林雨倩，凌慧嬌，陶勝康，郭勁松，段紹恒

(廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,南寧 530022)

引 言

隨著人們對生活日益追求，對食品安全越來越注重，食品的重金屬含量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。水稻是最重要的糧食作物之一,世界上約有一半以上的人口以稻米為主食。水稻在我國也是第一大糧食作物[1]，同時我國也是世界上水稻總產(chǎn)量最高的國家[2]。土壤環(huán)境質(zhì)量狀況不僅關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品安全,還關(guān)系到人體健康。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增加，我國土壤污染情況日趨嚴(yán)重[3]。工業(yè)生產(chǎn)排放的重金屬通過廢水、雨水、大氣沉降等途徑進(jìn)入農(nóng)田成為農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬的主要來源[4]。而土壤-水稻-籽實(shí)間遷移分配是土壤重金屬污染影響人類健康的主要途徑[5]。有研究發(fā)現(xiàn)糙米中的重金屬鉻的含量與其生長的土壤中鉻的含量呈顯著性相關(guān)關(guān)系[6]。由于水稻特殊的生長習(xí)性加之工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的增長所帶來的環(huán)境污染，大米重金屬超標(biāo)已成為全球問題[7]，而大米重金屬檢測的準(zhǔn)確性變得更為重要。

大米重金屬含量測試要經(jīng)過樣品制樣、樣品消解、樣品上機(jī)分析等過程。大米制樣需研磨成粉末[8～12]，為了體現(xiàn)樣品均勻性，粉碎后的大米粉需通過60目的尼龍篩。目前實(shí)驗(yàn)室使用較多的是不銹鋼粉碎機(jī)，但不銹鋼含有一定量的合金元素，主要有Cr、Ni、Mo、Si、Mn、Cu、Ti、V等[13]，對重金屬鉻樣品分析可能存在干擾。目前，國內(nèi)外文獻(xiàn)中尚未有關(guān)于制樣過程對大米重金屬鉻含量影響的研究報道。隨著粉碎時間的增加，可能對粉碎機(jī)鉻的溶出產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響大米鉻分析結(jié)果。因此，本文提出研究不銹鋼粉碎機(jī)不同粉碎時長下對大米鉻分析結(jié)果的影響，觀察重金屬Cr的溶出及其溶出規(guī)律。本次試驗(yàn)研究，彌補(bǔ)了制樣過程對大米鉻分析研究的空白，對大米制樣分析工作具有一定的參考價值。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 儀器及試劑

粉碎機(jī)：高速萬能粉碎機(jī) 24 000r/min。

分析儀器：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICAP-Qc。

標(biāo)準(zhǔn)溶液：多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

硝酸：優(yōu)級純。

純水：H2O-Ⅱ-1-TOC-T超純水機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 連續(xù)粉碎模式

使用3臺粉碎機(jī)，其編號分別為1號、2號、3號，對3種大米樣品進(jìn)行干粉粉碎，3臺粉碎機(jī)在連續(xù)粉碎10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s后取樣分析。

1.2.2 間斷粉碎模式

使用3臺粉碎機(jī)，其編號分別為1號、2號、3號，對3種大米樣品干粉粉碎至25s后間歇暫停1min，然后再繼續(xù)干粉粉碎，分別在繼續(xù)粉碎后5s、10s、15s、20s、25s、30s取樣分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 連續(xù)粉碎模式

由圖1結(jié)果顯示，1號粉碎機(jī)在粉碎10s、15s、20s、25s內(nèi)大米粉的鉻含量分別為0.098mg/kg、0.141mg/kg、0.130mg/kg、0.154mg/kg；2號粉碎機(jī)在粉碎10s、15s、20s、25s內(nèi)大米粉的鉻含量分別為0.144mg/kg、0.141mg/kg、0.139mg/kg、0.077mg/kg；3號粉碎機(jī)在粉碎10s、15s、20s、25s內(nèi)大米粉的鉻含量分別為0.154mg/kg、0.132mg/kg、0.151mg/kg、0.196mg/kg；由此看出在粉碎25s內(nèi)大米粉鉻含量相對穩(wěn)定，粉碎機(jī)重金屬鉻溶出沒有明顯增加。

圖1 連續(xù)粉碎模式大米粉鉻含量變化圖Fig.1 Change of chromium content in rice flour in continuous pulverization mode

1號粉碎機(jī)粉碎25s大米粉鉻含量為0.154mg/kg，粉碎45s鉻含量增加到0.719mg/kg，是粉碎25秒時的5.1倍；2號粉碎機(jī)粉碎25s大米粉鉻含量為0.077mg/kg，粉碎45s鉻含量增加到0.214mg/kg，是粉碎25s時的2.8倍；3號粉碎機(jī)粉碎25s大米粉鉻含量為0.196mg/kg，粉碎45s鉻含量增加到0.364mg/kg，是25s時的1.9倍。3臺粉碎機(jī)在粉碎25s后大米粉均出現(xiàn)鉻升高的現(xiàn)象，且隨著粉碎時間的加長，鉻含量持續(xù)增加。

