張曦

摘 要：采用濕法消解技術(shù)作為前處理方式，確定了消解試劑和消解條件，利用氫化物原子熒光法及石墨爐原子吸收法，對肉制品中的鉛微量元素進(jìn)行測定并做比較研究。結(jié)果表明：2種方法回收率、精密度和檢出限均能滿足日常檢測要求。隨著熒光技術(shù)的發(fā)展，相對于原子吸收較為便宜的價格，在微量鉛測定方面，熒光法更值得推薦。

關(guān)鍵詞：肉制品；鉛；氫化物原子熒光法；石墨爐原子吸收法

Determination of Trace Lead in Meat Products by HG-AFS in Comparison with GFAAS

ZHANG Xi

（China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Absract： In this study， the digestion reagents and conditions were optimized for wet digestion as a sample pre-treatment for comparative determination of trace lead in meat products by hydride generation atomic fluorescence spectrometry （HG-AFS） and graphite furnace atomic absorption spectrometry （GFAAS）. The results showed that both methods could meet the analytical requirements of recovery， precision and limit of detection. However， GFAAS is a more recommendable method due to its cost advantage.

Key words： meat； lead； hydride generation atomic fluorescence spectrometry （HG-AFS）； graphite furnace atomic absorption spectrometry （GFAAS）

中圖分類號：TS252.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-8123（2014）03-0014-04

鉛是一種常見的重金屬污染物，廣泛存在于大氣、土壤、水和食物中。它是人體唯一不需要的微量元素，也是一種穩(wěn)定的不可降解污染物，在環(huán)境中可長期積累，并且易通過消化道、呼吸道而被人體吸收，鉛在進(jìn)入生物體內(nèi)后不易被排出，在食物鏈的生物放大作用十分明顯，其富集系數(shù)在各營養(yǎng)級中可達(dá)到驚人的程度，較高營養(yǎng)級的生物會在體內(nèi)成千萬倍的富集鉛，然后通過食物鏈進(jìn)入人體，當(dāng)攝入過量時，會對神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和造血系統(tǒng)造成危害，鉛污染已成為當(dāng)前危害健康的重要原因之一[1-4]。研究表明，在過去50年里，全球排放到環(huán)境中的鉛為783 000 t，其中有相當(dāng)一部分進(jìn)入了土壤，致使世界土壤出現(xiàn)不同程度的污染[5-6]。動物與人類生活在同一個生態(tài)環(huán)境中，由于家畜從體格上講呼吸帶都處于大氣鉛濃度較高的層次，再加上各種飼料通過食物鏈帶入的鉛污染等，以至肉制品一定程度上承受著鉛污染帶來的問題[7]。2010—2012年達(dá)州市的監(jiān)測研究發(fā)現(xiàn)，畜肉等群眾經(jīng)常消費(fèi)的食品中鉛合格率低于80%[8]。目前食品中鉛的主要檢測方法有原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma optical emission spectrometry，ICP-OES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）等。近年來，肉與肉制品中鉛的檢測方法屢見報道，盧垣宇等[8]采用干法消解比較了石墨爐原子吸收與ICP-MS測定肉制品和香辛料中的鉛含量。梁紹成等[9]采用微波消解ICP-OES法對動物源性食品中的鉛鎘砷汞含量進(jìn)行了測定。本研究采用氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法對肉制品中微量鉛的含量進(jìn)行測定，并對2 種方法的回收率、精密度、檢出限進(jìn)行考察，以期為肉制品鉛含量檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉制品 市購；牛肝成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080193、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；氫氧化鉀、硼氫化鉀、鐵氰化鉀、硝酸鎂、磷酸氫二銨、硝酸鈀 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AFS-930雙道原子熒光光度計、鉛空心陰極燈 北京吉天儀器有限公司；TAS-990原子吸收分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

