石墨爐原子吸收法測(cè)定破壁靈芝孢子粉類保健品中的鉛含量

吳冬冬 王璐 劉征雨 楊韜

鉛屬于重金屬元素，不是人體必需金屬元素，攝入過多會(huì)損害腎臟、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，還會(huì)引起貧血、精神恍惚等問題。破壁靈芝孢子粉是市場(chǎng)中很常見的一種保健品，但其中含有的鉛如果含量過高會(huì)對(duì)人體造成威脅，因此有必要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。微波消解-石墨爐原子吸收法簡單快速，具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性、良好的精密度與重復(fù)性，是一種能夠高效快速測(cè)定破壁靈芝孢子粉保健品中鉛含量的方法。

一、儀器與材料

1.儀器。Mars 6微波消解儀，美國CEM公司；Analyst800型原子吸收分光光度計(jì)，美國鉑金愛默爾儀器有限公司；AE-240電子天平，Mettler Toledo公司。

2.材料。高氯酸，優(yōu)級(jí)純；過氧化氫，優(yōu)級(jí)純；硝酸，優(yōu)級(jí)純；磷酸二氫銨，分析純；實(shí)驗(yàn)用水均為超純水機(jī)制取的超純水（電阻率為18.2MΩ?cm）；基體改進(jìn)劑1為1%磷酸二氫銨，基體改進(jìn)劑2為1%磷酸二氫銨-0.06%硝酸鎂。鉛標(biāo)準(zhǔn)使用溶液選用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心生產(chǎn)的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1000?g/mL，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GWBO8619），臨用前用0.2%硝酸逐級(jí)稀釋為50?g/mL的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液。樣品1為破壁靈芝孢子粉膠囊（批準(zhǔn)文號(hào)：國食健字G20110404），南寧富萊欣生物科技有限公司；樣品2為五養(yǎng)牌破壁靈芝孢子粉（批準(zhǔn)文號(hào)：國食健字G20110667），浙江益圣菌物發(fā)展有限公司。

二、實(shí)驗(yàn)與方法

1.儀器的工作條件。燈電流10.0mA，波長283.3nm，狹縫0.7nm，進(jìn)樣體積20?L，改進(jìn)劑注射量5?L。石墨爐升溫程序?yàn)椋焊稍餃囟?20℃，斜坡升溫5s，保持30s，氬氣流250mL/min；干燥溫度140℃，斜坡升溫10s，保持30s，氬氣流250mL/min；灰化溫度800℃，斜坡升溫10s，保持20s，氬氣流250mL/min；原子化溫度1600℃，保持5s；凈化溫度2450℃，升溫1s，保持3s，氬氣流250mL/min，詳情見表1。

2.樣品的前處理。準(zhǔn)確稱取0.5g（精確至0.0001g）樣品置于微波消解罐內(nèi)杯中，加入5mL硝酸，靜置30min后再加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫，靜置10min后加蓋擰緊，按照設(shè)定的微波消解程序（表2）進(jìn)行消解。反應(yīng)完成后，冷卻至常溫、常壓后打開消解罐，將內(nèi)杯放到趕酸板中于170℃條件下趕酸至溶液剩余1mL左右，繼續(xù)冷卻到室溫，然后定容至10mL，搖勻備用，同時(shí)做試劑空白。

三、結(jié)果與分析

1.基體改進(jìn)劑的選擇和檢出限。試驗(yàn)得出，以1%磷酸二氫銨為基體改進(jìn)劑對(duì)鉛測(cè)定工作曲線回歸方程結(jié)果為y2=0.0031x-0.00050，r=0.9997；以1%磷酸二氫銨-0.06%硝酸鎂為基體改進(jìn)劑對(duì)鉛測(cè)定工作曲線回歸方程結(jié)果為y1=0.0033x+0.00058，r=0.9994。兩種基體改進(jìn)劑均呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，但后者能夠顯著改善吸收峰峰形，且測(cè)定鉛元素結(jié)果的精密度和靈敏度較高，故所有試驗(yàn)的基體改進(jìn)劑均選用1%磷酸二氫銨-0.06%硝酸鎂。檢出限是由連續(xù)測(cè)定20次空白值得到的，計(jì)算出的檢出限為0.13?g/L。

