酸對微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定食品中鍺的影響

葛 嶺，韋香連，曾利娟

(1. 珠海市食品藥品檢驗所，廣東 珠海 519000；2. 桂林醫(yī)學院，廣西 桂林 541000)

鍺是一種稀有元素，具有親鐵和硫等化學性質，廣泛分布于巖石、土壤、水體中. 無機鍺具有一定毒性[1]. 近年來有報道發(fā)現(xiàn)有機鍺，尤其是鍺-132具有一定的抗癌、抗衰老等保健作用[2-4]. 但孔祥瑞[5-6]認為有機鍺的毒性應引起注意. 同時，有研究認為人參、靈芝、枸杞、薏仁和大蒜等作物中鍺含量較高[7]，但其它文獻實際檢測數(shù)據(jù)遠低于此，且受品種及產地影響較大[8-10]. 壽紅霞等[11]測定全國8個省的大蒜，其含鍺量在10.20～512.20 μg/kg之間變動，差異較大. 因此，準確檢測食品中的鍺具有重要研究意義.

當前，我國檢測食品中鍺的標準方法為GB/T 5009.151-2003 《食品中鍺的測定》第一法原子熒光光譜法[12]. 但該方法采用電熱板濕法消解作為前處理手段，所需時間較長(需先放置過夜再加熱)，消耗化學試劑較多. 本文采用微波消解作為前處理手段，耗時相對較短，消耗試劑少，操作更簡便.

陳青川等[13]指出鍺在磷酸介質中的熒光強度最大，文獻中普遍選擇磷酸作為載液. 有文獻認為在20%磷酸中鍺的熒光信號出現(xiàn)迅速，靈敏度高[14-16]. 部分文獻認為磷酸體積分數(shù)在5%～20%之間變化，對反應沒有明顯影響[17-19]. 原子熒光光譜法測定鍺的常見基質包括地質樣品、保健食品、中草藥和礦泉水等. 實際檢測中各種濃度均有采用，如周繼恩[19]使用20%磷酸測定礦泉水中的鍺, 宋偉明等[20]使用20%磷酸測保健食品中的鍺，章亞彥等[21]用5%磷酸同時測定食用菌中鍺和硒，修鳳鳳等[22]選擇10%的磷酸測定地質樣品.

本文試驗發(fā)現(xiàn)硝酸對鍺的熒光強度存在嚴重影響，這可能對一線檢測造成干擾，對此作出初步研究. 通過對試驗方法的改進，建立了微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測鍺的方法，對市售大蒜進行加標試驗. 為進一步驗證對有機鍺的消解效果，對鍺-132保健膠囊進行測定，結果均較為滿意，為當前食品中微量元素的檢測和質量安全保障提供了參考.

1 試驗部分

1. 1 儀器與試劑

原子熒光光度計，北京海光LC-AFS 6500；微波消解儀，Milestone ETHOS41位；鍺元素空心陰極燈，北京有色金屬研究院; 石墨趕酸儀，VB24 Plus，萊伯泰科有限公司.

氫氧化鉀，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；硼氫化鉀，優(yōu)級純，天津大茂化學試劑廠；磷酸，優(yōu)級純，天津科密歐化學試劑有限公司；硝酸，分析純，默克股份有限公司；硫酸，分析純，廣東廣試科技有限公司；鍺單元素標準溶液(1 000 μg/mL), 國家有色金屬及電子材料分析測試中心，證書編號：GSB04-1728-2004, 唯一標識：196038；超純水(電阻率≤18.2 MΩ·cm)，以Milli-Q IQ7000實驗室水純化系統(tǒng)制?。幻绹鳭arrow Formulas Ge-132膠囊(鍺標示質量100 mg)；大蒜樣品，購于珠海市華潤萬家超市，產地山東壽光.

1. 2 還原劑配制

稱取2.5 g氫氧化鉀溶解于500 mL水中，得到0.5%氫氧化鉀溶液. 再稱取10 g硼氫化鉀，溶解于上述溶液中. 現(xiàn)用現(xiàn)配，避光保存.

1. 3 標準溶液配制

取1 000 μg/mL鍺單元素標準溶液1.0 mL，稀釋至1 000 mL，得1 000 μg/L鍺溶液. 分別取1、2、4、6、8 mL于100 mL容量瓶中, 重復5份. 每份分別以體積分數(shù)為5%、10%、15%、20%、30%的磷酸定容.

1. 4 儀器工作條件

微波消解程序如表1所列，原子熒光光譜儀工作條件：負高壓280 V；燈電流80 mA；讀數(shù)時間20 s；載氣流量450 mL/min；屏蔽氣流量1 000 mL/min；延遲時間2 s.

表1 微波消解程序Table 1 Program of microwave digestion

1. 5 樣品測定

1. 5. 1 大蒜中鍺的測定

取供試樣品4份，每份0.50 g. 其中2份加入10.00 mg/L鍺標準溶液0.10 mL. 加入7 mL硝酸和2 mL硫酸，按表1所述程序進行消解. 消解完成后在石墨趕酸儀上趕酸，溫度為160 ℃. 至液體不再減少時，取下放冷，加入5 mL超純水，再次加熱至液體不再減少，以確保除去硝酸. 然后轉移到25 mL容量瓶中，15%磷酸定容. 同時配制空白溶液. 上機檢測，儀器工作條件見1. 4節(jié)，載液及標準溶液稀釋液為15%磷酸.

