微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定沃柑中鉛和鎘的含量

王鷹燕， 譚小林， 羅永波， 余音， 何增

(永州市食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)檢驗(yàn)中心， 湖南 永州 425000)

沃柑系春橘，是晚熟型的柑橘雜交品種，其口感清甜，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，富含大量維生素、果糖、膳食纖維和果膠等對(duì)人體有益的物質(zhì)[1]，具有長(zhǎng)勢(shì)旺盛，外觀漂亮，果實(shí)落地少，掛果能力強(qiáng)，掛果采收期長(zhǎng)，果實(shí)耐貯性好的特點(diǎn)[2]，同時(shí)還具有早結(jié)豐產(chǎn)、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)[1-3]。目前沃柑在云南、四川、廣西、貴州等地均有大量種植，現(xiàn)已成為當(dāng)?shù)貛ьI(lǐng)群眾增薪創(chuàng)收的“致富果”[4]。近年來(lái)，人們對(duì)食品安全日益關(guān)注，重金屬污染問(wèn)題是當(dāng)前熱點(diǎn)[5]，嚴(yán)重影響人們的身體健康。沃柑在種植過(guò)程中，不可避免地會(huì)受到土壤和水中重金屬的污染，而易被沃柑吸收且含量高的重金屬是鉛和鎘2種元素[6]。鉛和鎘2種元素易富集在人體內(nèi)，并引起慢性中毒[7]，會(huì)導(dǎo)致腎臟功能衰退、骨質(zhì)疏松、神經(jīng)弱化等綜合癥狀[8]。目前，檢測(cè)食品中鉛和鎘元素的主要分析方法是原子吸收光譜法，可分為石墨爐法和火焰法[9]，而本試驗(yàn)通過(guò)比較濕法消解和微波消解2種不同前處理方法，用磷酸二氫胺為基體改進(jìn)劑，得出用微波消解-原子吸收法能準(zhǔn)確快速測(cè)定沃柑樣品中的鉛和鎘2種元素含量。該方法具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 樣品

沃柑為種植基地采摘。

1.1.2 試劑

試劑包括硝酸(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，高氯酸(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，鹽酸(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，磷酸二氫胺(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；1 000 μg·mL-1鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)貯備液(北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司)；試驗(yàn)用水為超純水。

1.1.3 儀器

試驗(yàn)儀器是德國(guó)耶拿ZEEnit 700P原子吸收光譜儀，鉛、鎘元素空心陰極燈；微波消解儀(MASTER-40，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司)，高速勻漿機(jī)(FA25，弗魯可)，超純凈水機(jī)(LEHP-18-Z，重慶力德)，其他玻璃器皿等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備

將1 000 μg·mL-1的鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液用0.5%硝酸溶液逐級(jí)稀釋，分別配置鉛的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度溶液0、1、2、5、10、20 μg·L-1，鎘的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 μg·L-1。基體改進(jìn)劑磷酸氫二銨濃度為10 g·L-1[10]，加入量2 μL。

1.2.2 試驗(yàn)前處理

濕法消解。取采摘的沃柑樣品，去皮，充分混勻，采用四分法[11]稱取0.5 g(精確到0.000 1 g)于三角錐形瓶中，加入7 mL硝酸和1 mL高氯酸，放一三角漏斗于錐形瓶口，起回流作用，放置過(guò)夜；在電熱板上先設(shè)置120 ℃加熱30 min，再升至180 ℃進(jìn)行趕酸；若錐形瓶中樣品呈棕黑色，則繼續(xù)加2 mL硝酸，直至冒白煙。趕酸至錐形瓶中余液為1 mL左右，冷卻至10 mL容量瓶中，用0.5%硝酸溶液洗滌定容，同時(shí)做空白溶液。

微波消解。取采摘的沃柑樣品，去皮，充分混勻，采用四分法[11]稱取0.5 g(精確到0.000 1 g)左右于消解罐中，加入8 mL硝酸預(yù)加熱處理至黃煙冒盡后，補(bǔ)加1 mL硝酸和1 mL雙氧水，再按照升溫程序進(jìn)行消解，微波消解程序?yàn)椋汗β? 400 W、150 ℃保持10 min；1 800 W、180 ℃保持15 min。冷卻后取出消解管，在電熱板上于160～180 ℃趕酸至1 mL左右，冷卻至室溫后將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用0.5%硝酸溶液定容至刻度，混勻備用。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.2.3 儀器分析條件

