原子吸收分光光度計(jì)測(cè)量乳制品鉛含量的影響因素研究

陳柏錫，于苗苗，付桂萍，管凱莉，李志廣

（青島新希望琴牌乳業(yè)有限公司，山東青島 266000）

鉛能使兒童發(fā)育遲緩，對(duì)其智力造成影響。血管和造血系統(tǒng)被鉛侵害后，會(huì)發(fā)生病變[1]。乳制品中鉛的檢測(cè)多使用原子吸收分光光度計(jì)配合石墨爐原子化器進(jìn)行，石墨爐原子吸收光譜法具有進(jìn)樣量少、原子化效率高、檢出限低的優(yōu)勢(shì)[2]。但操作時(shí)若前處理消解不良或者儀器關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)?，則會(huì)出現(xiàn)干擾信號(hào)較高、重復(fù)性偏低的情況。本實(shí)驗(yàn)分別研究了前處理中硝酸的添加量以及基改劑濃度、灰化溫度和原子化溫度4 個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，最終得到適合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室的前處理步驟及儀器參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實(shí)驗(yàn)用到的材料與試劑如表1 所示。

表1 材料與試劑

1.2 儀器與設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)用到儀器與設(shè)備如表2 所示。

表2 儀器與設(shè)備

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》（GB 5009.12—2017）中的第一法 石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行生牛乳中鉛含量的測(cè)定。

稱取陰性本底生牛乳1 g 至消解管中，加入1 mg·kg-1的 鉛 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液50 μL 制 成 理 論 濃 度 為50 μ·kg-1的加標(biāo)樣。每個(gè)樣品中添加3 mL 硝酸，混合均勻后再加入2 mL 雙氧水，組裝消解罐并使用微波消解儀進(jìn)行程序消解。消解參數(shù)：在110 ℃、10 ATM 壓力下消解3 min，隨后升溫升壓至150 ℃，20 ATM 保持3 min，最后升溫至180 ℃，30 ATM 保持10 min。消解完成后冷卻，用超純水潤(rùn)洗消解罐蓋子上殘留液體后轉(zhuǎn)移至消解管內(nèi)后放置于趕酸儀器中進(jìn)行趕酸。趕酸儀設(shè)置溫度為150 ℃，趕酸至管內(nèi)殘留體積約為0.5 mL 時(shí)停止趕酸。轉(zhuǎn)移消解液于10 mL 比色管中，潤(rùn)洗消解管內(nèi)殘留消解液，使用超純水定容至10 mL，搖勻后上機(jī)檢測(cè)。

基改劑選用0.5%磷酸二氫銨，原子吸收載氣調(diào)整至0.2 ～0.3 MPa。設(shè)置元素?zé)綦娏鳛?.0 mA，干燥溫度為100 ℃，灰化溫度為600 ℃，原子化溫度為2 000 ℃[3]。石墨爐程序升溫很難避免待分析物和基體同時(shí)原子化，因此有效的背景校正是必要的[3],本次實(shí)驗(yàn)開啟扣背景測(cè)量模式。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硝酸體積對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

硝酸是一種具有強(qiáng)氧化性的強(qiáng)酸，是重要的硝化試劑，隨著溫度和濃度的增加，硝酸的氧化能力增強(qiáng)。被測(cè)金屬被硝酸氧化后變?yōu)橄跛猁}，其溶解度增大，利于后續(xù)測(cè)定。前處理時(shí)，分別添加1 ～5 mL 硝酸，其余實(shí)驗(yàn)步驟和儀器條件按1.3 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同硝酸體積對(duì)加標(biāo)樣品回收率的影響

隨著前處理硝酸體積的增加，樣品的吸光度和回收率呈增大趨勢(shì)。硝酸體積≥3 mL 時(shí)，回收率和吸光度基本穩(wěn)定，但過(guò)多的酸會(huì)導(dǎo)致外來(lái)引入污染的可能性增加以及趕酸時(shí)間的延長(zhǎng)；硝酸體積＜3 mL時(shí)，樣品的消解效果較差，導(dǎo)致回收率不符合要求，因此綜合考慮后，建議選取3 mL 或4 mL 硝酸用于實(shí)驗(yàn)前處理。