1.3 方法

1.3.1 前處理

消解液：用天平稱取1.000 g肉制品于磨口三角瓶中，消解試劑為濃硝酸和高氯酸混合液（7∶1，V/V），加入玻璃珠數(shù)粒及漏斗，放置電熱板上消化至液體無色澄清、大量白煙冒出，加入10 mL超純水趕酸至液量為1～2 mL，待三角瓶冷卻用超純水轉(zhuǎn)移定容于25 mL容量瓶中。

氫化物原子熒光法：取1 mL消解液，添加12 mol/L鹽酸溶液定容至10 mL，待測；石墨爐原子吸收法：取10 μL消解液，加不同基體改進(jìn)劑5 μL（0.05% Mg（NO3）2溶液、0.5% NH4H2PO4溶液、0.05% Pd（NO3）2溶液），待測。

1.3.2 氫化物原子熒光法條件

波長283.3 nm，燈電流90 mA，光電倍增管負(fù)高壓280 mA，原子化器高度8 mm，載氣流量（氬氣）400 mL/min，屏蔽氣流量（氬氣）800 mL/min，

讀數(shù)時間7.6 s，延時1.5 s，進(jìn)樣量0.5 mL，讀數(shù)方式為峰面積，順序注射系統(tǒng)程序見表1。

表 1 氫化物原子熒光法測定鉛順序注射系統(tǒng)程序

Table 1 Sequential injection system program for determination of

lead by HG-AFS

步驟 時間/s 樣品注射泵閥 多位閥

位置 還原劑注射泵 蠕動泵轉(zhuǎn)速/（r/min）

位置 動作 體積/mL 閥位 動作 體積/mL

1 1 A FILL 1.5 G B FILL 1.2 0

2 1 B FILL 1.5 G B FILL 1.5 130

3 1 B INJ 3 B B INJ 0 130

4 1 A FILL 2.5 G B INJ 0 130

5 0.1 B FILL 1 G B INJ 0.5 0

6 1 B FILL 1.2 G A INJ 0 0

7 7.6 B INJ 4.7 B A INJ 2.2 130

1.3.3 石墨爐原子吸收法條件

波長283.3 nm，燈電流 3 mA，負(fù)高壓440 mA，狹縫寬度0.4 nm，氘燈扣背景，進(jìn)樣量10 μL，基體改進(jìn)劑5 μL，程序升溫條件：干燥溫度110 ℃，升溫5 s，保持5 s；灰化溫度350 ℃，升溫10 s，保持10 s；原子化溫度1 600 ℃，升溫0 s，保持3 s；清除溫度1 800 ℃，升溫1 s，保持3 s。

2 結(jié)果與分析

2.1 消解條件確定

2.1.1 消解方法

由表2可知，干灰化法測定樣品中的鉛含量都有所偏低，由于灰化時間對其含量有所影響。灰化時間過短，樣品未灰化完全；灰化時間過長時，樣品中部分鉛及其化合物汽化后揮發(fā)而使測得的鉛含量偏低。故本實(shí)驗確定濕法消解作為前處理方法。

表 2 不同前處理方法測定肉制品中的鉛含量

Table 2 Comparison of results obtained by different pretreatment methods for the determination of lead content in meat products

mg/kg前處理 樣品1 樣品2 樣品3 樣品4

消解方法 0.028 0.036 0.019 0.0104

干灰化法 0.025 0.034 0.018 0.0099

注：樣品1～4為不含待測染素基質(zhì)的肉制樣品。

濕法消解是目前應(yīng)用比較廣泛的一種食品藥品等重金屬元素檢測的前處理方法[10-11]，該方法實(shí)用性強(qiáng)，在實(shí)驗過程中只要控制好消化溫度，大部分元素很少或幾乎沒有損失，尤其對于鉛這樣的高溫元素，回收率較為穩(wěn)定[12-13]。王吉秀等[14]比較了濕法、微波以及干法消解測定中藥材中的5種重金屬元素，結(jié)果表明，消解方法的回收率均大于90%。

