稀硝酸浸提法檢測植物中的鎘含量

李海露 孫玉桃 吳小丹

摘要：采用稀硝酸浸提法測定國家有證標準物質(zhì)和各類烘干植物樣品中的鎘含量。結(jié)果表明：稀硝酸浸提法測得國家標準物質(zhì)中的鎘含量均在證書參考范圍，各類植物樣品中鎘含量與國標法測得結(jié)果間無顯著差異，且該法準確度和精密度高、重復性好、方法檢出限和定量性低、適用性廣，適合在常溫下大批次高通量快速提取和檢測植物中的鎘元素。

關(guān)鍵詞：稀硝酸;浸提;植物;鎘;檢測方法

中圖分類號： S132 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）11-0223-04

收稿日期：2019-04-25

基金項目：湖南省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新資金專項（編號：2016QN24）。

作者簡介：李海露（1986—），男，湖南郴州人，助理研究員，主要從事理化檢測研究工作。E-mail：282877119@qq.com。

通信作者：孫玉桃，副研究員，主要從事理化檢測研究工作。E-mail：tfsnhjc@163.com。 ?目前國家標準和行業(yè)標準中并沒有專門針對植物中鎘的檢測方法，大部分檢測實驗室和科研工作者測定植物中的鎘含量都是參照GB/T 5009.15—2014《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》和GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》[1]，然而植物樣品和食品樣品的性質(zhì)有很大區(qū)別，植物樣品成分天然、單一，而大部分食品經(jīng)過再加工、多種物質(zhì)混合、加入添加劑等過程制成，所以植物中的鎘元素會比食品中的鎘元素更容易提取出來。目前已有不少研究用稀酸提取大米樣品中的鎘元素[2-6]，且取得了良好結(jié)果，本試驗結(jié)合已有研究基礎(chǔ)，歸納稀硝酸浸提檢測植物中鎘含量的方法，并對方法的準確性、精密性、適用性等方面進行測定，以期為常溫下大批次、高通量快速提取和檢測植物中的鎘元素提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗樣品 國家標準物質(zhì)[GBW07604（GSV-3楊樹葉）、GBW10016（GSB-7茶葉）、GBW10020（GSB-11柑橘葉）、GBW10044（GSB-22四川大米）、GBW10045（GSB-23湖南大米）]，大米標準樣品[GBW（E）100351、GBW（E）100354、GBW（E）100361]以及水稻、玉米、百合等植物制成樣品。

1.1.2 試劑及材料 硝酸（優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司）;鎘標準溶液（1 000 μg/mL，鋼鐵研究總院國家鋼鐵材料測試中心）;磷酸氫二銨（優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司）;硝酸溶液（0.5%）：取5 mL硝酸，用超純水稀釋至1 L，混勻;鎘標準使用溶液（100 μg/L）：由鎘標準溶液用 100 μg/L 硝酸溶液逐級稀釋得到;鎘標準曲線：分別吸取鎘標準使用溶液0.00、0.50、1.00、2.00、300、5.00 mL于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻。此標準系列鎘質(zhì)量濃度分別為000、0.50、1.00、2.00、3.00、5.00 μg/L，適用一般樣品的測定（可根據(jù)儀器靈敏度和樣品濃度適當調(diào)整曲線范圍）。

高純氬氣（99.999%，長沙眾賽特種氣體供應公司）;高純氦氣（99.999%，長沙眾賽特種氣體供應公司）。

1.1.3 儀器和設備 超純水器（AWL-2002-U，美國艾科浦有限公司）;電子天平（ME204，Metter-Toledo;實際分度值（d）=0.000 1g）;回旋振蕩搖瓶機（ZHWY3112，上海智城分析儀器制造有限公司）;石墨爐原子吸收分光光度計（ZEEnit 600，德國耶拿分析儀器股份公司）;電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP/OES）[ICAP-7400Duo，賽默飛世爾科技（中國）有限公司];電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP/MS）（NexION2000B，珀金埃爾默儀器有限公司）;其他樣品制備設備：恒溫干燥箱、高速粉碎機、尼龍篩。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備 植物樣品采集后，洗凈，取整株或所需部位，60 ℃下殺青，105 ℃恒溫烘干水分，用粉碎機粉碎1～3 min，過40目或60目尼龍篩，混勻備用。

1.2.2 分析過程 稱取1.000 0 g制備好的植物樣品，置于150 mL具塞三角瓶中，準確加入50 mL硝酸溶液，在室溫[（25±2 ℃）]下放入回旋振蕩搖瓶機上，以180～190 r/min轉(zhuǎn)速恒溫提取30 min。取下，離心或者干過濾，棄去最初濾液5～6 mL，再濾下的濾液上機測定。

1.2.3 試樣溶液的測定 將儀器按廠家推薦條件和實際試驗環(huán)境調(diào)至最佳工作狀態(tài)，上機測定，先測定標準曲線各樣點，然后測定樣品空白、試樣。平行測定次數(shù)不少于3次。若測定結(jié)果超出標準曲線范圍，用硝酸溶液稀釋后再行測定。儀器參考條件：

石墨爐原子吸收分光光度計：譜線228.8 nm;狹縫0.8 nm;燈電流3.0 mA;燈類型：空芯陰極燈（HCL）;光電倍增管（PMT）自動;背景校正為塞曼模式;磁場模式為2-磁場;積分模式峰面積;積分時間為2.5 s;進樣量為20 μL;添加5 μL磷酸氫二銨（1%）作基體改進劑;干燥溫度為110 ℃;灰化溫度為800 ℃;原子化溫度為1 500 ℃;除殘溫度為 2 300 ℃。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：分析譜線Cd 226.502 nm;水平測量模式;射頻（RF）功率為 1 150 W;曝光時間為15 s（紫外管）/8 s（可見光）;載氣流速為14 L/min;霧化器氣體流量為 0.5 L/min;輔助氣流量為0.5 L/min。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：111Cd;RF功率為1 300 W;載氣流速為15 L/min;霧化器氣體流速為1.0 L/min;輔助氣流量為1.0 L/min;氦氣（He）碰撞模式;He流速為3.5 mL/min;

