石墨爐原子吸收光譜法快速測定水產(chǎn)品中的鉛

石　婧，曲有樂，遲玉峰，3

（1.浙江海洋學(xué)院食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山　316022；2.舟山市食品藥品檢驗檢測研究院，浙江舟山　316021；3.浙江海力生制藥有限公司，浙江舟山　316021）

石墨爐原子吸收光譜法快速測定水產(chǎn)品中的鉛

石婧1，2，曲有樂1，遲玉峰1，3

（1.浙江海洋學(xué)院食品與醫(yī)藥學(xué)院，浙江舟山316022；2.舟山市食品藥品檢驗檢測研究院，浙江舟山316021；3.浙江海力生制藥有限公司，浙江舟山316021）

摘要：由于鉛的危害極大，準(zhǔn)確、快速測定水產(chǎn)品中鉛含量有著重要的意義。通過部分消解樣品和加入0.1%TritonX-100的方法處理樣品達到直接進樣的目的，采用石墨爐原子吸收光譜法測定水產(chǎn)品中鉛元素含量。結(jié)果表明：在酸度為5%以下的溶液中以4uL0.2%硝酸鈀做為基體改進劑，灰化溫度為850℃，原子化溫度為1 600℃，測定樣品，鉛濃度在0～20 ng/ mL范圍內(nèi)，線性關(guān)系式為Y=0.020 8 X+0.009 1，相關(guān)系數(shù)為0.999 4。該方法的檢出限為1.0 ng/mL，精密度為3.53%，準(zhǔn)確度為2.50%，加標(biāo)回收率101.39%～103.30%之間。該方法簡單、快速、準(zhǔn)確，節(jié)約成本，可以滿足水產(chǎn)品中鉛含量的測定。

關(guān)鍵詞：石墨爐原子吸收光譜法；水產(chǎn)品；鉛

鉛在自然界中有著很廣泛的分布，地殼中含量約為0.001 6%，是一種作用極大的重金屬。主要被用做蓄電池的燃料、汽油的防爆劑、建筑材料、電纜材料等。在被廣泛應(yīng)用的同時，也給人類身體健康帶來了很大的危害。隨著農(nóng)業(yè)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鉛在人們生活中的用量不斷增加，嚴(yán)重污染人類的生活環(huán)境，威脅著人類的健康。世界衛(wèi)生組織建議，成人每周攝入的鉛含量不超過25 μg/kg，人體正常血鉛含量一般為15～40 μg/100g。鉛攝入人體后，部分由糞便、汗液排放外，大部分會殘留在人體。殘留在人體內(nèi)過量的鉛會對于人體的血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等都有毒害作用，會使人體產(chǎn)生病變反應(yīng)。如會導(dǎo)致語言表達能力、空間想象能力、感覺和行為功能、造血功能等受損。如果小孩攝入鉛過量會影響自身正常發(fā)育。因此食品國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762-2012《食品污染物限量》中規(guī)定鮮、凍水產(chǎn)動物中鉛元素限量為1.0 mg/kg。因此，有效的防止鉛中毒，是當(dāng)今科學(xué)正在探索和攻克的難題之一。如何準(zhǔn)確測定水產(chǎn)品中鉛元素含量有著重要的意義。

鉛的測定方法主要有石墨爐原子吸收光譜法、氫化物原子熒光光譜法、火焰原子吸收光譜法、二硫腙比色法等。二硫腙比色法的測定結(jié)果易受外界條件如溫度、濕度、加液時間、反應(yīng)時間等反應(yīng)條件的影響，且操作過程煩瑣，實驗時間長，會使用到有毒、有害試劑，不適合大批量樣品檢測；氫化物原子熒光光譜法測定鉛則對樣品的酸度要求苛刻，對試樣預(yù)處理過程要求嚴(yán)格，且測定過程中容易造成污染；原子吸收光譜法具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、樣品處理簡單等優(yōu)點，已成為現(xiàn)在分析檢測重金屬的一種最常用方法，但是由于水產(chǎn)品中一些特殊組成成分對檢測的干擾，不利于樣品中鉛含量的富集，使得實際測定中火焰原子吸收光譜法對低濃度樣品不能測定；石墨爐原子吸收光譜法由于其低的檢出限，完全可以滿足水產(chǎn)品中鉛的測定。

