李強(qiáng)，歐飛，黃萬(wàn)燕，張輝，劉凱

江蘇天瑞儀器股份有限公司（昆山 215300）

油脂是人類(lèi)膳食的主要組成部分，是“三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”之一，是人類(lèi)生活不可缺少的能量和營(yíng)養(yǎng)源。植物油中主要含有油酸和亞油酸，是人體必需的不飽和脂肪酸，較動(dòng)物油來(lái)說(shuō)更加具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。中國(guó)成人膳食脂肪食物來(lái)源調(diào)查研究表明，中國(guó)居民膳食油脂約有一大半來(lái)自烹調(diào)用油脂，居民食用植物油提供的脂肪占總脂肪量的60%以上，所以植物油是人們最重要的食用油[1-2]。鉻、鉛、鎘元素是生活中常見(jiàn)的重金屬，這些重金屬及其化合物具有生物累積性，可以通過(guò)消化道與呼吸道進(jìn)入身體，長(zhǎng)期聚集與蛋白質(zhì)和生物酶發(fā)生作用，并引發(fā)免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)方面的病變[3-4]。食用植物油在原料種植、生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、貯存過(guò)程可能會(huì)引入重金屬，長(zhǎng)期食用富含重金屬的植物油會(huì)對(duì)人體造成巨大傷害。因此，快速、準(zhǔn)確地測(cè)定食用植物油中的重金屬十分必要。

食用植物油中重金屬元素的測(cè)試方法有石墨爐原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、冷原子吸收光譜法、高效液相色譜法、原子熒光光譜法、電感耦合高頻等離子體質(zhì)譜法、陽(yáng)極溶出伏安法、紫外分光光度法等[5-8]。石墨爐原子吸收光譜具有較高的靈敏度，已成為日常工作中測(cè)定食用植物油中重金屬元素的首選方法，但該方法測(cè)試需先將樣品進(jìn)行消解或灰化，完全破壞樣品中的有機(jī)物后，再進(jìn)行測(cè)試。方法與其他傳統(tǒng)化學(xué)分析方法類(lèi)似，食用植物油在消解時(shí)容易爆沸，造成結(jié)果不準(zhǔn)確，且前處理耗時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生廢水廢氣，不適合大批量食用植物油中重金屬元素的快速測(cè)試。介紹一種XRF熒光光譜測(cè)試方法，方法具有較低的檢出限；且無(wú)需進(jìn)行前處理、便捷、快速、環(huán)保，在短時(shí)間內(nèi)可快速地測(cè)定食用植物油中重金屬元素，能夠滿(mǎn)足大批量食用植物油產(chǎn)品的快速分析需求。

1 材料與方法

1.1 儀器及設(shè)備

能量色散X熒光光譜儀（型號(hào)EDX 3200 Plus C，江蘇天瑞儀器股份有限公司）；火焰石墨爐一體式原子吸收光譜儀（型號(hào)AAS9000，江蘇天瑞儀器股份有限公司）；ME104電子天平（梅特勒-托利多儀器）。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)物及樣品

鉻、鉛、鎘金屬有機(jī)物標(biāo)液，濃度1 000 mg/kg（LGC Standards公司生產(chǎn)，編號(hào)VHG-OCR-1000-A-50G、VHG-OPB-1000-50G、VHG-OCD-1000-50G）；植物油樣品，購(gòu)自大型超市，原始食用植物油樣本中的鉻、鉛、鎘含量由GB 5009.123—2014（石墨爐原子吸收法、鉻元素檢出限0.005 mg/kg）、GB 5009.12—2017（石墨爐原子吸收法、鉛元素檢出限0.02 mg/kg）、GB 5009.15—2014（石墨爐原子吸收法、鎘元素檢出限0.001 mg/kg）[9-11]方法測(cè)試，結(jié)果為未檢出。

將金屬有機(jī)物標(biāo)液加入植物油中獲得不同鉻、鉛、鎘金屬濃度的植物油混合標(biāo)液。配制得10個(gè)混合標(biāo)液，鉻、鉛、鎘元素濃度分別為0，0.05，0.10，0.20，0.30，0.50，0.80，1.00，20.00和5.00 mg/kg的樣品。在同一標(biāo)液中鉻、鉛、鎘元素濃度相同。同時(shí)隨機(jī)配制一份驗(yàn)證盲樣，該樣品將使用X熒光光譜法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法同時(shí)測(cè)試。

1.3 工作曲線(xiàn)建立及測(cè)試方法

將測(cè)試樣品稱(chēng)取10 g，裝入測(cè)試樣品杯進(jìn)行測(cè)試。設(shè)定合適的測(cè)試參數(shù)（鉻：管壓20 kV，管流800 μA，測(cè)試時(shí)間2 min。鉛：管壓40 kV，管流600 μA，測(cè)試時(shí)間2 min。鎘：管壓65 kV，管流600 μA，測(cè)試時(shí)間10 min），以配制的10份混合標(biāo)液作為二次標(biāo)樣，在XRF熒光光譜儀的軟件上，建立植物油中重金屬鉻、鉛、鎘元素的工作曲線(xiàn)。測(cè)試10個(gè)標(biāo)樣中鉻、鉛、鎘元素特征譜線(xiàn)X射線(xiàn)熒光強(qiáng)度，每個(gè)樣品至少測(cè)試2次。取熒光強(qiáng)度的平均值，與對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鉻、鉛、鎘元素的含量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。以X射線(xiàn)熒光強(qiáng)度與元素含量關(guān)系，按Lucas-Tooth-Price經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，如式（1）所示。

式中：Ci為待測(cè)元素含量；Bi為待測(cè)元素曲線(xiàn)截距；Ki為待測(cè)元素曲線(xiàn)斜率；A為各元素之間的影響因子；I為X射線(xiàn)熒光強(qiáng)度；i為分析元素；j為重疊或共存元素。

