連續(xù)光源原子吸收光譜儀測定大米中微量元素

時超

摘要[目的]建立高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜儀同時測定大米中鐵、錳、鋅、銅的方法。[方法]測定不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，對大米中的Fe、Mn、Zn、Cu 4種元素進行測定，并對方法的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度進行分析。[結(jié)果]該方法對Fe、Mn、Zn、Cu的檢出限分別為0.028、0.014、0.052、0.009 mg/L;相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.0%、1.4%、3.4%、2.9%;用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)遼寧大米（GBW10010）驗證了方法的準(zhǔn)確性，測定值與推薦值相符。[結(jié)論]該方法適用于同時測定多種元素，具有操作簡單、效率高、穩(wěn)定性好的特點。

關(guān)鍵詞 大米;微量元素;連續(xù)光源原子吸收法

中圖分類號 TS207.3文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）15-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.15.054

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract[Objective]The research aimed to establish a new method to determine metal elements of Fe，Mn，Zn and Cu simultaneously in rice with highresolution continuum source atomic absorption spectrometry.[Method]The absorbance of standard solution with various concentrations were determined， the standard curve as established. Metal elements of Fe，Mn，Zn and Cu in rice were determined，then made analysis on the detection limit， precision and accuracy.[Result]The established method presented the limit detection of Fe，Mn，Zn and Cu in rice were 0.028，0.014，0.052，0.009 mg/L.The relative standard deviation were 4.0%，1.4%，3.4%，2.9%.The accuracy of the method was verified by the national standard reference material Liaoning rice （GBW10010）， and the measured value was consistent with the recommended value.[Conclusion]This method was suitable for simultaneously determining several elements with the easy operation，advantage of high efficiency and good stability.

Key words Rice;Trace element;Continuum source atomic absorption spectrometry

作者簡介 時超（1985—），男，河北廊坊人，助理工程師，從事食品安全檢測工作。

收稿日期 2019-02-19;修回日期 2019-03-03

中國是世界水稻生產(chǎn)和消費大國，我國人口中約有60%以水稻為主食，水稻在國家糧食安全中發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著生活水平的提高，人們越來越意識到大米營養(yǎng)價值和質(zhì)量水平的重要性。食用大米有較高的營養(yǎng)價值，大米中含碳水化合物75%左右，蛋白質(zhì)7%～8%，脂肪1.3%～18%，并含有豐富的B族維生素等。大米中除含量較高的元素Ca、Mg、P、S之外，還含有較少的微量元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、Sr等，這些元素在人體內(nèi)不能合成，但這些微量元素是人們必需的重要營養(yǎng)物質(zhì)，每種微量元素都有其特殊的生理功能，缺少這些必需的微量元素，人就會出現(xiàn)疾病，甚至危及生命。所以，測定大米中微量元素的含量有重要意義[1]。

原子吸收光譜儀自問世以來，原子吸收儀器不斷更新和發(fā)展。目前，原子吸收儀器正朝著多元素同時分析方面繼續(xù)發(fā)展[2]。高分辨連續(xù)光源-原子吸收光譜儀將高壓短弧氙燈作為連續(xù)光源，由石英棱鏡和高分辨率大面積中階梯光柵組成的雙單色器構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)采用高靈敏度電感耦合器件線陣檢測器[3-5]。高壓短弧Xe燈作為連續(xù)光源發(fā)出的輻射覆蓋從近紫外至近紅外的全部光譜范圍（185～900 nm），滿足所有元素的檢測需求，可取代元素空心陰極燈，并且無需更換光源，真正實現(xiàn)了同時分析多種元素的功能。光源不需要預(yù)熱，開機即可進行檢測，大大提高了檢測效率[6-8]。石英棱鏡和高分辨率大面積中階梯光柵組成的雙單色器能對譜線進行有效分離，消除樣品基體中鄰近元素光譜干擾，使其達到比較高的光譜分辨率[6-9]。

與傳統(tǒng)銳線光源原子吸收光譜儀相比較，連續(xù)光源原子吸收光譜儀不需要空心陰極燈，也就不會有空心陰極燈產(chǎn)生的自吸收問題和換燈帶來的麻煩，且該光源具有不需預(yù)熱、開機即可測量的優(yōu)點。連續(xù)光源原子吸收光譜儀具有較高的分辨率、快速的分析速度、精確的背景校正、扣除背景比較徹底、光譜信息多等突出優(yōu)點，彌補了傳統(tǒng)原子吸收光譜儀檢測速度慢的缺點[10-12]，這樣不僅簡化了分析操作，降低了檢出限，擴展了工作曲線范圍，并且可同時進行多元素的快速檢測，提高了檢測的靈敏度和檢測速度[13-14]。近年來，已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測[15]、土壤[6]、植物[9，16]和水質(zhì)[17-18]分析中得到了廣泛的應(yīng)用。

