張宏康，王中瑗*，方宏達(dá)，Gauri S. MITTAL

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510300；3.圭爾夫大學(xué)，加拿大 安大略省圭爾夫 N1G 2W1)

流動(dòng)注射與火焰原子吸收聯(lián)用測(cè)定皮蛋中的鉛

張宏康1，王中瑗2,*，方宏達(dá)2，Gauri S. MITTAL3

(1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.國(guó)家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510300；3.圭爾夫大學(xué)，加拿大 安大略省圭爾夫 N1G 2W1)

建立流動(dòng)注射在線預(yù)富集與火焰原子吸收光譜聯(lián)用測(cè)定皮蛋中痕量鉛的吸力洗脫新方法。實(shí)驗(yàn)表明：進(jìn)樣流速6.0mL/min；進(jìn)樣時(shí)間60s，測(cè)定500μg/L的鉛，濃集系數(shù)由傳統(tǒng)方法的3.7提高到11.6；檢出限(3σ)為3.91μg/L；測(cè)樣頻率為41h-1；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n＝11)為1.8%。以0.1‰的三乙醇胺為掩蔽劑，鉛在皮蛋中的回收率為97.0%～99.5%。洗脫過(guò)程依靠蠕動(dòng)泵的吸力可明顯降低被分析物在洗脫過(guò)程中的分散，提高原子吸收信號(hào)峰值和濃集系數(shù)，增加剩余樣品溶液排空步驟，保證每次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

流動(dòng)注射；火焰原子吸收光譜；編結(jié)反應(yīng)器；鉛；皮蛋

皮蛋也稱(chēng)松花蛋，是我國(guó)的一種傳統(tǒng)食品，以其風(fēng)味獨(dú)特、口感好、保存期長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到消費(fèi)者青睞[1-2]。但近年媒體不斷報(bào)道，在重金屬類(lèi)食品污染名單中，易造成鉛污染的皮蛋尤為嚴(yán)重，其中鉛平均含量超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值的1.2～8.0倍[3]。一些小作坊式的企業(yè)依然采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)皮蛋，在腌制液中加入一定量的PbO(0.2%～0.4%)[2]。這是導(dǎo)致皮蛋中鉛含量過(guò)高的主要原因。經(jīng)常食用含鉛量高的產(chǎn)品，會(huì)引起慢性積累性中毒，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、腎臟等產(chǎn)生危害，特別對(duì)兒童的認(rèn)知和行為功能有一定的影響。因此，檢測(cè)食品中的鉛含量是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系著人體健康。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)定食品中鉛的測(cè)定方法有石墨爐原子吸收光譜法、氫化物原子熒光光譜法、火焰原子吸收光譜法(flame atomic absorption spectrometry，F(xiàn)AAS)、二硫腙比色法、單掃描極譜法，其他分析方法還有電化學(xué)分析法等，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)[4-12]。近年來(lái)，流動(dòng)注射分析技術(shù)與火焰原子吸收光譜法聯(lián)用被認(rèn)為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨爐原子吸收光譜法最有效的方法[13]。

流動(dòng)注射(flow injection，F(xiàn)I)在線分離富集不僅大大降低了分析方法的檢出限，提高了分析速度，同時(shí)，使樣品分析更加自動(dòng)化和微型化[14-19]。編結(jié)反應(yīng)器(knotted reactor，KR)在線富集使流動(dòng)注射分析(flow injection analysis，F(xiàn)IA)技術(shù)更加簡(jiǎn)便、快捷、環(huán)保，而且KR反壓小，使用壽命幾乎無(wú)限長(zhǎng)[13-16]。但是，KR的吸附效率低，濃集系數(shù)小。傳統(tǒng)方法沒(méi)有剩余樣品溶液排空步驟，殘留的樣品溶液又混合在下一個(gè)樣品進(jìn)入KR在線富集。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，如果前一個(gè)樣品溶液濃度遠(yuǎn)大于后一個(gè)樣品溶液濃度時(shí)，這將會(huì)造成較大污染，從而導(dǎo)致大的偏差。吸力洗脫法不僅從洗脫原理入手，大大提高了濃集系數(shù)，同時(shí)，增加了剩余樣品溶液排空步驟，保證了每次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。本實(shí)驗(yàn)采用流動(dòng)注射在線預(yù)富集和FAAS聯(lián)用測(cè)定皮蛋中的鉛，擬建立測(cè)定皮蛋中痕量鉛的吸力洗脫新方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

