電感耦等離子體發(fā)射光譜法在竹筷重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用

羅文婷 胡 亮 劉泓昱

(1.江西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)院，江西 南昌 330200；2.江西樹(shù)林檢測(cè)有限公司，江西 南昌 330200)

筷子，是中國(guó)人最重要的餐具。目前市場(chǎng)上有各式各樣的筷子，可謂是琳瑯滿目，種類繁多，有竹子的、木質(zhì)的、彩漆的、塑料的、骨質(zhì)的、銀制的、不銹鋼的等等。竹筷因其質(zhì)量輕、便于運(yùn)輸、成本低廉而日益作為首選使用器[1]。

由于竹子本身具有含水量高，易變質(zhì)的特點(diǎn)，為保證竹筷的新鮮和漂亮外觀，在加工中經(jīng)常會(huì)使用到一些食品添加劑、防腐劑[1]。過(guò)量使用這些添加劑和防腐劑會(huì)導(dǎo)致竹筷本身的殘留指標(biāo)過(guò)高，給消費(fèi)者的身體健康帶來(lái)危害。因此，竹筷的衛(wèi)生問(wèn)題一直是消費(fèi)者和進(jìn)口國(guó)比較關(guān)注的重點(diǎn)。

由于竹筷的制作工藝中不可避免地使用了添加劑、防腐劑等物，而防腐劑中大量存在的鄰苯基苯酚、噻苯咪唑等有機(jī)物質(zhì)和各種重金屬往往成為評(píng)價(jià)竹筷衛(wèi)生質(zhì)量的重要指標(biāo)。我國(guó)一次性筷子 第2部分：竹筷(GB 19790.2-2005)中對(duì)竹筷的感官要求、微生物指標(biāo)、理化指標(biāo)均有要求，并在附錄B中詳細(xì)規(guī)定了噻苯咪唑、鄰苯基苯酚、聯(lián)苯、抑霉唑的檢測(cè)方法[2]，但一直未制定竹筷中重金屬元素的檢測(cè)方法。在《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品 食品模擬物中重金屬的測(cè)定》(GB 31604.9-2016)中，給出了直接比色法和掩蔽干擾比色法兩種食品接觸材料及其制品中重金屬的檢測(cè)方法，其檢測(cè)結(jié)果僅能判斷食品接觸材料及其制品中重金屬遷移量(以鉛計(jì))是否大于1 mg/L，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定出食品接觸材料及其制品中重金屬元素的真實(shí)濃度水平，不能為食品安全檢測(cè)提供必要的信息[3]。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP)是一種可以同時(shí)測(cè)定多種元素的檢測(cè)手段。相對(duì)于傳統(tǒng)的分析方法，具有明顯的優(yōu)勢(shì)：一是樣品前處理簡(jiǎn)單，主要以無(wú)機(jī)酸處理樣品，在電熱板或者微波環(huán)境下進(jìn)行消解，轉(zhuǎn)化為待測(cè)溶液；二是ICP檢出限低，可以測(cè)定微克級(jí)含量；三是ICP分析時(shí)穩(wěn)定性好，速度快，可滿足大量樣品檢測(cè)需要；四是可同時(shí)測(cè)定多種元素，大大提高了樣品中多組分檢測(cè)時(shí)的效率[4]。因此，ICP法被廣泛運(yùn)用在各種重金屬檢測(cè)當(dāng)中。

本文旨在利用微波消解法對(duì)竹筷食品模擬物試液進(jìn)行消解，運(yùn)用ICP檢測(cè)技術(shù)對(duì)砷、鎘、鉻、汞、鉛、銻同時(shí)進(jìn)行快速檢測(cè)的方法，減少試劑消耗、避免各種重金屬獨(dú)立檢測(cè)時(shí)多次前處理過(guò)程，提高效率，為大批量多組分食品安全檢測(cè)提供快捷方法。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試劑

硝酸、冰乙酸均為優(yōu)級(jí)純；元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均購(gòu)買于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

1.2 儀器

微波消解儀：上海元析儀器有限公司 TRUMP B；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)：聚光科技 ICP-5000。

2 試驗(yàn)方法

2.1 制備食物模擬物試液：量取20.0 mL 冰乙酸加水480 mL，混勻，得到4%乙酸溶液(體積分?jǐn)?shù))。在容器中加入200 mL 4%乙酸溶液，在恒溫水浴鍋中恒溫至20±1 ℃，然后竹筷試樣完全浸沒(méi)在食品模擬物中，計(jì)時(shí)24 h后將液體轉(zhuǎn)移到試劑瓶中得到食品模擬液試液，0～4℃避光保存?zhèn)溆肹3]。

2.2 微波消解：量取上述食物模擬物試液25.0 mL至微波消解罐，加入5 mL 濃硝酸，裝好消解罐，按照下表1中的升溫程序進(jìn)行消解。消解程序結(jié)束后，消解罐冷卻至室溫后取出。轉(zhuǎn)移至趕酸器中，以140℃趕酸至溶液體積小于0.5 mL，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用5%硝酸定容至標(biāo)線，混勻，得到分析試樣。

表1 微波消解升溫程序

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：分別移取一定體積的砷、鎘、鉻、汞、鉛、銻標(biāo)準(zhǔn)溶液，用5%硝酸配制濃度為0、5、10、15、20、25 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)曲線。按照儀器參考條件測(cè)定發(fā)射強(qiáng)度。以目標(biāo)元素系列濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，建立目標(biāo)元素的校準(zhǔn)曲線。