綜上所述，文章選擇石墨爐原子吸收光譜法測定水產(chǎn)品中鉛含量。實驗中通過比較濕法消解、干法消解、微波消解和部分消解四種消解方法的優(yōu)劣；優(yōu)化了干燥過程、灰化過程、原子化過程實驗條件；選擇了合適的基體改進劑。對本方法的檢出限、精密度、準(zhǔn)確度、未知樣品加標(biāo)回收率進行了介紹。

1材料與方法

1.1儀器與試劑

1.1.1儀器

AA800原子吸收光譜儀，帶自動進樣裝置（Perkin Elmer）；鉛空心陰極燈；DGB20003—電熱干燥箱（中國重慶實驗設(shè)備廠）；EL104型電子分析天平（上海梅特勒-托利多儀器有限公司）；控溫電熱板；所用玻璃儀器用20%硝酸浸泡過夜，用超純水沖洗干凈，備用。

1.1.2試劑

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1 000 μg/mL（中國國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）；基體改進劑：2%磷酸二氫銨（分析純），0.2%硝酸鈀，0.5%硝酸鎂，0.1%TritonX-100（聚乙二醇辛基苯基醚）；硝酸（優(yōu)級純）、高氯酸；水為超純水。

1.2儀器工作條件

原子吸收光譜儀工作條件及石墨爐升溫程序見表1和表2。

1.3樣品預(yù)處理

準(zhǔn)確稱取搗碎均勻的樣品0.500 0 g于50 mL刻度管中，用適量超純水潤濕樣品，加入2 mL濃硝酸，100℃控溫電熱板加熱20 min左右，取下稍冷，加入0.1%TritonX-100，定容樣品至50 mL容量瓶中，搖勻，待測。

1.4標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

將濃度為1 000 μg/ml的鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液逐級稀釋，稀釋液為1%硝酸，得到濃度為0.5μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)使用液。準(zhǔn)確移取1.0 mL鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液于25 mL容量瓶中，用1%硝酸為稀釋液稀釋至刻度線，搖勻，得到20.0 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。由儀器自動稀釋得到濃度為0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 ng/mL系列鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液。按照儀器工作條件，測定各個標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1。

表1　原子吸收光譜儀工作條件Tab.1　Working conditions of atomic absorption spectrometer

表2　石墨爐升溫程序Tab.2　Furnace program

從圖1可以看出，鉛濃度在0～20 ng/mL范圍內(nèi)，吸光度與濃度線性關(guān)系好，線性關(guān)系式為Y=0.020 8 X+0.009 1，相關(guān)系數(shù)為0.999 4。

圖1　　標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　Standard curve

2分析條件優(yōu)化

2.1消解方法的選擇采用濕法消解、干法灰化、微波消解和部分消解四種方式對樣品進行消解。消解之后，濕法消解、微波消解和部分消解樣品呈淡黃色，干法灰化消解樣品無色，四種樣品消解后樣品均澄清。儀器測定之后，發(fā)現(xiàn)濕法消解、微波消解和部分消解方法消解樣品測定結(jié)果符合食品中鉛的測定GB 5009.12-2010中對于精密度的要求。干法灰化消解的測定結(jié)果偏低。

濕法消解采用電加熱板加熱，溫度控制在200℃左右，在敞開體系進行加熱消解，在消解過程中會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，消解過程消耗時間長，且有可能造成樣品間的相互污染；干法灰化消解是在600℃左右的馬弗爐中加熱，使待測樣品基體灰化，留下殘渣，用酸進行浸提，鉛熔點為327.5℃，高溫加熱之后，部分鉛有可能會揮發(fā)而造成損失，影響測定結(jié)果；微波消解是近些年發(fā)展起來的樣品消解方法，利用微波穿透密閉容器內(nèi)樣品，增大反應(yīng)容器壓力和溫度，從而大大提高樣品的消化反應(yīng)速率，達到徹底消解樣品的目的，且在密閉體系內(nèi)可以有效防止樣品間的相互污染，但是需要微波消解儀器，成本較高；部分快速消解有著前幾種消解方法的優(yōu)點，且處理方法簡單，節(jié)約試劑成本，減少前處理步驟，保證溶液的均勻性，避免污染，可以滿足實驗中快速檢測篩選。

