朱啟思，江華邦，鐘國(guó)才，王亞軍，陳嘉東

（廣東國(guó)家糧食質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510050）

稻谷中鎘的石墨爐原子吸收測(cè)定方法優(yōu)化及其分布

朱啟思，江華邦，鐘國(guó)才，王亞軍，陳嘉東*

（廣東國(guó)家糧食質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510050）

對(duì)GB/T 5009.15-2003中石墨爐原子吸收光譜測(cè)定法進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)稻谷中鎘的分布進(jìn)行了初步分析.結(jié)果顯示：石墨爐最佳升溫程序?yàn)椋焊稍餃囟?10℃，27 s；灰化溫度300℃，20 s；原子化溫度1 700℃，2 s；除殘溫度2 100℃，2 s.稻谷中，糙米皮層鎘含量最高，糙米次之，標(biāo)一米略低于糙米，稻殼最低.

石墨爐原子吸收法；鎘；稻谷

0 引言

糧食是人類賴以生存和繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ)，是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略物質(zhì).隨著糧食及其他行業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人民物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)糧食衛(wèi)生、質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)的要求也越來(lái)越高.糧食質(zhì)量安全是關(guān)系到人民安康、社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大問(wèn)題.中國(guó)是糧食生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，有60%以上人口以稻米為主食[1]，因此，稻谷的質(zhì)量安全問(wèn)題尤為值得關(guān)注.稻谷的重金屬污染主要是鎘、鉛、汞、砷等.由于鎘在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，它通過(guò)廢水、煙塵、礦渣等污染環(huán)境，造成食品、農(nóng)作物等的污染，對(duì)人體及動(dòng)物產(chǎn)生毒害.鎘在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)富集可引起肝、腎慢性中毒，出現(xiàn)高鈣尿、蛋白尿、糖尿、氨基酸尿等，并導(dǎo)致負(fù)鈣平衡，引起骨質(zhì)疏松癥[2-4].因此鎘被作為世界上最優(yōu)先研究的污染物之一，引起世界各國(guó)的重視.

鎘的檢測(cè)方法很多，包括火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、紫外分光光度法及陽(yáng)極溶出伏安法等.各種方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，筆者選擇目前應(yīng)用比較廣泛的GB/T 5009.15-2003《食品中鎘的測(cè)定》中第1法石墨爐原子吸收法[5]進(jìn)行研究.由于稻谷中重金屬含量較低，稍有揮發(fā)損失，將會(huì)帶來(lái)較大的誤差.針對(duì)這一問(wèn)題，本文將優(yōu)化石墨爐升溫程序，選取最為合適的灰化及原子化溫度，減少鎘的揮發(fā)損失，以提高測(cè)定準(zhǔn)確度.繼而以此為基礎(chǔ)，對(duì)稻谷中鎘的特征分布進(jìn)行了初步研究，以期為稻谷鎘污染的進(jìn)一步研究提供一定的理論基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 主要儀器

TAS—986型原子吸收分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；EH20A Plus Labtech型電熱板：萊伯泰科儀器有限公司；THU35B型試驗(yàn)礱谷機(jī)：佐竹機(jī)械（蘇州）有限公司；CLS.JNM—1型檢驗(yàn)用碾米機(jī)：浙江臺(tái)州市糧儀廠；KETT精米機(jī)：日本KETT科學(xué)研究所.

1.1.2 試劑

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：GBW08612鎘國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW10010大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；硝酸、高氯酸等均為優(yōu)級(jí)純.

1.2 樣品

試驗(yàn)采用來(lái)自全國(guó)不同產(chǎn)地的23個(gè)稻谷樣品，樣品信息見(jiàn)表1.

1.3 分析方法

1.3.1 樣品前處理

稱取0.50 g樣品于50 mL燒杯中，加入15 mL混合酸（硝酸：高氯酸的體積比為14∶1），加蓋過(guò)夜，繼而在電熱板上消化至近干，白煙冒完即可取下冷卻，定容至25 mL，待測(cè)，同時(shí)做試劑空白.該消化過(guò)程減少了GB/T 5009.15-2003第1法中高氯酸的添加量，便于趕酸，保證了較低的試劑空白，同時(shí)又確保樣品能消化完全，提高測(cè)量準(zhǔn)確度.

表1 樣品信息

1.3.2 儀器條件

燈電流：4 mA；波長(zhǎng)：228.8 nm；光譜帶寬：0.4 nm；濾波系數(shù)：0.1；測(cè)定方式：峰高；進(jìn)樣體積：10μL.

1.3.3 測(cè)定

利用鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制 0、0.5、1、3、5 ng/mL的鎘標(biāo)準(zhǔn)系列，先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測(cè)定樣品，儀器計(jì)算的濃度乘50后即為樣品的鎘含量.

1.4 稻谷中鎘的特征分布

取稻谷樣品分別制備成糙米、標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)大米、特等大米，然后對(duì)全稻谷、糙米、標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)大米及糙米皮層中的鎘含量進(jìn)行測(cè)定，分析稻谷中鎘的分布特征.

2 結(jié)果與討論

2.1 操作條件的優(yōu)化

石墨爐升溫程序中灰化溫度及原子化溫度的控制直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性.灰化步驟是為了在原子化之前盡可能地除去有機(jī)物質(zhì)，這樣可以降低化學(xué)干擾和減少背景信號(hào)的大小.溫度過(guò)低，不能完全除去基體有機(jī)物，造成較大的化學(xué)干擾和背景吸收；溫度過(guò)高，有可能使被分析元素?fù)]發(fā)，造成分析結(jié)果的不準(zhǔn)確.原子化溫度的選擇應(yīng)該高到足以使被分析元素完全蒸發(fā)成氣態(tài)的基態(tài)原子.