2.灰化溫度和原子化溫度的選擇。儀器推薦測(cè)定鉛元素的灰化溫度為800℃，原子化溫度為1600℃。（1）灰化溫度的選擇?；一哪康氖钦舭l(fā)掉試樣中易揮發(fā)的基本組分，在破壞有機(jī)物的同時(shí)保證待測(cè)元素沒有明顯的損失，使其以相同的化學(xué)形式進(jìn)入原子化階段。因此，在待測(cè)元素不產(chǎn)生揮發(fā)損失的情況下，應(yīng)盡可能使用較高的灰化溫度。在原子化溫度為1600℃的條件下，將灰化溫度從700℃開始升溫，每隔50℃測(cè)量1次，一直到900℃停止，測(cè)定不同灰化溫度下鉛的吸收光度值?；一瘻囟壬呖梢在s走大部分干擾物質(zhì)，通過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用800℃的灰化溫度，受到的干擾較小，完全滿足測(cè)定的要求。

（2）原子化溫度的選擇。鉛的原子化溫度較高，但過高的溫度會(huì)導(dǎo)致石墨管的壽命縮短，在實(shí)驗(yàn)完成前就可能需要更換，不利于實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性。因此，在獲得最大吸收信號(hào)且盡可能延長石墨管使用壽命的前提下，應(yīng)盡可能采用較低的原子化溫度。在灰化溫度為800℃的條件下，將原子化溫度從1200℃開始升溫，每隔100℃測(cè)量1次，一直到1600℃（儀器警告不允許達(dá)到1700℃）停止，吸光度在原子化溫度為1600℃時(shí)達(dá)到最大值。

3.精密度的測(cè)定。對(duì)兩種樣品分別稱取6份平行樣，樣品1的測(cè)定結(jié)果分別為0.065mg/kg、0.061mg/kg、0.063mg/kg、0.067mg/kg、0.069mg/kg、0.060mg/kg，平均值為0.06mg/kg，RSD為6.4%；樣品2的測(cè)定結(jié)果分別為0.132mg/kg、0.133mg/kg、0.131mg/kg、0.141mg/kg、0.129mg/kg、0.143mg/kg，平均值為0.13mg/kg，RSD為4.5%。結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)方法的重復(fù)性良好，能夠達(dá)到分析的要求。

四、討論與結(jié)論

1.食物中有害金屬元素鉛的測(cè)定及原理。一般食品中鉛的允許量為0.2mg/kg-2mg/kg，對(duì)于食物中有害金屬元素鉛的測(cè)定，目前國際上通用的方法為石墨爐原子吸收法。該方法較為準(zhǔn)確、快速，是一種基于基態(tài)自由原子吸收特定波長的測(cè)量方法，在進(jìn)行原子吸收光譜分析時(shí)，主要是根據(jù)光線強(qiáng)度吸收的程度來決定待測(cè)元素的含量。

2.常用的基體改進(jìn)劑。利用石墨爐原子吸收法測(cè)定食品中的鉛元素，常用的基體改進(jìn)劑主要是磷酸銨、硝酸鈀、磷酸鎂、酒石酸、磷酸二氫銨、氯化鈀等，選擇基體改進(jìn)劑時(shí)要遵循從一般到特殊的原則。將基體改進(jìn)劑引入石墨爐中并提高灰化的溫度，可使基體成分形成易揮發(fā)化合物，在灰化時(shí)除去大部分基體，避免鉛元素共揮發(fā)損失，還能減少和消除基體的化學(xué)干擾與背景吸收影響。但值得注意的是，基體改進(jìn)劑的選擇需要根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、檢驗(yàn)樣品的種類等綜合因素進(jìn)行論證，且相同的基體使用不同量的改進(jìn)劑也會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)靈芝破壁孢子粉中的鉛含量進(jìn)行測(cè)定，基體改進(jìn)劑選用1%磷酸二氫銨-0.06%硝酸鎂，克服了對(duì)鉛元素測(cè)定的干擾。實(shí)驗(yàn)中包括兩種消化體系空白值，消化體系2的空白值為3.8?g/L，高于消化體系1的空白值0.93?g/L，原因可能是消化體系2采用的是玻璃管并重復(fù)利用，容易受到污染導(dǎo)致空白值偏高，而消化體系1采用的是一次性消化管，在一定程度上避免了由于長期放置或清洗引發(fā)的污染問題，因此采用消化系統(tǒng)1消化樣品，可以降低空白值，減小實(shí)驗(yàn)誤差。在本實(shí)驗(yàn)中，消化體系1的回收率為97%-108%，消化體系2的回收率為117%-119%，因此消化體系1對(duì)破壁靈芝孢子粉的消化回收率更佳。

