肖亞兵 ，何健 ，馬興 ，張靜 ，楊爽 ，鄭文杰

（1.天津出入境檢驗(yàn)檢疫局，天津300461；2.淮安出入境檢驗(yàn)檢疫局，江蘇淮安223001）

鉛、鎘作為公認(rèn)的有毒有害金屬元素，是食品和食品添加劑需要重點(diǎn)監(jiān)控的安全衛(wèi)生項(xiàng)目，在日常檢測過程中，遇到諸如醬油等含鹽量高的樣品，現(xiàn)有的檢測手段往往無法準(zhǔn)確定量，因?yàn)獒u油屬于高鹽樣品，其中的氯化鈉基體對鉛、鎘檢測存在很大光譜和質(zhì)譜干擾，影響準(zhǔn)確定量。采用加大樣品稀釋倍數(shù)降低鹽含量也不可取，因?yàn)獒u油中的鉛、鎘含量比較低，稀釋倍數(shù)太大同樣導(dǎo)致結(jié)果偏差。很多學(xué)者嘗試了多種辦法解決高鹽基體的干擾問題：楊文英等[1-3]以氯化鈀和硝酸銨為基體改進(jìn)劑，陳漢斌[4]采用碳與硝酸銨聯(lián)合基體改進(jìn)劑，直接測定醬油中的鉛。田澤涵[5]用基體匹配法，通過采用在標(biāo)準(zhǔn)溶液中添加相同濃度的氯化鈉來抵消氯化鈉對測定的干擾。張志等[6]研究了氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法（Hydride generation atomic absorption spectrometry，HG-AAS）測定醬油中鉛含量的分析方法。李曉紅等[7]采用混合酸對樣品進(jìn)行消化處理后，在pH 2～2.8時(shí)，樣品溶液中鉛與加入的吡咯烷二硫代氨基甲酸銨1形成金屬絡(luò)合物，用甲基異丁基甲酮萃取，石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行測定。曾祥程等[8]建立Mg（OH）2共沉淀和同位素稀釋及動(dòng)態(tài)碰撞反應(yīng)[9]電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定醬油樣品中的微量鉛。趙群、彭靜等采用電化學(xué)方法測定高鹽樣品中的鉛[10-11]。毛紅等[12]用進(jìn)口固相萃取柱脫鹽-石墨爐原子吸收法測定醬油中鉛。肖亞兵等[13-14]采用螯合樹脂吸附分離高鹽基體，并檢測了高鹽樣品中的鉛、鎘和銅。蘇耀東等[15]用PAN-Ni（Ⅰ）體系共沉淀分離富集醬油消解液中的痕量鎘。鞠美庭等[16]用巰基棉富集原子吸收法測定醬油中的鉛、鎘。梁晶輝等[17-18]用基體改進(jìn)劑石墨爐原子吸收法測定醬油中鎘。李敏等[19]采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測定醬油中鉛、鎘等，通過樣品基體稀釋、選取合適同位素、采用碰撞池He模式及內(nèi)標(biāo)校正等技術(shù)消除干擾。

然而實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，通過樣品稀釋，加入基體改進(jìn)劑以及優(yōu)化儀器參數(shù)的方法是無法完全消除醬油中鉛鎘檢測的背景干擾的，而通過分離富集的手段，將鉛鎘離子與醬油的高鹽基體分開，再用原子吸收光譜儀（atomic absorption spectrometry，AAS）或電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（inductively coupled plasma mass spectrometry）檢測，不僅消除了基體干擾，還能保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)中的分離富集的方法也存在一些問題，比如有機(jī)溶劑萃取會(huì)影響操作人員的健康，對環(huán)境不友好；共沉淀法耗時(shí)比較長，無法滿足檢測周期需求；巰基棉法選擇性一般，材料自制，不易推廣。固相萃取法，因其不使用有機(jī)溶劑，環(huán)境友好，其柱中填料為商品化的吸附材料，性能穩(wěn)定，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于重金屬的分離富集中[20-23]。

筆者采用多合一重金屬固相萃取柱，柱中填充的螯合樹脂可將樣品溶液中的鉛、鎘離子選擇性吸附，而鹽基體不被吸附，將鉛鎘離子與醬油的高鹽基體分離，去除基體干擾后，可以用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀準(zhǔn)確檢測醬油中鉛鎘含量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器

ICAPQc電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：賽默飛世爾公司；8通道固相萃取儀：淮安應(yīng)天生物科技；MilliQ10超純水儀：默克密理博公司。

1.2 試劑

優(yōu)級純硝酸、過氧化氫：蘇州晶瑞化學(xué)有限公司；光譜純乙酸銨緩沖液（pH 6～7）：淮安應(yīng)天生物科技有限公司；鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液（1 000 mg/L）：國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。