2.1.2 消解體系

圖 1 消解體系對鉛測定結(jié)果的影響

Fig.1 Effect of digestion system on the determination of lead

由圖1可看出，當(dāng)混酸比例為4∶1～7∶1（V/V），鉛含量逐漸上升，7∶1（V/V）之后基本不變，故最終采用濃硝酸和高氯酸混合液（7∶1，V/V）作為消解試劑。

早在六七十年代就有文獻(xiàn)報道運(yùn)用高氯酸消解的方法測定組織，土壤以及植物中的多種元素含量[15-18]。由于日常檢測的肉制品中油脂含量較高，故將消解試劑中濃硝酸的比例加大，在反應(yīng)初期起預(yù)氧化作用的濃硝酸與肉制品充分反應(yīng)，破壞樣品中有機(jī)質(zhì)。熱高氯酸是最強(qiáng)的氧化劑和脫水劑，由于其沸點(diǎn)較高，可在除去硝酸后的反應(yīng)后期繼續(xù)氧化肉制品，達(dá)到充分消解的目的[19]。

氫化物原子熒光法對酸度要求比較苛刻，由于鉛形成揮發(fā)性氣體的酸度范圍很窄，所以加水趕酸應(yīng)等待至大量白煙冒出為止。江銳曙等[20]選擇2%鹽酸溶液作為載流測定鉛，可提高熒光強(qiáng)度，獲得較高的靈敏度和精密度。

2.2 氫化物原子熒光法測定結(jié)果

選用鐵氰化鉀作為氧化劑，標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣不需另加試劑，載流為12 mol/L鹽酸溶液。根據(jù)樣品酸度，調(diào)節(jié)還原劑中堿溶液濃度，以確保最終反應(yīng)廢液pH值為8～9左右。最終確定還原劑為1%氫氧化鉀、2%硼氫化鉀、2%鐵氰化鉀。在此條件下由儀器自動稀釋配比測定1.000、2.000、4.000、8.000、10.00 ng/mL標(biāo)準(zhǔn)使用液，得標(biāo)準(zhǔn)曲線I=139.4821C―6.8379，相關(guān)系數(shù)0.9999。

2.3 石墨爐原子吸收光譜法測定結(jié)果

肉制品復(fù)雜的基體組分對石墨爐原子吸收光譜法的測定有嚴(yán)重的背景干擾，在測定過程中較高的空白值會對肉制品中微量鉛的測定產(chǎn)生較大影響，因此，需要加基體改進(jìn)劑以獲得低含量測定值。加入基體改進(jìn)劑可改善基體的性能，使其易轉(zhuǎn)化成為易揮發(fā)的化學(xué)形態(tài)，以利于灰化階段的去除；同時，與分析物形成更穩(wěn)定的化合物，降低分析物的揮發(fā)性，提高灰化溫度和原子化溫度，利于除去基體的干擾，避免分析元素與Cl–形成共揮發(fā)物[20-22]。

本研究選擇0.05% Mg（NO3）2溶液、0.5% NH4H2PO4溶液、0.05% Pd（NO3）2溶液3種基體改進(jìn)劑，對高鹽肉制品微量鉛的測定進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，當(dāng)加入5μL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05% Pd（NO3）2溶液時，背景值最小為0.126，其信噪比值最高（表4）。由于鈀價格較昂貴，故在實(shí)際應(yīng)用過程中，基體改進(jìn)劑多采用0.5% NH4H2PO4溶液。

表 4 不同基體改進(jìn)劑對樣品吸光度與背景吸光度的影響

Table 4 Effect of different matrix modifiers on absorbance and background absorbance