因此，筆者選擇部分快速消解法消解樣品，加入0.1%TritonX-100處理樣品，搖勻后直接進樣進行樣品測定。

2.2選擇基體改進劑類型及其加入量的選擇

水產(chǎn)品組分復(fù)雜，要加入基體改進劑消除干擾組分對于實驗結(jié)果的影響?？紤]硝酸鎂、磷酸氫二銨、硝酸鈀三種試劑做為基體改進劑進行實驗。

實驗結(jié)果表明，使用硝酸鎂時，測定結(jié)果背景值高；使用磷酸氫二銨時，測定結(jié)果背景值減少，但不是很理想，尤其對于測定值較低的數(shù)據(jù)影響較大；使用硝酸鈀時，不僅提高灰化溫度，而且背景值明顯降低，定吸光度穩(wěn)定且有對稱、尖銳的峰型。因此，實驗選擇使用硝酸鈀做為基體改進劑。

通過加入1、2、4、6 μL硝酸鈀做為基體改進劑，實驗結(jié)果表明，加入4 μL以上，效果最好，因此實驗選擇加入4 μL 0.2%的硝酸鈀做為基體改進劑。

2.3干燥過程

干燥時間要足夠長，才能保證樣品中溶劑、水分等有效去除；干燥溫度不能太高，防止樣品爆沸造成損失。分別設(shè)置干燥溫度為70、90、110、120、130℃，時間為5、10、20 s，實驗結(jié)果表明，干燥溫度為110℃和

130℃，升溫時間為5 s和15 s，保持時間為30 s和30 s時，樣品曲線平滑。

圖2　灰化溫度與吸光度關(guān)系Fig.2　The relationship between the absorbance and ashing temperature

2.4灰化過程

在石墨爐原子吸收測定中灰化過程是一個極為重要的過程，灰化溫度主要是指試樣加熱會使基體灰化，僅留下需要被檢測樣品的溫度。如果灰化溫度太低，干擾基體的去除和分離不完全，溫度過高可能會使待測元素揮發(fā)有所損失。一般原則是在保證待測元素不揮發(fā)損失的前提下，盡量提高灰化溫度。實驗中選擇灰化溫度為600、700、800、850、900℃，測定10 ng/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，實驗結(jié)果如圖2。

從圖2可以看出，隨著灰化溫度的升高，吸光度不斷增大，當(dāng)溫度在800～900℃之間時趨于穩(wěn)定，繼續(xù)升高，造成樣品損失，吸光度降低，因此選擇灰化溫度為850℃。

2.5原子化過程

原子化是升溫程序中將被測元素轉(zhuǎn)化為自由原子的階段，是整個原子吸收光譜分析升溫程序中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，直接影響原子化效率和測定靈敏度。原子化溫度取決于被測元素的性質(zhì)。原子化溫度過低，待測元素不能被完全原子化，溫度過高將縮短石墨管使用壽命，峰型開叉，所以選擇原子化溫度的宗旨是原子化程度最高的最低溫度。實驗中選擇原子化溫度為1 400、1 500、1 550、1 600、1 700℃，測定10 ng/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，實驗結(jié)果如圖3。

從圖3可以看出，隨著溫度的升高，吸光度不斷增大，當(dāng)溫度高于1 600℃時，吸光度趨于穩(wěn)定，為了考慮石墨管壽命等因素，實驗選擇原子化溫度為1 600℃。

2.6樣品酸度的選擇

圖3　原子化溫度與吸光度關(guān)系Fig.3　Relationship between atomization temperature and absorbance

用石墨爐原子吸收光譜儀測定時，如果溶液酸度太大，會嚴(yán)重影響石墨管的壽命，還會產(chǎn)生基體效應(yīng)，綜合考慮以上因素，本實驗保持樣品酸度在5%以下（即消解時樣品僅剩余2 mL以內(nèi)）。