3.消化方式的選擇。微波消解法與其他消解法的加熱方式不同，能夠同時(shí)加熱所有的樣品溶液而不加熱容器，使溶液很快達(dá)到沸點(diǎn)。同時(shí)，微波還能使酸與樣品之間產(chǎn)生較大的熱對(duì)流，攪動(dòng)并清除已消解的不活潑樣品的表層，促進(jìn)酸與樣品更有效地接觸，在加壓條件下，提升酸的氧化及活性，促使粒徑大的樣品也能在短時(shí)間內(nèi)被消化，一般5-10min即可消解一個(gè)樣品。另外，微波消解是在密閉容器中進(jìn)行的，待測(cè)元素的損失較少，回收率較高，并且微波消化中酸的消耗量較少，避免了由酸帶入的污染，提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究采用加入5mL硝酸，靜置30min后向其中加入2mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫，再靜置10min后加蓋擰緊，按照設(shè)定的微波消解程序進(jìn)行消解。在此過程中需要判斷消化是否完全，消化液澄清有沉淀與消化均勻渾濁是兩個(gè)不同的問題，前者是因?yàn)闃悠分心承┏煞衷谙^程中生成了鹽類，后者則是因?yàn)橄赐耆?，需要留意?/p>

4.儀器測(cè)量條件的設(shè)置。儀器測(cè)量條件的設(shè)置非常重要，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)而言，加熱溫度的設(shè)置是極為關(guān)鍵的，需要遵循調(diào)試原則，對(duì)所使用的儀器進(jìn)行調(diào)試，找到最佳測(cè)量條件，從而得到最準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

5.影響鉛測(cè)定結(jié)果的因素。（1）玻璃器皿及實(shí)驗(yàn)試劑。對(duì)于玻璃器皿，包括使用前是否清洗干凈、重復(fù)使用時(shí)器皿上是否有水殘留，浸泡器皿的硝酸不能長期反復(fù)使用，這樣反而會(huì)將其污染，使得鉛含量增加。對(duì)于實(shí)驗(yàn)試劑，所用到的試劑應(yīng)為雜質(zhì)少的優(yōu)級(jí)純，目的是避免污染。（2）樣品前處理。在前處理過程中要嚴(yán)格把控所加硝酸的比例和順序，量少會(huì)導(dǎo)致消解不充分，量過大則會(huì)影響石墨管的使用壽命。試劑的純度一般要求為優(yōu)級(jí)純以上，在保證樣品完全消解的前提下，用量越少，種類越單一越好。（3）石墨爐原子吸收分析條件的選擇。樣品在石墨爐中原子化的過程可分為4個(gè)階段，分別是干燥、灰化、原子化、除殘，按照廠商推薦的升溫程序，遵循調(diào)試原則對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)試，找出最佳條件原子化溫度為1600℃，灰化溫度為800℃，以達(dá)到最佳的測(cè)量結(jié)果。同時(shí)，還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。（4）對(duì)試劑空白值的要求。只有保證空白值的準(zhǔn)確性，才能滿足測(cè)量的要求，測(cè)定前可以對(duì)石墨爐進(jìn)行一次空燒，然后檢測(cè)試劑空白值的高低，若偏高則需要再進(jìn)行一次空燒。（5）石墨管的更換。在實(shí)驗(yàn)過程中，石墨管出現(xiàn)裂紋或損壞會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此需要及時(shí)更換。在檢測(cè)中有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)不正常峰值或結(jié)果不穩(wěn)定甚至在原子化階段出現(xiàn)嗤啦聲的情況，均需要先檢查石墨管是否出現(xiàn)問題，并及時(shí)予以更換。（6）實(shí)驗(yàn)過程中使用的玻璃器皿、移液管、容量瓶及消解罐等均需要提前用酸浸泡后再用水沖洗，潔凈貯存，以免污染待測(cè)樣品。