皮蛋 市售；硝酸、鹽酸、雙氧水和8-羥基喹啉(均為分析純) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；乙醇(分析純) 上海和逸化學(xué)試劑有限公司；正丁醇、二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)和乙二胺二硫代氨基甲酸銨(APDC) (均為分析純) 中國(guó)上海試劑三廠；丁二酮肟(分析純) 中國(guó)西安化學(xué)試劑廠； 三乙醇胺(TEA)和抗壞血酸(分析純) 上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司； 鄰二氮雜菲、鋅試劑和雙硫腙(分析純) 上海三愛(ài)思試劑有限公司，現(xiàn)用現(xiàn)配；水為二次亞沸蒸餾水。Pb2+標(biāo)準(zhǔn)工作溶液分別由1000mg/L的標(biāo)液逐級(jí)稀釋而成。

1.2 儀器與設(shè)備

3510型原子吸收光譜儀 中國(guó)安捷倫科技上海有限公司；FIA-3110型流動(dòng)注射分析儀、KR(用內(nèi)徑0.5mm，外徑1.0mm聚四氟乙烯管編結(jié)而成) 北京吉天儀器有限公司；MDS-6型非脈沖式溫度壓力雙重控制微波消解/萃取儀 上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；ECH-1型電子控溫加熱板 上海微波化學(xué)科技有限公司；pHS-25型pH計(jì) 上海雷磁儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 流路圖

第1步：進(jìn)樣(圖1a)：泵1關(guān)，泵2泵速為6.0mL/min，時(shí)間為60s；第2步：排空準(zhǔn)備(圖1a)：泵1和泵2關(guān)，將輸送鉛溶液和絡(luò)合劑溶液的管子從瓶中取出，時(shí)間為2s；第3步：洗脫并檢測(cè)(圖1b)：泵1逆向旋轉(zhuǎn)，泵速為7.2mL/min，泵2泵速10.4mL/min，時(shí)間為25s，檢測(cè)的同時(shí)通過(guò)泵2的旋轉(zhuǎn)將管路中剩余的樣品溶液和絡(luò)合劑溶液排空。整個(gè)分析時(shí)間總共87s，測(cè)樣頻率為41h-1。

圖1 流動(dòng)注射在線預(yù)富集與火焰原子吸收聯(lián)用測(cè)定鉛的流路圖Fig.1 Flow circuit diagram for lead determination by FI-FAAS

1.3.2 原子吸收分析條件

鉛測(cè)定波長(zhǎng)為283.3nm；乙炔流速1.5L/min；空氣流速7.0L/min；狹縫寬度為0.2nm；樣品的提升速率為10.0mL/min；讀數(shù)方式為連續(xù)，讀數(shù)間隔為0.5s。

2 結(jié)果與分析

2.1 絡(luò)合劑種類(lèi)以及質(zhì)量濃度的影響

圖2 絡(luò)合劑溶液質(zhì)量濃度對(duì)鉛吸收值的影響Fig.2 Effect of APDC concentration on lead determination

考察不同種類(lèi)絡(luò)合劑對(duì)鉛的絡(luò)合效果的影響結(jié)果，表明APDC絡(luò)合效果好于DDTC、鄰菲咯啉、鉛試劑、丁二酮肟、8-羥基喹啉、雙硫腙，所以選擇APDC作為鉛的絡(luò)合劑。如圖2所示，絡(luò)合劑質(zhì)量濃度太低時(shí)，元素?zé)o法絡(luò)合完全；太高時(shí)，過(guò)量的絡(luò)合劑與金屬配合物競(jìng)爭(zhēng)吸附KR內(nèi)壁的吸附活性位點(diǎn)，影響了配合物Pb-APDC的有效吸附。本實(shí)驗(yàn)選用0.80g/L的APDC溶液作為鉛溶液的絡(luò)合劑。

2.2 體系pH值的影響

首先固定鉛溶液的酸度分別為pH1.0、2.0、3.0，向APDC溶液中加入10g/100mL氫氧化鈉溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)APDC溶液的pH值分別為7.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0，分別和不同pH值的金屬離子溶液在線絡(luò)合。結(jié)果如圖3所示，本實(shí)驗(yàn)選擇鉛溶液pH值為1.0，APDC溶液pH值為10.0。