1.3 方法

1.3.1 原理

醬油樣品處理液經(jīng)蠕動(dòng)泵泵入重金屬固相萃取柱中，柱中填充的螯合樹脂可將樣品溶液中的鉛、鎘離子選擇性吸附，而鹽基體不被吸附，經(jīng)過淋洗，將柱中殘留的鹽基體洗去，最后用稀硝酸溶液將鉛、鎘離子洗脫，洗脫液用ICP-MS檢測。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別移取1 000 mg/L的鉛和鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液各10 mL至100 mL容量瓶中配制成100 mg/L的中間儲備液，并同樣逐級稀釋至10 mg/L，分別吸取10 mL鉛、鎘10 mg/L的中間儲備液至100 mL容量瓶中，配制成1 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。再依次移取此溶液0.00、0.025、0.05、0.10、0.50、5.00 mL 至 100 mL 容量瓶中，配制成 0、0.25、0.50、1、5、50 μg/L 的混合系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，用ICP-MS測定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程。

1.3.3 樣品處理

稱取約0.5 g樣品，加3 mL硝酸浸泡過夜，加3 mL過氧化氫，微波消解，消解后趕酸至體積少于1 mL，用光譜純緩沖液定容至50 mL。

1.3.4 過柱步驟

柱活化→上樣→淋洗1→淋洗2→洗脫→淋洗2→淋洗1→下一個(gè)樣品（重復(fù)）

其中，用5%（體積分?jǐn)?shù)）硝酸水洗下可能吸附于柱上的金屬離子，然后用10 mL水分兩次洗下硝酸，完成柱活化。上樣體積10 mL，洗脫體積10 mL，洗脫液為5%（體積分?jǐn)?shù)）硝酸水溶液。淋洗1為光譜純緩沖液5 mL，用于平衡柱床，淋洗2為純水10 mL，所有溶液均用固相萃取儀泵入重金屬固相萃取柱，流速均為5 mL/min。從上樣至洗脫完成耗時(shí)7 min，同步最多可以做8個(gè)樣品。

1.4 儀器參數(shù)

以 1.0μg/L 的 TUNE B 調(diào)諧液（Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U）對將儀器調(diào)諧至最優(yōu)狀態(tài)，RF功率1 550 W，冷卻氣14 L/min，輔助氣 0.8 L/min，霧化器流速 1.06 L/min，采樣模式KED。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性范圍

將上述1.3.2系列標(biāo)準(zhǔn)溶液按上述1.4儀器參數(shù)進(jìn)行測定，以CPS對濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果呈現(xiàn)良好線性關(guān)系，鉛和鎘相關(guān)系數(shù)均為0.999，鉛檢出限0.02 mg/kg，鎘檢出限0.002 mg/kg，鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curves of lead and cadmium

2.2 空白試驗(yàn)

在試驗(yàn)過程中，樣品消解結(jié)束后，使用約50 mL緩沖液定容，緩沖液用量較大，其中的重金屬背景必須關(guān)注。通過實(shí)測，空白消解液經(jīng)過趕酸、定容、過柱、洗脫等步驟后，洗脫液中鉛、鎘的含量分別為1.053、0.016 μg/L，說明購買的光譜純緩沖液中鉛鎘含量較低，能滿足檢測需求。

2.3 樣液pH值控制效果

該固相萃取柱建議的工作pH值范圍為4～7，該方法在樣品消解并趕酸結(jié)束后，采用緩沖液直接定容的方法來控制pH值，為了驗(yàn)證緩沖液的緩沖效果，采取了在緩沖液中直接添加不同體積的濃硝酸，最終定容至50 mL，然后分別測定混勻后的溶液pH值，通過檢測，緩沖液緩沖效果如表1。

表1 緩沖液對不同體積的硝酸的緩沖效果Table 1 The effect of buffer on different volume of nitric acid

通過測試，趕酸體積需要控制在1 mL以下時(shí)，緩沖后的體系溶液pH值才能在柱的工作范圍內(nèi)。

2.4 不同pH值對鉛和鎘的吸附效果

該固相萃取柱建議的工作pH值范圍為4～7，為了驗(yàn)證在此范圍內(nèi)，pH值對鉛和鎘的分離效果，在4個(gè)100 mL 容量瓶中，人工配制鉛（40 μg/L）、鎘（8 μg/L）的混合溶液，通過稀硝酸、氨水調(diào)節(jié)pH值，將pH值調(diào)為 4.07、5.11、6.05、7.03，定容后精密測定 pH 值，然后分別取10 mL過鉛鎘固相萃取柱，按程序淋洗洗脫，洗脫液體積10 mL，溶液過柱流速5 mL/min，收集洗脫液，用ICP-MS測定鉛鎘含量，計(jì)算回收率，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 不同pH值對鉛和鎘的吸附效果Table 2 Adsorption effect of different pH values on lead and cadmium

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在pH值為4～7之間，重金屬固相萃取柱的對鉛和鎘的吸附效率均在90%以上，接近中性時(shí)吸附效率最高。

2.5 基體分離效果

用含 0.5%氯化鈉的溶液配制鉛（40 μg/L）、鎘（8 μg/L）標(biāo)準(zhǔn)溶液，在原子吸收光譜儀檢測，并使用基體改進(jìn)劑（5 μg鈀+3 μg硝酸鎂），結(jié)果發(fā)現(xiàn)有很大的背景吸收，鉛的吸收信號偏小，鎘已不成峰形，基體改進(jìn)劑效果不明顯。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