2.4 試樣測(cè)定：將處理后的分析試樣在與建立校準(zhǔn)曲線相同的條件下進(jìn)行分析，試樣測(cè)定過(guò)程中，若待測(cè)元素濃度超出標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍，試樣需稀釋后重新測(cè)定。

2.5 空白樣品測(cè)定：用25.0 mL 4%乙酸溶液代替食物模擬物試液，進(jìn)行2.2步驟。

2.6 儀器條件：RF功率：1150W；氬氣流量：0.6 SLM；觀測(cè)角度：水平觀測(cè)。

3 試驗(yàn)結(jié)果和分析

3.1 曲線測(cè)定結(jié)果如表2

表2 校準(zhǔn)曲線

從表2 中可看出，砷、鎘、鉻、汞、鉛、銻校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，完全可滿足檢測(cè)分析要求。

3.2 消解用酸和試驗(yàn)條件的選擇

鹽酸具有強(qiáng)酸性但無(wú)氧化性，硝酸既有強(qiáng)酸性又具有氧化性，在大量酸消解體系中，鹽酸只是輔助酸的作用。本次試驗(yàn)為避免添加大量不同種酸可能帶來(lái)的污染，選擇硝酸作為消解液。

汞是一種易揮發(fā)的金屬，過(guò)高的消解溫度和過(guò)長(zhǎng)的消解時(shí)間均容易造成汞的損失。本次試驗(yàn)將微波消解的時(shí)間設(shè)定為約25 min，最高溫度為180 ℃。樣品消解后必須進(jìn)行趕酸處理，降低酸濃度對(duì)重金屬元素測(cè)定的干擾?？紤]到汞易揮發(fā)的特性，將趕酸溫度設(shè)定為140 ℃。

3.3 方法檢出限的研究

按照試驗(yàn)方法對(duì)竹筷樣品制備的食物模擬物試液進(jìn)行加標(biāo)回收測(cè)試，每100 mL加標(biāo)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液50 μg，將獲得的加標(biāo)溶液進(jìn)行2.2步驟的微波消解，并平行測(cè)定11次，獲得11份試樣。試樣在ICP中獲得數(shù)據(jù)如表3。

表3 食物模擬物試液加標(biāo)測(cè)定結(jié)果

從表3中可以看出，砷、鎘、鉻、汞、鉛、銻的檢出限分別為0.095 mg/L、0.011 mg/L、0.007 mg/L、0.046 mg/L、0.032 mg/L和0.050 mg/L。

3.4 方法精密度和加標(biāo)回收率研究

為進(jìn)一步研究該方法對(duì)食物模擬試液測(cè)定的精密度和加標(biāo)回收率，分別對(duì)竹筷樣品制備的食物模擬物試液進(jìn)行了不同濃度的加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)濃度平行進(jìn)行6次，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同濃度加標(biāo)測(cè)定結(jié)果及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

由表4可以看出，按照上述試驗(yàn)過(guò)程，當(dāng)加標(biāo)濃度分別為5.00、10.00、20.00 mg/L時(shí)，該方法的加標(biāo)回收率分別為99.0%～101.8%、96.1%～103.1%、100.4%～102.3%；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.22%～0.99%、0.30%～0.69%、0.48%～0.57%。

從精密度結(jié)果和加標(biāo)回收率結(jié)果可以看出，本試驗(yàn)條件下，竹筷食物模擬試液的平行測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。且像汞一樣易揮發(fā)性的元素在該試驗(yàn)條件下的加標(biāo)回收率接近100%，證明本試驗(yàn)方法是可行的。

4 結(jié)論

(1)該方法對(duì)六種重金屬元素的檢出限在0.007～0.095 mg/L之間，對(duì)比《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品 食品模擬物中重金屬的測(cè)定》(GB 31604.9-2016)僅能判斷重金屬遷移量是否大于 1 mg/L，本方法的檢出限具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且能準(zhǔn)確地測(cè)定出竹筷食物模擬物試液中各種重金屬獨(dú)立的濃度；

(2)該方法的前處理過(guò)程不會(huì)引起易揮發(fā)重金屬元素的損失，對(duì)汞元素的加標(biāo)回收率接近100%；

(3)該方法對(duì)加標(biāo)濃度分別為5.00、10.00、20.00 mg/L的6次平行測(cè)定結(jié)果表明，平行測(cè)定結(jié)果的精密度較好，精密度分別為0.22%～0.99%、0.30%～0.69%、0.48%～0.57%。加標(biāo)回收率分別為99.0%～101.8%、96.1%～103.1%、100.4%～102.3%。

5 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)研究了ICP檢測(cè)技術(shù)在竹筷食物模擬物試液中砷、鎘、鉻、汞、鉛、銻同時(shí)測(cè)定的應(yīng)用。研究標(biāo)明，樣品經(jīng)5.00 mL硝酸存在條件下，以15 ℃/min的速率升溫至150 ℃，保持5 min，再以6℃/min的速率升溫至180 ℃，保持5 min，獲得消解液的消解液在140℃下進(jìn)行趕酸的前處理方法，具有重復(fù)性好、準(zhǔn)確度高、檢出限低等特點(diǎn)，前處理過(guò)程不會(huì)造成易揮發(fā)元素的損失，可以很好地用于食物模擬試液中各種重金屬元素的前處理中。