圖3 絡(luò)合劑pH值對(duì)鉛的吸光度影響Fig.3 Effect of pH of APDC solution on the absorbance of Pb

2.3 樣品進(jìn)樣時(shí)間和流速的影響

實(shí)驗(yàn)表明，在保持進(jìn)樣流速一定的情況下，吸光度隨著富集時(shí)間的增加而增加，且線性良好。這表明KR的吸附始終沒(méi)有飽和，其吸附容量非常大，因此可以通過(guò)延長(zhǎng)富集時(shí)間來(lái)提高樣品的檢出限和濃集系數(shù)。當(dāng)樣品質(zhì)量濃度為500μg/L時(shí)，保持進(jìn)樣體積6.0mL，樣品進(jìn)樣流速越低，進(jìn)樣時(shí)間越長(zhǎng)，吸收信號(hào)值越大。實(shí)驗(yàn)選擇進(jìn)樣流速為6.0mL/min，進(jìn)樣時(shí)間為60s。

2.4 洗脫流速的選擇

實(shí)驗(yàn)表明，洗脫流速在1.6～6.4mL/min之間時(shí)，吸收信號(hào)峰高線性增長(zhǎng)，而在6.4～10.4mL/min之間時(shí)有一平臺(tái)期。原因可能是隨著洗脫流速的增加，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入火焰原子吸收的被測(cè)金屬元素的總量增加，火焰中被測(cè)元素的原子的密度增加，因此得到的吸光度增加。但是火焰中原子的密度僅在一定范圍內(nèi)隨進(jìn)樣速率的提高而增加，過(guò)度提高進(jìn)樣速率可能降低霧化效率和火焰溫度而不利于原子化。吸力洗脫需要蠕動(dòng)泵的逆向旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)驗(yàn)中選擇7.2mL/min的洗脫流速。

2.5 流動(dòng)注射吸力洗脫方法

FI吸力洗脫法是指在洗脫過(guò)程中依靠蠕動(dòng)泵的吸力實(shí)現(xiàn)洗脫。在選定的工作條件下，測(cè)定500μg/L的鉛，吸力洗脫和推力洗脫結(jié)果如圖4所示，吸力洗脫法得到的吸收信號(hào)峰尖銳，峰值大；而推力洗脫法得到的峰平緩，峰值小。本方法在第2步就將絡(luò)合劑和樣品的管子取出，在第3步，洗脫的同時(shí)泵2也在旋轉(zhuǎn)，那么管路中剩余的絡(luò)合劑溶液和樣品溶液就被排空，保證了每次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

圖4 吸力洗脫法和傳統(tǒng)洗脫法洗脫效果比較Fig.4 Effectiveness comparison between suction elution method and conventional elution method

2.6 吸力洗脫法的分析特征量

在選定的工作條件下，吸力洗脫法測(cè)定鉛溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線如表1所示，而火焰原子吸收直接測(cè)定鉛溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：A＝0.0681C＋0.0014，而R2＝0.9994，兩者斜率相除(即0.7874除以0.0681)得到鉛的濃集系數(shù)(enrichment factor，EF)為11.6；同理得到傳統(tǒng)洗脫法的鉛的EF為3.7。對(duì)含量均為500μg/L鉛溶液，連續(xù)測(cè)定11次測(cè)定相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。在選定的工作條件下，平行測(cè)定空白溶液13次，以其結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(3σ)所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度作為檢出限。

FI在線吸力洗脫方法與傳統(tǒng)洗脫方法的比較如表1所示。

表1 吸力洗脫法和傳統(tǒng)洗脫法分析參數(shù)的比較Table 1 Comparison of analytical parameters between suction elution method and traditional elution method

2.7 分析應(yīng)用

2.7.1 皮蛋樣品處理

樣品采集：隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)市場(chǎng)上的2個(gè)不同品牌的皮蛋各1 0枚。