基體改進(jìn)劑 加入量/μL 原子吸收 背景吸收 原子吸收/背景吸收

無 5 0.161 0.338 0.476

Mg（NO3）2 5 0.138 0.297 0.465

NH4H2PO4 5 0.147 0.159 0.925

Pd（NO3）2 5 0.155 0.126 1.230

在此條件下，測定10.00、20.00、40.00、80.00 ng/mL

標(biāo)準(zhǔn)使用液，得標(biāo)準(zhǔn)曲線Y=376.8112C―29.8376，相關(guān)系數(shù)0.9993。

表 5 不同測定方法加標(biāo)回收率及方法檢出限

Table 5 Spiked recoveries and detection limits of GFAAS and HG-AFS

氫化物原子熒光法 石墨爐原子吸收法

樣品質(zhì)

量/g 加標(biāo)樣/（ng/mL） 不加標(biāo)樣/（ng/mL） 回收

率/% 方法檢出限/（ng/mL） 樣品質(zhì)

量/g 加標(biāo)樣/（ng/mL） 不加標(biāo)樣/（ng/mL） 回收

率/% 方法檢出限/（ng/mL）

1.0206 4.973 0.193 95.6 0.060 1.0236 41.434 1.994 98.6 1.240

1.0078 5.361 0.186 104.5 1.1055 39.571 2.011 93.9

1.0322 5.089 0.199 97.8 1.0104 40.888 1.832 106.8

由表5可看出，對空白樣品做11 次測定，使用氫化物原子熒光法，用RSN=3確定方法檢出限為0.060 ng/mL；以4 ng/mL為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行11 次測定，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.08%；以5 ng/mL做加標(biāo)回收實(shí)驗，測量3 次，回收率在95.6%～104.5%之間。使用石墨爐原子吸收法，用RSN=3確定方法檢出限為1.240 ng/mL；以40 ng/mL為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行11 次測定，由儀器自動計算濃度值，計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.49%；以40 ng/mL做加標(biāo)回收實(shí)驗，測量3 次，回收率在93.9%～106.8%之間。

兩種方法均能滿足日常檢測的需求，氫化物原子熒光法具有更低方法檢出限、較高靈敏度，樣品消解之后直接稀釋即可上機(jī)。而石墨爐原子吸收法受肉制品復(fù)雜基體的影響較大，需要加入基體改進(jìn)劑進(jìn)行試驗，進(jìn)而增加了污染的可能性。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定

分別用氫化物原子熒光法和石墨爐原子吸收法對國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080193進(jìn)行測定，鉛含量各為1.29、1.28 mg/kg，回收率為99.2%、98.5%，測定值在證書給定范圍內(nèi)。

2.5 實(shí)際樣品的測定

利用上述方法，對北京市城區(qū)、遠(yuǎn)郊超市及農(nóng)貿(mào)市場中185 個批次的肉及肉制品進(jìn)行了分析，結(jié)果表明其鉛含量在0.009 8～0.048 mg/kg范圍內(nèi)。

3 結(jié) 論

氫化物原子熒光法檢出限0.060 ng/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差1.08%，回收率95.6%～104.5%；石墨爐原子吸收法檢出限1.240 ng/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差1.49%，回收率為93.9%～106.8%。對國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080193鉛成分進(jìn)行測定，其測定值在證書給定范圍內(nèi)。

石墨爐原子吸收法費(fèi)時，選用合適的基體改進(jìn)劑進(jìn)行測定其受酸度的干擾較??；氫化物原子熒光法儀器價格便宜，耗時短，但鉛形成揮發(fā)性氣體的酸度范圍很窄，故要嚴(yán)格控制消化后樣品的酸度，盡量將酸趕盡，并且使標(biāo)樣介質(zhì)的酸度與消化后樣品的酸度保持一致。

兩種方法均能滿足日常檢測的需求，氫化物原子熒光法具有較高的靈敏度、儀器性能穩(wěn)定、操作簡便，隨著熒光技術(shù)的發(fā)展，相對于原子吸收較為便宜的價格，在微量鉛測定方面，熒光法更值得推薦。

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