2.2 不同濃度基體改進(jìn)劑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中為了增加待測(cè)樣品溶液基體的揮發(fā)性，或者為了提高待測(cè)元素的穩(wěn)定性，會(huì)向樣品中加入一些試劑用以提高樣品耐受的灰化溫度。特別是當(dāng)基體成分復(fù)雜時(shí)，加入基體改進(jìn)劑能夠更好地去除復(fù)雜基體造成的干擾，提高靈敏度和準(zhǔn)確度[4]。本實(shí)驗(yàn)研究0 ～1.0 g/100 mL 的磷酸二氫銨溶液作為基體改進(jìn)劑時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)步驟和儀器條件按1.3 實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

表4 不同基改劑濃度對(duì)加標(biāo)樣品回收率的影響

當(dāng)基改劑濃度超過(guò)0.2 g/100 mL 時(shí)，加標(biāo)樣品的吸光度不再發(fā)生明顯變化，而使用純水作為基改劑時(shí)，通過(guò)工作站配制的石墨爐觀察窗可以發(fā)現(xiàn)在灰化過(guò)程中，樣品有輕微的迸濺顯現(xiàn)，這有可能是由于未加基改劑導(dǎo)致樣品回收率偏低且重復(fù)性不好。常規(guī)檢驗(yàn)中，選取0.2 g/100 mL 及以上的磷酸二氫銨溶液作為基改劑可以實(shí)現(xiàn)較好的吸光度及回收率。

2.3 不同灰化溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

灰化階段處于干燥階段和原子化階段之間，其作用是除去樣品基體中的干擾組分。如果灰化溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致基體中干擾組分清除效果不好，導(dǎo)致樣品檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性差，影響檢測(cè)結(jié)果；而灰化溫度過(guò)高又會(huì)導(dǎo)致待測(cè)樣品迸濺，造成樣品損失，同樣會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，所以選取合適的灰化溫度是至關(guān)重要的。本實(shí)驗(yàn)選取灰化溫度為500 ～700 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)步驟和儀器條件按1.3 實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 不同灰化溫度對(duì)加標(biāo)樣品回收率的影響

當(dāng)灰化溫度為500 ℃時(shí)，本底樣品和加標(biāo)樣品的吸光度水平較低，且回收率僅有60%左右。隨著溫度的升高，樣品整體的吸光度和回收率均出現(xiàn)明顯的上升，在灰化溫度為600 ℃時(shí)回收率穩(wěn)定，600 ℃以上時(shí)，回收率和吸光度出現(xiàn)一定的波動(dòng)，故選取600 ℃作為實(shí)驗(yàn)的灰化溫度。

2.4 不同原子化溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

原子化階段是整個(gè)實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的步驟，石墨爐內(nèi)原子化的效果將直接影響最終的檢測(cè)結(jié)果。本次實(shí)驗(yàn)選取1 800 ～2 200 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)步驟和儀器條件按1.3 實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。

表6 不同原子化溫度對(duì)加標(biāo)樣品回收率的影響

在原子化溫度低于2 100 ℃時(shí)，加標(biāo)樣品的吸光度和回收率隨著原子化溫度的升高而逐漸提升，并于2 100 ℃時(shí)達(dá)到最高。繼續(xù)升高溫度，加標(biāo)樣品的回收率和吸光度開始降低。所以2 100 ℃是較為合適的原子化溫度。

3 結(jié)論

石墨爐原子吸收分光光度計(jì)檢測(cè)的吸光度及回收率受多方面因素的影響。當(dāng)硝酸體積為3 mL 及以上時(shí)樣品回收率和吸光度趨于穩(wěn)定；使用0.2 g/100 mL的磷酸二氫銨作為基改劑可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，但基改劑濃度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致樣品在加熱階段在石墨爐內(nèi)迸濺，導(dǎo)致回收率和吸光度大幅降低；灰化溫度和原子化溫度是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，當(dāng)灰化溫度高于600 ℃、原子化溫度高于2 100 ℃以后，樣品的回收率、吸光度均有明顯的下降。王鳳嬌等[5]對(duì)大米中鉛進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)灰化溫度和原子化溫度達(dá)到特定溫度后，吸光度開始下降，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論基本相符。綜上，使用原子吸收分光光度計(jì)石墨爐法檢測(cè)鉛含量時(shí)，可以通過(guò)本研究的幾個(gè)方面去摸索和調(diào)整前處理的方法和設(shè)備參數(shù)，以達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果。