原子吸收光度計(jì)的保護(hù)載氣為高純氬氣，純度≥99.999%，調(diào)節(jié)氣體出口減壓閥壓力為0.5 MPa，利用循環(huán)水冷凝石墨管；原子吸收儀器使用時(shí)先預(yù)熱30 min，均采用塞曼背景校正。儀器參數(shù)具體設(shè)置為鉛(Pb)，波長(zhǎng)283.3 nm，燈電流2 mA，狹縫0.8 nm，干燥110 ℃保持30 s，灰化800 ℃保持10 s，原子化1 500 ℃保持4 s；鎘(Cd)，波長(zhǎng)228.8 nm，燈電流3 mA，狹縫0.8 nm，干燥110 ℃保持30 s，灰化500 ℃保持20 s，原子化1 200 ℃保持3 s。

2 結(jié)果與分析

2.1 基體改進(jìn)劑用量的選擇

試驗(yàn)了用質(zhì)量濃度為0、5、10、15、20 g·L-1的磷酸二氫銨溶液作為基體改進(jìn)劑對(duì)測(cè)定鉛和鎘元素含量的影響。結(jié)果表明，當(dāng)添加質(zhì)量濃度為10 g·L-1的磷酸二氫銨溶液，有利于消除基體干擾。加入基體改進(jìn)劑，與待測(cè)元素生成難揮發(fā)的化合物，可適當(dāng)提高揮發(fā)溫度，降低原子化溫度，減少鉛和鎘元素在石墨爐中的損失，達(dá)到減小和消除基體化學(xué)干擾和背景吸收影響[12]。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

按1.2.3節(jié)條件設(shè)定儀器，分別測(cè)定鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光值，以濃度(X)為橫坐標(biāo)，吸光值(Y)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。圖1顯示，鉛和鎘的濃度與其吸光值均具有良好的線性關(guān)系。鉛的回歸方程是Y=0.008X+0.006 9，R2為0.997 6；鎘的歸方程是Y=0.070 5X+0.002 1，R2為0.998 9。按試驗(yàn)方法對(duì)11份空白溶液進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行計(jì)算，按照國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的規(guī)定計(jì)算檢出限，得出濕法消解法的鉛、鎘檢出限分別是0.006 4和0.004 5 mg·kg-1，微波消解法的鉛、鎘檢出限分別是0.004 2和0.002 4 mg·kg-1。

圖1 鉛鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 精密度的比較

精密度表現(xiàn)為測(cè)定值有無(wú)良好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，是GB/T 27417—2017的理化要求。本試驗(yàn)分別采用濕法消解和微波消解測(cè)定沃柑樣品中鉛和鎘元素的含量，平行試驗(yàn)6次。表1顯示，濕法消解處理的樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.87%和9.20%，微波消解處理的樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.67%和5.30%。由此得出，用微波處理樣品測(cè)定鉛和鎘的精密度要高一些。

表1 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的測(cè)定結(jié)果

2.4 加標(biāo)回收率的比較

加標(biāo)回收率反映測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度。本試驗(yàn)精確稱取0.5 g沃柑樣品(精確到0.000 1 g)，分別加入適量3個(gè)不同濃度的鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)濃度做6個(gè)平行樣，按照本試驗(yàn)的前處理方法和儀器條件，進(jìn)行分析測(cè)定，計(jì)算加標(biāo)回收率。由表2可知，在不同濃度下，濕法消解的鉛回收率在96.00%～109.00%，鎘的回收率在90.00%～108.00%；微波消解的鉛回收率在92.00%～96.50%，鎘的回收率在94.00%～104.00%。二者比較，用微波消解處理沃柑樣品測(cè)得鉛和鎘的加標(biāo)回收率要好一些。

表2 加標(biāo)回收率的比較

2.5 樣品測(cè)定

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，用微波處理沃柑樣品測(cè)得鉛和鎘含量的方法更為準(zhǔn)確，精密度高。所以本試驗(yàn)用微波消解法對(duì)本地區(qū)不同種植基地的10份沃柑樣品進(jìn)行鉛和鎘含量的測(cè)定，結(jié)果如表3。所測(cè)樣品中鉛和鎘的含量均未超過(guò)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中規(guī)定的限量值。

表3 沃柑樣品中鉛和鎘的含量

3 小結(jié)

本試驗(yàn)通過(guò)比較2種樣品前處理方法的效果，硝酸和雙氧水作為消解液，磷酸二氫銨作為基體改進(jìn)劑，并通過(guò)方法的線性系數(shù)、檢出限、精密度及加標(biāo)回收率等試驗(yàn)，結(jié)果表明，微波消解結(jié)合石墨爐-原子吸收光譜法測(cè)定沃柑中的鉛和鎘2種重金屬元素含量，操作簡(jiǎn)便、精密度好、檢出限低、回收率高，可用于快速測(cè)定沃柑樣品中鉛和鎘元素的含量。