其現(xiàn)象可能是因?yàn)榉鬯闄C(jī)在粉碎過程中摩擦發(fā)熱產(chǎn)生熱量，使粉碎機(jī)罐體內(nèi)溫度升高，罐體內(nèi)不銹鋼材料隨著溫度的升高會有一定程度的鉻溶出。粉碎前25s粉碎機(jī)產(chǎn)生的熱量小，罐體不銹鋼材質(zhì)沒有明顯的鉻溶出。隨著粉碎時間的增加，罐體內(nèi)溫度升高，不銹鋼材質(zhì)逐漸開始有鉻溶出。因?yàn)榇竺追坫t含量較低，粉碎機(jī)溶出的鉻量會導(dǎo)致后續(xù)大米分析出現(xiàn)較大的誤差。

2.2 間斷粉碎模式

粉碎25s暫停后繼續(xù)粉碎5s、10s、15s，1號粉碎機(jī)大米粉鉻含量分別為0.111mg/kg、0.178mg/kg、0.183mg/kg，鉻含量略有升高；2號粉碎機(jī)粉碎25s暫停后繼續(xù)粉碎5s、10s、15s，大米粉鉻含量分別為0.090mg/kg、0.089mg/kg、0.099mg/kg，鉻含量比較穩(wěn)定。3號粉碎機(jī)粉碎25s暫停后繼續(xù)粉碎5s、10s、15s，大米粉鉻含量分別為0.104mg/kg、0.108mg/kg、0.114mg/kg，鉻含量相對穩(wěn)定。繼續(xù)粉碎到20s，3臺粉碎機(jī)大米粉鉻含量分別為0.257mg/kg、0.221mg/kg、0.188mg/kg，相對繼續(xù)粉碎到5s時的鉻含量均有明顯升高。1號粉碎機(jī)繼續(xù)粉碎到25s、30s時大米粉鉻含量分別為0.489mg/kg、0.429mg/kg，是繼續(xù)粉碎5s時鉻含量的4倍；2號粉碎機(jī)繼續(xù)粉碎到25s、30s大米粉鉻含量分別為0.323mg/kg、0.419mg/kg，相當(dāng)于繼續(xù)粉碎5s時鉻含量的4.7倍；3號粉碎機(jī)繼續(xù)粉碎到25s、30s時大米粉鉻含量分別為0.366mg/kg、0.472mg/kg，相當(dāng)于繼續(xù)粉碎5s時鉻含量的4.5倍。由此看出，繼續(xù)粉碎20s后，3臺粉碎機(jī)同時出現(xiàn)大米粉鉻含量明顯增加的現(xiàn)象。

圖2 間斷粉碎模式大米粉鉻含量變化Fig.2 Change of chromium content in rice flour in intermittent pulverization mode

由圖2可知，間斷暫停后繼續(xù)粉碎15s內(nèi)，3臺粉碎機(jī)粉碎的大米粉中鉻含量均相對穩(wěn)定，粉碎時間大于15s后3臺粉碎機(jī)粉碎的大米粉鉻含量開始明顯升高，且隨著時間的加長，鉻含量越來越高。粉碎暫停后，粉碎機(jī)及時釋放之前粉碎所產(chǎn)生的熱量，減少熱量在粉碎機(jī)罐體內(nèi)的累積。然而恢復(fù)粉碎后熱量繼續(xù)累積，粉碎到15s后，熱量使罐體溫度升高，逐漸有重金屬鉻溶出，從而影響大米樣品分析的準(zhǔn)確性。

綜上所述，無論是連續(xù)粉碎還是間斷粉碎，粉碎累積熱量達(dá)一定程度時都會有不同濃度的鉻溶出，換言之粉碎機(jī)鉻的溶出主要與積累在罐體內(nèi)的熱量有直接關(guān)系，且隨粉碎時間越長，累積熱量越多鉻溶出量越大，同時對大米分析的準(zhǔn)確性影響越大。與此同時，連續(xù)粉碎熱量持續(xù)累積，到達(dá)鉻溶出的時間短，此時大米粉碎的均勻性較差。間斷式粉碎中途釋放一定的熱量，相當(dāng)于延長了鉻溶出的時間還增加了粉碎的時間，經(jīng)過多次粉碎大米粉的均勻性相對較好。

3 結(jié)論與建議

連續(xù)粉碎和間斷粉碎在一定時間內(nèi)都會出現(xiàn)鉻溶出的現(xiàn)象，且會隨著粉碎時間的增加而增加，故過長的粉碎時間都會影響大米鉻分析的結(jié)果。然而間斷式粉碎樣品的均勻性要優(yōu)于連續(xù)性粉碎，所以在大米鉻分析過程中建議選用間斷式粉碎，但在粉碎過程中依然要控制粉碎時間，減少熱量的累積，避免鉻溶出，提高大米鉻分析的準(zhǔn)確度。