鎘是易揮發(fā)的金屬元素.為了得到鎘的最佳吸光度，用鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣10μL，根據(jù)測(cè)定結(jié)果分別繪制吸光度與灰化溫度及原子化溫度曲線，結(jié)果如圖1、圖2所示.從圖1、圖2可知，最合適的灰化溫度及原子化溫度分別為300℃、1 700℃，據(jù)此確定了最佳的石墨爐升溫程序，結(jié)果見(jiàn)表2.

為了驗(yàn)證本升溫程序的可行性，分別進(jìn)行了準(zhǔn)確度試驗(yàn)及加標(biāo)回收率試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果顯示，鎘在各種濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都在5%以內(nèi)，加標(biāo)回收率在89%～110%之間，也比較理想，證明采用的前處理方法及測(cè)試條件可行.對(duì)大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定也證明了這一點(diǎn)（真值為（0.087±0.005）mg/kg，測(cè)量值為（0.090±0.005）mg/kg）.

圖1 灰化溫度對(duì)鎘吸光度的影響

圖2 原子化溫度對(duì)鎘吸光度的影響

表2 石墨爐升溫程序

2.2 稻谷中鎘的特征分布

稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫殼后得到糙米，糙米再經(jīng)加工碾去皮層和胚，留下的胚乳，即為食用的大米.選取全國(guó)不同地區(qū)的23份稻谷樣品，利用實(shí)驗(yàn)室小型礱谷機(jī)、碾米機(jī)和旋風(fēng)磨粉機(jī)等儀器，將稻谷樣品分別制成全稻谷，糙米，糙米皮，精米及稻殼，通過(guò)TAS—986型原子吸收分光光度計(jì)分別測(cè)定各部分的鎘含量，初步了解到稻谷籽粒中鎘元素的分布規(guī)律.結(jié)果如表3及圖3所示.

表3 全稻谷、糙米、標(biāo)一米、糙米皮層和稻殼的鎘含量比較 mg/kg

從圖3及表3可以看出，從總體趨勢(shì)而言，糙米的鎘含量比標(biāo)一米高，稻殼的含量為最低，糙米皮層的鎘含量最高.對(duì)于鎘超標(biāo)不高的糙米，通過(guò)深加工將其制成精米，雖在一定程度上能降低其鎘含量，但不能有效降低鎘含量，當(dāng)然這一結(jié)論還有待于大量試驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證.

從表3還可看出，本試驗(yàn)中91%樣品的糙米、標(biāo)一米、糙米皮層和稻殼的鎘含量均比全稻谷高；全稻谷不超標(biāo)的樣品中，出現(xiàn)糙米、標(biāo)一米、糙米皮層均超標(biāo)的現(xiàn)象，說(shuō)明檢測(cè)稻谷重金屬時(shí)，應(yīng)將稻谷去殼礱成糙米，再進(jìn)行重金屬含量檢測(cè)，而不能直接檢測(cè)全稻谷的重金屬含量，以免造成誤判.目前仍有少數(shù)地方檢測(cè)站直接用全稻谷檢測(cè)稻谷的重金屬含量.

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)TAS—986型原子吸收分光光度計(jì)石墨爐升溫程序的優(yōu)化，得到最佳升溫程序?yàn)椋焊稍餃囟?10℃，27 s；灰化溫度300℃，20 s；原子化溫度1 700℃，2 s；除殘溫度2 100℃，2 s.

通過(guò)對(duì)稻米中鎘含量分布的初步測(cè)定結(jié)果來(lái)看，標(biāo)一米的含量比糙米鎘含量略低，最高差值0.07 mg/kg，平均差值0.03 mg/kg，鎘含量差異不是很大，含量均超出目前國(guó)標(biāo)限量0.20 mg/kg.可見(jiàn)，從糙米制成精米后，鎘去除效果不明顯，試圖通過(guò)磨去糙米皮層或提高大米精度是不可能有效大幅度地降低鎘含量的.據(jù)統(tǒng)計(jì)糙米皮層的質(zhì)量約占糙米總量的5%～8%[9].因此，對(duì)于鎘污染較嚴(yán)重的稻谷，簡(jiǎn)單脫殼、糠皮或加工成精度更高的大米的處理方式對(duì)降低鎘元素總體含量影響不大.

圖3 全稻谷，糙米，標(biāo)準(zhǔn)一等大米鎘含量比較

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OPTIMIZATION ON DETERMINATION OF CADMIUM IN PADDY BY GRAPHITE FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY AND DISTRIBUTION OF CADMIUM IN PADDY

ZHU Qi-si， JIANG Hua-bang， ZHONG Guo-cai， WANG Ya-jun， CHEN Jia-dong
（National Center for Grain Quality Monitoring in Guangdong， Guangzhou 510050， China）

The paper optim ized the graphite furnace atom ic absorption spectrometry described in GB/T 5009.15-2003,and primarily analyzed the distribution of cadm ium in paddy.The results showed that the optimal temperature rising program of the graphite furnace was as follows:drying at 110℃for 27 seconds,ashing at 300℃for 20 seconds,atom izing at 1 700℃for 2 seconds and removing impurities at 2 100℃for 2 seconds.The cadmium content in the paddy was in the follow ing order from high to low:brown rice cortex,brown rice,m illed rice and rice husk.

graphite furnace atom ic absorption spectrometry；cadm ium；paddy

TS210.1

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.016

1673-2383（2011）06-0076-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.016.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011-12-20 03:01:44PM

2011-06-08

朱啟思（1984-），男，江西贛州人，助理工程師，研究方向?yàn)榧Z油檢驗(yàn)及加工.

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