1.2.4 計算公式與數(shù)據(jù)處理方法 試液中鎘含量按如下公式進行計算：

式中：C表示試樣中鎘的含量，mg/kg;C1表示試液中鎘的含量，μg/L;C0表示空白液中鎘的含量，μg/L;V表示試液測定體積，mL;D表示分取倍數(shù);m表示試樣質(zhì)量，g;1 000表示單位換算系數(shù)。

結(jié)果以重復性條件下獲得的2次獨立測定結(jié)果的算式平均值表示，保留3位有效數(shù)字。

2 結(jié)果與分析

2.1 稀硝酸浸提法測定植物中鎘含量的準確度

采用浸提方法浸提國家標準物質(zhì)中的鎘含量，濾液分別用石墨爐原子吸收分光光度計、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進行測定。由表1可以看出，稀硝酸浸提法浸提國家標準物質(zhì)中鎘的測定值均在標準物質(zhì)證書參考范圍，且同一浸提液用原子吸收分光光度計、ICP/OES、ICP/MS 3種檢測設備測定的結(jié)果無顯著性差異，測得標準物質(zhì)中鎘含量最低在0.018 mg/kg，最高達到1.287 mg/kg。選用3種不同鎘含量標準物質(zhì)[GBW10016茶葉、GBW10020柑橘葉、GBW（E）100351大米]，分別在樣品中加入50 μg/L鎘標準溶液1、2 mL，使得樣品加標濃度分別為1、2 μg/L。用稀硝酸浸提法檢測，計算回收率，由表2可知，其回收率為97.3%～102.8%，稀硝酸浸提法測得植株中鎘的綜合回收率為（100.2±3.6）%。

2.2 稀硝酸浸提法測定植物中鎘含量的精密度

選用3種不同鎘含量標準物質(zhì)，分別重復7次，計算每個標樣的相對標準偏差;在不同時間段用稀硝酸浸提測定6次，計算其重復性和再現(xiàn)性。由表3可以看出，3種標樣中鎘含量的平均值分別為0061、0.172、0.419 mg/kg;相對標準偏差分別為2.6%、1.7%、1.0%;3種標樣的重現(xiàn)性限分別為 0.005、0.011、0.015 mg/kg;再現(xiàn)性限分別為0.005、0.011、0.002 mg/kg，精密度符合化學分析方法驗證確認和內(nèi)部質(zhì)量控制（GB/T 32465—2015《化學分析方法驗證確認和內(nèi)部質(zhì)量控制要求》）的要求。

2.3 稀硝酸浸提法測定植物中鎘含量的方法檢出限和方法定量限

按照HJ 168—2010《環(huán)境監(jiān)測 分析方法標準制修訂技術(shù)導則》[7]要求，樣品分析的全部步驟重復11次空白試驗，將各測定結(jié)果換算為樣品中濃度，計算11次平行測定值的標準偏差，結(jié)合稱樣質(zhì)量和浸提劑體積，計算方法檢測限和方法定量限。由表4可見，稀硝酸浸提法測植物中鎘含量分別用石墨爐原子吸收分光光度計、ICO/OES、ICP/MS 3種不同類型儀器的方法檢測限分別為0.000 1、0.000 2、0.000 1 mg/kg;方法定量限分別為0.000 6、0.000 9、0.000 5 mg/kg。

2.4 稀硝酸浸提法測定植物中鎘含量的實際應用

分別選取常見樣品大米、茶葉、百合、草莓等，或整株或按不同部位制成樣品，采用稀硝酸浸提法測定其中鎘含量，并與國標法（GB 5009.15—2014《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》，GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》）測得的鎘含量進行比對，分析結(jié)果見表5。整批樣品中，測得鎘含量最低的樣品為香柚（去皮）樣，僅 0.007 mg/kg;最高鎘含量的樣品為水稻根樣，達到12.500 mg/kg，而整批樣品由稀硝酸浸提法測定的結(jié)果和國標法測得結(jié)果進行比對分析，兩者并無顯著差異（P=0.95），相對標準偏差（RSD）范圍：0.1%～8.2%，相對誤差（RD）范圍：01%～11.5%，結(jié)合樣品中鎘含量來進行質(zhì)控分析，均能滿足化學分析方法驗證確認和內(nèi)部質(zhì)量控制（GB/T 32465—2015《化學分析方法驗證確認和內(nèi)部質(zhì)量控制要求》）的要求。

3 結(jié)論與展望

通過測定國家標準物質(zhì)和實際樣品，發(fā)現(xiàn)稀硝酸浸提法測定植物中鎘含量的準確度高和精密度好，均能滿足化學分析方法驗證確認和內(nèi)部質(zhì)量控制要求，方法檢出限和定量性小于0.001 mg/kg，測樣范圍為0.007～12.5 mg/kg，經(jīng)與國標法比對無顯著性差異（P=0.95），該法能適用于制成烘干樣的植物樣品中鎘含量的檢測，而稀硝酸浸提法在酸的用量、試驗溫度、檢測周期等方面較傳統(tǒng)國標法有著明顯的優(yōu)勢，是一個能節(jié)約大量物力、人力且環(huán)境友好的檢測方法，適合向檢測實驗室推廣使用，更適合科研工作者對于植物中鎘含量的快速檢測分析。

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