蛋清處理：用食品攪拌器將不同品牌的10枚皮蛋的蛋清分2次打碎，分別用干凈玻璃棒攪拌均勻，用電子天平分別稱(chēng)取2份2.5g左右的皮蛋蛋清樣品，記錄其準(zhǔn)確質(zhì)量，放入聚四氟乙烯消解罐中，分別加入5.0mL濃硝酸，放入微波消解儀中，400W、4min，600W、4min，800W、14min，600W、10min，用電子控溫板趕酸，140℃、2h，蒸餾水稀釋到10mL，用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為1.0。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

蛋黃的處理：消解液為3.0mL濃硝酸，1.0mL正丁醇，2.0mL雙氧水，其他同蛋清的處理。

2.7.2 樣品測(cè)定結(jié)果

考察不同濃度的抗壞血酸，鄰菲咯啉和TEA的掩蔽效果結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TEA的掩蔽效果優(yōu)于抗壞血酸和鄰菲咯啉。TEA加入量為0.1‰。皮蛋中鉛的測(cè)定結(jié)果如表2所示。國(guó)家規(guī)定傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)溏心皮蛋中鉛的允許含量為“≤2.0mg/kg”，其他工藝生產(chǎn)溏心皮蛋中鉛的允許含量為：“≤0.5mg/kg”(以Pb計(jì))”。本次測(cè)量結(jié)果顯示沒(méi)有超過(guò)國(guó)家規(guī)定的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)溏心皮蛋中鉛的允許含量。

表2 皮蛋中鉛的測(cè)定結(jié)果Table 2 Determination results of Pb in preserved eggs by this method

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)建立了一種FI與FAAS聯(lián)用測(cè)定皮蛋中痕量鉛的吸力洗脫新方法。洗脫過(guò)程依靠蠕動(dòng)泵的吸力而不是推力實(shí)現(xiàn)洗脫劑的輸送，明顯降低了被分析物在洗脫過(guò)程中的分散，提高了原子吸收信號(hào)峰值和濃集系數(shù)，增加了剩余樣品溶液排空步驟，保證了每次實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，對(duì)樣品的準(zhǔn)確測(cè)定有著重要意義。進(jìn)樣流速6.0mL/min、進(jìn)樣時(shí)間60s，測(cè)定500μg/L的鉛，EF由傳統(tǒng)方法的3.7提高到11.6；檢出限(3σ)為3.91μg/L；測(cè)樣頻率為41h-1；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=11)為1.8%。以0.1‰的三乙醇胺為掩蔽劑，鉛在皮蛋中的回收率為97.0%～99.5%。

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Determination of Trace Lead in Preserved Eggs by Fluid Injection Coupled with Flame Atomic Absorption Spectrometry (FI-FAAS)

ZHANG Hong-kang1，WANG Zhong-yuan2,*，F(xiàn)ANG Hong-da2，Gauri S. MITTAL3
(1. College of Light Industry and Food, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China；2. South China Sea Environment Monitoring Center, State Oceanic Administration, Guangzhou 510300, China；3. University of Guelph, Guelph N1G 2W1, Canada)

A new method for the determination of trace lead in preserved eggs was developed using flow injection (FI) coupled with flame atomic absorption spectrometry (FAAS). During the elution procedure, the eluent was pumped into knotted reactor(KR) by the suction of the peristaltic pump. By using this new method, the dispersion of the analyte was decreased significantly,and high absorbance peak value was achieved. Emptying procedure was added in order to ensure the precision and repeatability of each determination. An enrichment factor (EF) of 11.6 was achieve in the determination of 500 μg/L lead through sampling at a flow rate of 6.0 mL/min for 60 s, while the EF obtained using the traditional method was 3.7. The limit of detection (3σ) and determination frequency of this method were 3.91 μg/L and the 41 h-1, respectively. The precision RSD for 11 replicate determinations was 1.8%. Using 0.1‰ triethannolamine as the masking reagent, the recovery rates of lead from preserved egg white and yolk were determined to be 97.0%－99.5%.

flow injection (FI)；flame atomic absorption spectrometry (FAAS)；knotted reactor；lead；preserved egg

TS207.3

A

1002-6630(2012)16-0233-04

2011-07-06

張宏康(1972—)，男，博士后，研究方向?yàn)槭称贩治雠c加工新技術(shù)。E-mail：zhkuzhk@163.com

*通信作者：王中瑗(1980—)，女，工程師，博士，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)。E-mail：zhongyuan764@126.com