3結(jié)果與討論

3.1方法檢出限

在儀器工作條件下，連續(xù)測定空白溶液11次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差，三倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差即為本方法檢出限為1.0μg/L。

3.2方法精密度和準(zhǔn)確度實驗

分別稱取對蝦國家標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW10050 6份，按照消解程序消解后在儀器工作條件下進行測定，測定結(jié)果見表3。

表3　精密度和準(zhǔn)確度實驗結(jié)果Tab.3　Precision and accuracy of the experimental results

從表3可以看出，本方法的精密度為3.53%，準(zhǔn)確度為2.50%。

3.3加標(biāo)回收實驗

取未知對蝦樣品兩份，加入100 ng/mL鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL和2 mL，按照消解程序消解后在儀器工作條件下進行測定，測定結(jié)果見表4。

表4　加標(biāo)回收實驗結(jié)果Tab.4　Recovery result

從表4可以看出，本方法的加標(biāo)回收率為101.39%～103.30%。

3.4實際樣品測定

從附近超市購買草魚、鯧魚、蝦、紫菜、帶魚、鯽魚樣品各1份，結(jié)果分別為0.039、0.052、0.16、1.2、0.085、0.071 mg/kg。樣品結(jié)果均未超出中GB 2762-2010《食品污染物限量》中限量值。

4結(jié)論

本文選擇部分快速消解樣品，加入0.1%TritonX-100處理樣品，直接進樣，石墨爐原子吸收光譜法測定水產(chǎn)品中鉛元素含量。實驗中，石墨爐原子吸收光譜法的干燥溫度為110℃和130℃，升溫時間為5 s 和15 s，保持時間為30 s和30 s；灰化溫度為850℃，升溫時間為10 s，保持時間為20 s；原子化溫度為1 600℃，升溫時間為0 s，保持時間為3 s。實驗選擇加入4 μL 0.2%的硝酸鈀做為基體改進劑。樣品酸度在5%以下。

鉛濃度在0～20 ng/mL范圍內(nèi)，線性關(guān)系式為Y=0.020 8 X+0.009 1，相關(guān)系數(shù)為0.999 4。該方法的檢出限為1.0 ng/mL，精密度為3.53%，準(zhǔn)確度為2.50%，加標(biāo)回收率為101.39%～103.30%之間。該方法簡單、快速、準(zhǔn)確，可以滿足水產(chǎn)品中鉛含量的測定。

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中圖分類號：O657.31；TS254.5

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號:1008-830X（2016）01-0065-05

收稿日期：2015-09-29

作者簡介：石婧（1983-），女，浙江舟山人，碩士研究生，工程師，研究方向：水產(chǎn)品檢測.Email:zj_hls_chi@163.com

Rapid Determination of Lead in Aquatic Products by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry

SHI Jing1，2，QU You-le1，CHI Yu-feng1，3
（1.Food and Pharmaceutic School of Zhejiang Ocean University，Zhoushan316022；2.Zhoushan Institute for Food and Drug Control，Zhoushan316021；3.Zhejiang hailisheng Pharmaceutical Co Ltd，Zhoushan316021，China）

Abstract:Because of the great harm of lead，it was important to determine the lead content in aquatic products accurately and rapidly.The samples were digested partly and added 0.1%TritonX-100，then injected directly for determination of lead content in aquatic products by graphite furnace atomic absorption spectrometry.The results showed that:The acidity which used 4 μL 0.2%palladium nitrate as matrix modifier was below 5%；The ashing temperature was 850℃，the atomization temperature was 1 600℃；The lead content was 0-20 ng/mL；The linear relation was Y=0.020 8 X+0.009 1，the correlation coefficient was 0.999 4.The detection limit of the method was 1.0 ng/mL，the degree of precision was 3.53%，the degree of accuracy was 2.50%，the standard addition recovery rate was 101.39%-103.30%.This method was simple，rapid，accurate and cost savings，that could satisfy the determination of lead content in aquatic products.

Key words:graphite furnace atomic absorption spectrometry；aquatic products；lead