該試驗使用微波消解儀消解大米樣品，微波消解法具有加熱速率快、效率高、試劑用量少等優(yōu)點，由于使用了密閉容器，所以可以避免樣品中存在的或在消解過程中形成的揮發(fā)組分溢出而造成的損失。 同時，還可以減少酸用量，降低空白值，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[19-21]。

筆者使用微波消解儀消解大米樣品，建立高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜儀同時測定大米中鐵、錳、鋅、銅的方法，為快速、準(zhǔn)確對食品中多種元素的測定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

連續(xù)光源原子吸收光譜儀ContrAA300，德國耶拿分析儀器股份公司;微波消解儀Multiwave PRO，奧地利安東帕有限公司;Milli-Q純水機，默克密理博;實驗室用水為新制備的去離子水;HNO3，美國西格瑪;鐵、錳、鋅、銅標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液1 000 mg/L，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制和測定。

將1 000 mg/L 的鐵、錳、鋅、銅標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液分別用2%的HNO3稀釋，配成鐵、錳、鋅、銅濃度分別為 0～10、0～4、0～1、0～4 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.2 樣品制備。

將大米研細(xì)磨勻后稱取0.500 0 g樣品置于消解管中，加入6 mL硝酸，搖勻，擰緊密封帽放入微波消解器中進行微波消解。微波消解條件見表1。消解結(jié)束后，在趕酸器上趕酸，待消解管中消解液剩余1 mL左右時取下，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移到10 mL容量瓶中，用去離子水定容，搖勻備用。同時制備試劑空白。

1.2.3 儀器工作條件優(yōu)化。

1.2.3.1 乙炔流量對吸光度的影響。

在火焰原子吸收光譜法測定微量元素過程中，流量比（乙炔/空氣）是影響測定結(jié)果顯著的參數(shù)?？諝饬髁抗潭ú蛔儯?70 L/h），通過改變乙炔流量，從而改變流量比，結(jié)果見圖1。由圖1可知，乙炔流量對鋅的吸光度影響較小，當(dāng)乙炔流量在40～70 L/h時，吸光度變化小，則選擇鋅測定時的最佳乙炔流量為50 L/h;同理，試驗選擇鐵、錳、銅測定時的最佳乙炔流量分別為70、70、50 L/h。

1.2.3.2 燃燒器高度對吸光度的影響。

燃燒器高度也是影響測定結(jié)果顯著的參數(shù)之一，保持其他測定參數(shù)不變，只改變?nèi)紵鞯母叨?，測定吸光度，結(jié)果見圖2。由圖2可知，當(dāng)燃燒器高度為7 mm時，鋅的吸光度最大，選擇Zn測定時的最佳燃燒器高度為7 mm。同理，選擇測定鐵、錳、銅時的最佳燃燒器高度分別為6、6、7 mm。

1.2.4 儀器工作參數(shù)。該試驗中的儀器工作參數(shù)如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

將連續(xù)光源-火焰原子吸收光譜儀的儀器條件進行優(yōu)化，以超純水作為參比，將配制好的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液按優(yōu)化好的試驗條件順序進行檢測，得到鐵、錳、鋅、銅的標(biāo)準(zhǔn)曲線（表3）。

2.2 檢出限

對鐵、錳、鋅、銅的試劑空白進行11次平行測定，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差除以斜率計算，得到 鐵、錳、鋅、銅的檢出限分別為0.028、0.014、0.052、0.009 mg/L。

2.3 精密度

對某一樣品進行6次平行測定，求出平均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。由表4可知，鐵、錳、鋅、銅的含量分別為4.653、9.72、14.77、14.43 mg/kg，RSD分別為4.0%、1.4%、34%、2.9%。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定

采用上述優(yōu)化的方法，測定了國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)遼寧大米（GBW10043），結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表5），其測定結(jié)果均在待測范圍內(nèi)，說明此方法準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)論

該試驗用連續(xù)光源火焰原子吸收光譜儀同時測定大米中鐵、錳、鋅、銅4種微量元素，在已優(yōu)化的試驗條件下，測得大米中鐵、錳、鋅、銅的含量分別為4.653、9.72、14.77、14.43 mg/kg，精密度為1.4%～4.0%，采用該方法測定的國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)遼寧大米，其測定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的范圍之內(nèi)，表明該方法準(zhǔn)確可靠。該試驗方法的穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，可同時測定多個元素，比普通原子吸收光譜法更能節(jié)約時間，提高檢測效率，為大米中微量元素的測定提供了參考。

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