。

表5 鋅含量與熒光度的關(guān)系表

2.1.5 銅的標(biāo)準(zhǔn)曲線

以銅含量為縱坐標(biāo)，熒光度為橫坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見表6，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程y=276.21x-4.3592，相關(guān)系數(shù)R2=0.990 2，線性關(guān)系良好。

表6 銅含量與熒光度的關(guān)系表

2.2 大米元素含量標(biāo)準(zhǔn)

本次實(shí)驗(yàn)所檢測的谷物制品樣品按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）對其中可能存在的鉛、鉻、錳、鋅和銅等元素含量進(jìn)行判定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定我國市售谷物制品中，鉛元素含量≤0.2 mg·kg-1，鉻元素含量沒有明確的規(guī)定。

2.3 樣品各元素含量分析

通過原子熒光法檢測出了9個(gè)大米樣品中的鉛、鉻、錳、鋅和銅5種元素的含量如下。

2.3.1 鉛含量分析

由圖1可知，9個(gè)樣品中鉛含量為0.002～0.030 mg·kg-1，平均值0.014 mg·kg-1，對比標(biāo)準(zhǔn)可知9個(gè)樣品的檢測結(jié)果全部符合《綠色食品 稻米》（NY/T419—2021）和《食品中污染物限量》（GB 2762—2017）的限制含量。

2.3.2 鉻含量分析

由圖2可知，9個(gè)樣品中鉻含量為0.002～0.006 mg·kg-1，平均值是0.001 4 mg·kg-1。鉻是人體所必需的微量元素之一，三價(jià)鉻對人體有益，但是六價(jià)鉻有毒，其容易進(jìn)入人體細(xì)胞，從而對肝、腎等器官產(chǎn)生影響，9個(gè)樣品中大部分都沒有檢測出來含有鉻元素，3種檢測出鉻元素的含量也很少，因此全部樣品鉻含量對人體健康危害都很小。

2.3.3 錳含量分析

由圖3可知，9個(gè)樣品中錳含量為1.388～2.472 mg·kg-1，平均值是1.739 mg·kg-1。錳通常攝入量為每天2～5 mg，吸收率為5%～10%，如果少于這個(gè)量，就有可能出現(xiàn)錳缺乏癥狀。測試的9種大米中錳的含量都基本滿足人體日常所需要從大米中攝入的錳的含量。

2.3.4 鋅含量分析

由圖4可知，9個(gè)樣品中鋅含量為0.018～0.030 mg·kg-1，平均值是0.026 5 mg·kg-1。測試的9種大米中鋅的含量都基本滿足人體日常所需要從大米中攝入的鋅的含量。

2.3.5 銅含量分析

由圖5可知，9個(gè)樣品中銅含量為0.001～0.008 mg·kg-1，平均值是0.004 mg·kg-1。測試的9種大米中銅的含量都基本滿足人體日常所需要從大米中攝入的銅的含量。

3 結(jié)論

大米的營養(yǎng)成分不僅包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和維生素等，還富含人體必需的金屬元素。但是大米一旦受到重金屬的污染就可能引起食品安全問題，造成重金屬中毒。所以本文通過原子熒光法對隨機(jī)采購的9種大米樣品進(jìn)行檢測，來測定這些大米中的金屬含量。本文從每個(gè)不同縣農(nóng)田里采收大米樣品，并運(yùn)用原子熒光法對大米樣品進(jìn)行檢測，共采集9種大米樣品，并對這些樣品中的鉛、鉻、錳、鋅和銅5種元素含量的進(jìn)行測定分析。本研究中檢測的5種重金屬中所有金屬均有檢出，其中鉛、錳、鋅檢出率較高。各種金屬含量都基本滿足人體日常所需要從大米中攝入的含量，且不超標(biāo)，因此可認(rèn)為本次檢測的大米樣本均符合健康要求。采用原子熒光法測定樣品大米中鉛、鉻、錳、鋅、銅五種金屬元素含量的方法靈敏度高、方便、快捷、結(jié)果更加精確，具有很高的參考價(jià)值。