原子吸收分光光度計測量乳制品鉛含量的影響因素研究

陳柏錫　于苗苗　付桂萍　管凱莉　李志廣

摘 要：原子吸收分光光度計由于具有檢測精度高、重復性好、檢測范圍廣泛等諸多優(yōu)勢，被廣泛應用在食品、醫(yī)藥、水質(zhì)和土壤的重金屬檢測中。但原子吸收分光光度計檢測結果的準確性對于樣品前處理及樣品基體消解的整體效果有很高要求，所以不同的實驗條件下得到的樣品的響應值及回收率均有一定差別。本文以液體乳制品中鉛含量的檢測為例，利用微波消解法對樣品進行前處理，并調(diào)整前處理中硝酸的使用體積、基改劑的濃度以及原子化和灰化的溫度，最終得到不同條件下樣品的響應值和回收率，并發(fā)現(xiàn)一定規(guī)律，對實驗室方法改進和提高實驗效果具有一定的指導作用。

關鍵詞：乳制品檢驗；重金屬檢測；原子吸收分光光度計；微波消解

Study on Influencing Factors of Measuring Lead Content in Dairy Products by Atomic Absorption Spectrophotometer

CHEN Baixi， YU Miaomiao， FU Guiping， GUAN Kaili， LI Zhiguang

（Qingdao Newhope Qinpai Dairy Co.， Ltd.， Qingdao 266000， China）

Abstract： Atomic absorption spectrophotometer is widely used in the detection of heavy metals in food， medicine， water quality and soil due to its high detection accuracy， good repeatability， wide detection range and many other advantages. However， the accuracy of the detection results of atomic absorption spectrophotometer has high requirements for sample pretreatment and the overall effect of sample matrix digestion， so the response value and recovery of samples obtained under different experimental conditions are somewhat different. In this paper， taking the detection of lead content in liquid dairy products as an example， the sample was pretreated by microwave digestion， and the volume of nitric acid used in the pretreatment， the concentration of basic modifier， and the temperature of atomization and ashing were adjusted. Finally， the response value and recovery rate of the sample under different conditions were obtained， and a certain rule was found， which would guide the improvement of laboratory methods and improve the experimental effect.

Keywords： dairy inspection; heavy metal detection; atomic absorption spectrophotometer; microwave digestion

鉛能使兒童發(fā)育遲緩，對其智力造成影響。血管和造血系統(tǒng)被鉛侵害后，會發(fā)生病變[1]。乳制品中鉛的檢測多使用原子吸收分光光度計配合石墨爐原子化器進行，石墨爐原子吸收光譜法具有進樣量少、原子化效率高、檢出限低的優(yōu)勢[2]。但操作時若前處理消解不良或者儀器關鍵參數(shù)設置不當?shù)?，則會出現(xiàn)干擾信號較高、重復性偏低的情況。本實驗分別研究了前處理中硝酸的添加量以及基改劑濃度、灰化溫度和原子化溫度4個因素對實驗結果的影響，最終得到適合當前實驗室的前處理步驟及儀器參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實驗用到的材料與試劑如表1所示。

1.2 儀器與設備

本實驗用到儀器與設備如表2所示。

1.3 實驗方法

本次實驗參照《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》（GB 5009.12—2017）中的第一法 石墨爐原子吸收光譜法進行生牛乳中鉛含量的測定。

稱取陰性本底生牛乳1 g至消解管中，加入1 mg·kg-1的鉛標準溶液50 μL制成理論濃度為50 μ·kg-1的加標樣。每個樣品中添加3 mL硝酸，混合均勻后再加入2 mL雙氧水，組裝消解罐并使用微波消解儀進行程序消解。消解參數(shù)：在110 ℃、10 ATM壓力下消解3 min，隨后升溫升壓至150 ℃，20 ATM保持3 min，最后升溫至180 ℃，30 ATM保持10 min。消解完成后冷卻，用超純水潤洗消解罐蓋子上殘留液體后轉移至消解管內(nèi)后放置于趕酸儀器中進行趕酸。趕酸儀設置溫度為150 ℃，趕酸至管內(nèi)殘留體積約為0.5 mL時停止趕酸。轉移消解液于10 mL比色管中，潤洗消解管內(nèi)殘留消解液，使用超純水定容至10 mL，搖勻后上機檢測。

基改劑選用0.5%磷酸二氫銨，原子吸收載氣調(diào)整至0.2～0.3 MPa。設置元素燈電流為4.0 mA，干燥溫度為100 ℃，灰化溫度為600 ℃，原子化溫度為2 000 ℃[3]。石墨爐程序升溫很難避免待分析物和基體同時原子化，因此有效的背景校正是必要的[3]，本次實驗開啟扣背景測量模式。

2 結果與分析

2.1 不同硝酸體積對實驗結果的影響

硝酸是一種具有強氧化性的強酸，是重要的硝化試劑，隨著溫度和濃度的增加，硝酸的氧化能力增強。被測金屬被硝酸氧化后變?yōu)橄跛猁}，其溶解度增大，利于后續(xù)測定。前處理時，分別添加1～5 mL硝酸，其余實驗步驟和儀器條件按1.3項實驗流程進行。其實驗結果見表3。