1. 5. 2 有機鍺消解效果驗證

取鍺-132膠囊樣品三份，每份一粒. 按1. 5. 1所述進行消解和趕酸，然后轉移至100 mL容量瓶中，超純水定容后取0.2 mL，使用15%磷酸稀釋至1 000 mL. 同時配制空白溶液. 上機檢測，儀器工作條件見1. 4節(jié)，載液及標準溶液稀釋液為15%磷酸.

2 結果與討論

2. 1 不同體積分數(shù)磷酸作為載液的影響

分別以體積分數(shù)為5%、10%、15%、20%、30%的磷酸作為載液，取稀釋液與載液一致的鍺標準溶液上機測定. 繪制鍺的標準曲線，結果如表2所列.

表2 以不同體積分數(shù)磷酸作載液得到的標準曲線(n=3)Table 2 Calibration curves under different phosphoric acid volume fractions (n=3)

由表2可見，各磷酸體積分數(shù)下，標準曲線相關系數(shù)均在0.997 00～0.999 00左右，輕微波動可能與儀器穩(wěn)定因素有關. 當磷酸體積分數(shù)從5%增加至30%時，斜率緩慢增長，5%磷酸所對應斜率明顯偏低，20%磷酸與30%磷酸所對應斜率差異不大. 標準曲線斜率代表反應靈敏度，說明當磷酸體積分數(shù)從5%增加至30%，反應靈敏度緩慢增加，從20%處開始趨于穩(wěn)定，但總的來說相差不大. 非零截距反映了測試中存在的誤差，包括隨機誤差、系統(tǒng)誤差和過失誤差[23]. 考慮儀器波動，除5%處偏低外，各體積分數(shù)下截距相差不大. 綜合考慮，體積分數(shù)為10%～20%的磷酸濃度作為載液較為理想.

2. 2 不同體積分數(shù)的磷酸環(huán)境中，硝酸殘留對鍺的熒光值的影響

在40 μg/L鍺溶液中，分別加入體積分數(shù)0、1%、3%、5%、7%、9%硝酸，分別以3%、5%、10%、20%磷酸作為載液，測試鍺的熒光強度，結果如圖1所示. 由圖1可見，當硝酸體積分數(shù)超過1%時，鍺的熒光信號值隨硝酸體積分數(shù)上升顯著減弱. 當硝酸體積分數(shù)為9%時，鍺的熒光值積分僅有硝酸體積分數(shù)為1%時的五分之一左右. 譜圖對比如圖2所示.

圖1 鍺的熒光強度隨硝酸體積分數(shù)變化的趨勢Fig. 1 Fluorescence intensity of germanium varies with volume fraction of nitric acid

圖2 不同體積分數(shù)硝酸中鍺的熒光強度對比Fig. 2 Comparison of germanium fluorescence intensity in different nitric acid volume fractions

劉明鐘等[24]提到鍺的測定應盡量趕盡硝酸，避免其帶來的負干擾. 鐘鳴[25]提到樣品中存在硝酸，將讓測定結果變小. 原子熒光測鍺的原理為硼氫化鉀在酸性條件下將鍺還原為氣態(tài)氫化物，同時生成氫氣，由載氣送入原子化器發(fā)生原子化[26]. 鍺有4個價電子，在溶液中容易形成穩(wěn)定的四價離子[27-28]，因此不存在價態(tài)問題. 推測上述現(xiàn)象的原因為硝酸的氧化性干擾了還原反應. 國外有文獻發(fā)現(xiàn)在硝酸蒸汽中，鍺會生成其氧化物晶體[29]，是否存在類似效應尚需探討.

因此，后續(xù)試驗在趕酸流程中，加熱至酸體積不再減少(硫酸在160 ℃下較難揮發(fā))，取下放冷，加入5 mL超純水，再次加熱至體積不再減少，以確保除去硝酸.

2. 3 大蒜加標試驗

大蒜加標試驗結果表明，樣品平均回收率為109.7%，數(shù)據(jù)如表3所列.

表3 大蒜樣品加標試驗結果Table 3 Results of recovery experiments

2. 4 有機鍺消解效果驗證

有機鍺較難消解. 陳青川等[30]認為只有硝酸-硫酸法適用于鍺-132的測定. 因此消解試劑選用5 mL硝酸加2 mL硫酸. 本次測定的保健食品樣品中鍺-132的含量標示值為100 mg/粒. 三次試驗測得膠囊中總鍺含量的平均值為17.4 mg/粒，按分子量換算后，相當于81.4 mg的鍺-132，與標示值之比為81.4%. 三次平行測定RSD值為0.9,說明硝酸+硫酸作為消解試劑進行微波消解能較好地破壞鍺-132，可以作為有機鍺保健食品總鍺測定的前處理方式. 具體數(shù)據(jù)如表4所列.

表4 保健食品中的鍺含量Table 4 Germanium content in a health food

3 結論

體積分數(shù)為10%～20%的磷酸較為適宜作為氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測鍺的載液. 硝酸的存在對鍺的熒光信號有嚴重削弱. 改進趕酸流程可以將這一影響控制在可接受范圍. 使用硝酸-硫酸作為消解試劑進行微波消解，能較好地破壞鍺-132，可以作為有機鍺保健食品中總鍺測定的前處理方法.