將此兩份含0.5%氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液分別取10mL過鉛鎘固相萃取柱，按程序淋洗洗脫，洗脫液體積10 mL，取洗脫液進(jìn)行原子吸收光譜儀檢測，試驗(yàn)結(jié)果如圖3，背景吸收信號正常，鉛、鎘原子吸收信號與正常配制標(biāo)準(zhǔn)溶液無異，見圖3。

2.6 柱穿透試驗(yàn)

根據(jù)柱說明書提供的柱參數(shù)，鉛鎘固相萃取柱的最大吸附容量為800 μg，即最大能吸附800 μg的鉛或鎘。柱穿透試驗(yàn)采用10 μg/mL的鉛和鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液分別過柱，流速5 mL/min，每分鐘收集1次，收集液用ICP-MS檢測鉛和鎘，結(jié)果50 mL溶液過柱后都沒有檢出鉛和鎘，說明柱沒有穿透。將鉛和鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度調(diào)整為 100 μg/mL，過柱流速 5 mL/min，每毫升收集 1次，第7毫升收集液中檢測鉛和鎘，試驗(yàn)結(jié)果說明，該柱的吸附容量達(dá)到 700 μg。

圖2 0.5%氯化鈉基體對鉛和鎘測定的光譜干擾Fig.2 The spectral interference of 0.5%sodium chloride substrate to Pb and Cd

圖3 分離氯化鈉基體后的鉛鎘的原子吸收光譜圖Fig.3 Atomic absorption spectra of lead and cadmium after separation of sodium chloride matrix

2.7 固相萃取柱重復(fù)性試驗(yàn)

該多合一重金屬固相萃取柱可以重復(fù)使用，因此有必要進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)。用8根鉛鎘固相萃取柱同步進(jìn)行試驗(yàn)，使用八通道固相萃取儀對每根柱子進(jìn)行20次重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)的溶液為50 μg/L的鉛和10 μg/L的鎘混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，試驗(yàn)中溶液流速均為5 mL/min，每次的洗脫液用ICP-MS檢測鉛和鎘，8根柱每根20次重復(fù)試驗(yàn)共計(jì)160次試驗(yàn)結(jié)果：鉛回收率91.8%～99.7%，變異系數(shù)3.7%，鎘回收率90.5%～98.4%，變異系數(shù)3.5%。經(jīng)過試驗(yàn)證明，不同柱之間吸附性能一致，固相萃取柱活化后能穩(wěn)定吸附鉛和鎘。

2.8 添加回收率和精密度

稱取醬油樣品9份，稱樣量約0.5 g，分別為：0.501、0.503、0.507、0.505、0.503、0.502、0.505、0.501、0.503 g，其中3份作為對照，6份做添加，鉛鎘添加量均為0.25 μg，微波消解后，趕酸至約 1 mL，樣品定容至50 mL，相當(dāng)于樣品溶液中添加濃度為5 μg/L。樣品的稱樣量比較一致，對回收率計(jì)算影響可以忽略，因此直接使用樣品溶液中測定的濃度來計(jì)算回收率。3份對照樣定容至50 mL后，其中的鉛濃度分別為0.235、0.195、0.217 μg/L，平均值為 0.216 μg/L。鎘濃度分別為0.081、0.099、0.092 μg/L，平均值 0.091 μg/L。5 份添加試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 醬油樣品的添加回收試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 3 Recovery test（n=6）of soy sauce samples

2.9 鎘回收率偏低的原因

2.8中鎘添加平均回收率82.8%，有點(diǎn)偏低。參考2.3樣液pH值控制效果，估計(jì)與趕酸時(shí)剩余的酸量有關(guān)，該柱建議的工作pH值范圍為4～7，接近中性吸附最穩(wěn)定，效率最高。本次試驗(yàn)中趕酸剩余體積約1 mL，定容結(jié)束后，實(shí)測溶液的pH值為4.30，雖在范圍內(nèi)，但是離中性稍遠(yuǎn)。且試驗(yàn)中為了提高過柱效率，流速為5 mL/min，有點(diǎn)偏快，也會(huì)對回收率有影響，后續(xù)試驗(yàn)將進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.10 樣品檢測結(jié)果

對3種品牌的各兩個(gè)批號共6份醬油樣品用重金屬固相萃取柱分離富集后，用ICP-MS進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果如下表4。

表4 醬油樣品檢測結(jié)果Table 4 Test results of soy sauce samples

3 結(jié)論

重金屬固相萃取柱法能夠有效實(shí)現(xiàn)醬油樣品中鉛鎘的分離富集，解決基體干擾問題，分離富集效率較高，萃取柱性能穩(wěn)定可重復(fù)使用，分析成本較低。此方法需注意必須控制好消解液趕酸的量，通過緩沖液調(diào)節(jié)控制溶液pH值在萃取柱有效工作pH值范圍。綜上所述，固相萃取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法能夠滿足高鹽食品中重金屬元素的準(zhǔn)確檢測需要。

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