隨著前處理硝酸體積的增加，樣品的吸光度和回收率呈增大趨勢。硝酸體積≥3 mL時，回收率和吸光度基本穩(wěn)定，但過多的酸會導致外來引入污染的可能性增加以及趕酸時間的延長；硝酸體積＜3 mL時，樣品的消解效果較差，導致回收率不符合要求，因此綜合考慮后，建議選取3 mL或4 mL硝酸用于實驗前處理。

2.2 不同濃度基體改進劑對實驗結果的影響

實際檢測過程中為了增加待測樣品溶液基體的揮發(fā)性，或者為了提高待測元素的穩(wěn)定性，會向樣品中加入一些試劑用以提高樣品耐受的灰化溫度。特別是當基體成分復雜時，加入基體改進劑能夠更好地去除復雜基體造成的干擾，提高靈敏度和準確度[4]。本實驗研究0～1.0 g/100 mL的磷酸二氫銨溶液作為基體改進劑時對實驗結果的影響，實驗步驟和儀器條件按1.3實驗流程進行，實驗結果如表4所示。

當基改劑濃度超過0.2 g/100 mL時，加標樣品的吸光度不再發(fā)生明顯變化，而使用純水作為基改劑時，通過工作站配制的石墨爐觀察窗可以發(fā)現(xiàn)在灰化過程中，樣品有輕微的迸濺顯現(xiàn)，這有可能是由于未加基改劑導致樣品回收率偏低且重復性不好。常規(guī)檢驗中，選取0.2 g/100 mL及以上的磷酸二氫銨溶液作為基改劑可以實現(xiàn)較好的吸光度及回收率。

2.3 不同灰化溫度對實驗結果的影響

灰化階段處于干燥階段和原子化階段之間，其作用是除去樣品基體中的干擾組分。如果灰化溫度過低，會導致基體中干擾組分清除效果不好，導致樣品檢測結果重復性差，影響檢測結果；而灰化溫度過高又會導致待測樣品迸濺，造成樣品損失，同樣會對檢測結果造成影響，所以選取合適的灰化溫度是至關重要的。本實驗選取灰化溫度為500～

700 ℃進行實驗，其實驗步驟和儀器條件按1.3實驗流程進行，實驗結果如表5所示。

當灰化溫度為500 ℃時，本底樣品和加標樣品的吸光度水平較低，且回收率僅有60%左右。隨著溫度的升高，樣品整體的吸光度和回收率均出現(xiàn)明顯的上升，在灰化溫度為600 ℃時回收率穩(wěn)定，600 ℃以上時，回收率和吸光度出現(xiàn)一定的波動，故選取600 ℃作為實驗的灰化溫度。

2.4 不同原子化溫度對實驗結果的影響

原子化階段是整個實驗最關鍵的步驟，石墨爐內(nèi)原子化的效果將直接影響最終的檢測結果。本次實驗選取1 800～2 200 ℃進行實驗，其實驗步驟和儀器條件按1.3實驗流程進行，實驗結果如表6所示。

在原子化溫度低于2 100 ℃時，加標樣品的吸光度和回收率隨著原子化溫度的升高而逐漸提升，并于2 100 ℃時達到最高。繼續(xù)升高溫度，加標樣品的回收率和吸光度開始降低。所以2 100 ℃是較為合適的原子化溫度。

3 結論

石墨爐原子吸收分光光度計檢測的吸光度及回收率受多方面因素的影響。當硝酸體積為3 mL及以上時樣品回收率和吸光度趨于穩(wěn)定；使用0.2 g/100 mL的磷酸二氫銨作為基改劑可以滿足實驗要求，但基改劑濃度過低會導致樣品在加熱階段在石墨爐內(nèi)迸濺，導致回收率和吸光度大幅降低；灰化溫度和原子化溫度是實驗的關鍵，當灰化溫度高于600 ℃、原子化溫度高于2 100 ℃以后，樣品的回收率、吸光度均有明顯的下降。王鳳嬌等[5]對大米中鉛進行檢測，發(fā)現(xiàn)灰化溫度和原子化溫度達到特定溫度后，吸光度開始下降，與本實驗結論基本相符。綜上，使用原子吸收分光光度計石墨爐法檢測鉛含量時，可以通過本研究的幾個方面去摸索和調(diào)整前處理的方法和設備參數(shù)，以達到較好的實驗效果。

參考文獻

[1]張秉璇.蔬菜中常見重金屬的測定方法探究及應用[D].蘭州：蘭州大學，2017.

[2]邱偉.爐內(nèi)消解、爐內(nèi)富集—石墨爐原子吸收測定飲料中的鉛和鎘[D].成都：成都理工大學，2015.

[3]盧桂萍.石墨爐原子吸收光譜用于陶瓷材料的方法研究[D].長春：長春工業(yè)大學，2010.

[4]相薇，周會芳，崔慶，等.提高原子吸收分光光度計結果準確度的有效途徑[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2016，7（11）：4427-4431.

[5]王鳳嬌.響應面優(yōu)化石墨爐原子吸收檢測大米中鉻、鎘、鉛含量的條件[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2018.

作者簡介：陳柏錫（1996—），男，遼寧撫順人，本科。研究方向：食品質(zhì)量管理與檢驗。