從10份混合標(biāo)液中隨機(jī)選取3份，編號(hào)后和驗(yàn)證盲樣一同進(jìn)行測(cè)試。對(duì)使用ED-XRF法測(cè)試后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)用性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法檢出限測(cè)定

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27404—2008[12]要求計(jì)算方法檢出限（CL），選擇空白（含量0 mg/kg），連續(xù)測(cè)試20次，計(jì)算其方法檢出限。

方法檢出限計(jì)算如式（2）所示。

式中：CL為方法檢出限；Sb為空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差；b為測(cè)試曲線(xiàn)斜率。

表1為能量色散X熒光光譜儀分析20個(gè)空白試樣的測(cè)試結(jié)果，根據(jù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差及測(cè)試曲線(xiàn)斜率可計(jì)算出EDX 3200 Plus C光譜儀針對(duì)食用植物油中鉻、鉛、鎘元素的方法檢出限CL。

表1 方法檢出限

2.2 準(zhǔn)確性及精密度

使用儀器對(duì)隨機(jī)的3個(gè)食用植物油樣品和1份驗(yàn)證盲樣中的鉻、鉛、鎘元素進(jìn)行雙試驗(yàn)測(cè)試，同時(shí)使用石墨爐原子吸收光譜法（國(guó)標(biāo)方法GB 5009.123—2014、GB 5009.12—2017、GB 5009.15—2014）測(cè)定鉻、鉛、鎘元素。采用配對(duì)t檢驗(yàn)法驗(yàn)證ED-XRF熒光光譜法與石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定結(jié)果是否存有顯著的差異，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2為準(zhǔn)確性測(cè)試結(jié)果，經(jīng)計(jì)算分析，Cr元素，td=0.525；Pb元素，td=0.897；Cd元素，td=0.536，查t分布表，t0.05,7=2.365。3個(gè)元素的td均小于t0.05,7，說(shuō)明能量色散X熒光光譜法測(cè)試食用植物油中的重金屬元素與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（石墨爐原子吸收光譜法）測(cè)定結(jié)果之間無(wú)顯著性差異。此外，通過(guò)樣品的測(cè)試值與國(guó)標(biāo)定量值比較討論儀器的測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，所測(cè)試樣品中3#樣品Cr元素的測(cè)試值與國(guó)標(biāo)定量值的差值最大，差值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.27%。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，該方法測(cè)試食用植物油中的重金屬元素具有較高的準(zhǔn)確性。

表2 準(zhǔn)確性測(cè)試結(jié)果

根據(jù)GB/T 27404—2008要求同時(shí)對(duì)4個(gè)樣品重復(fù)測(cè)試6次，計(jì)算方法精密度，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3為精密度測(cè)試結(jié)果，變異系數(shù)CV=（標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值）×100%。經(jīng)計(jì)算分析，Cr元素CV最大為5.96，Pb元素CV最大為4.38，Cd元素CV最大為2.89。變異系數(shù)均小于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的變異系數(shù)參考范圍（10 mg/kg組分含量范圍）要求7.5。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，該方法測(cè)試食用植物油中的重金屬元素具有較高的精密度。

表3 精密度測(cè)試結(jié)果

2.3 重復(fù)性測(cè)試

測(cè)試結(jié)果的重現(xiàn)性是考核分析方法的一項(xiàng)重要指標(biāo)，將對(duì)鉻、鉛、鎘元素含量0.5 mg/kg的食用植物油樣品進(jìn)行6次重復(fù)性測(cè)試，按照GB/T 4889—2008[13]中7.1單總體方差或標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)實(shí)施χ2分布檢驗(yàn)，判斷方法的重復(fù)性測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)差是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其測(cè)試結(jié)果如表4所示。

測(cè)試結(jié)果表明，連續(xù)測(cè)試樣品6次，鉻、鉛、鎘元素極差最大為0.044。GB 5009.123—2014、GB 5009.12—2017、GB 5009.15—2014[10-12]規(guī)定：鉻、鉛、鎘元素在重復(fù)性條件下獲得的2次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)值不得超過(guò)算術(shù)平均值的20%，各元素2次測(cè)定絕對(duì)差（即沖線(xiàn)性r）分別小于等于0.100 3，0.098 8和0.099 9，各元素6次測(cè)定的重復(fù)性臨界極差Cr R95(6)=f(6)×r/2.8均為0.14，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重復(fù)性標(biāo)差Sr=r/2.8分別為0.035 8，0.035 3和0.035 7，顯著性水平ɑ=0.05情況下，查表得χ20.95(5)=11.07，χ2=（n-1）s2/Sr2。查看數(shù)據(jù)χ2均小于χ20.95(5)，極差均小于Cr R95(6)，表明該方法具有較好的重復(fù)性標(biāo)差和極差。此外，方法的測(cè)試數(shù)據(jù)具有較好的重現(xiàn)性，三元素中相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)極差最大為3.10%和8.77%，進(jìn)一步證明該能量色散X熒光光譜法能夠滿(mǎn)足食用植物油中鉻、鉛、鎘元素的重現(xiàn)性測(cè)試需求。

表4 重復(fù)性測(cè)試結(jié)果

2.4 穩(wěn)定性測(cè)試

選取含量0.3 mg/kg樣品進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試，穩(wěn)定性測(cè)試次數(shù)n=13，每次測(cè)試間隔15 min，表5為穩(wěn)定性測(cè)試數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析鉻、鉛、鎘元素標(biāo)準(zhǔn)偏差最大為0.017 5，極差最大為0.055。GB 5009.123—2014、GB 5009.12—2017、GB 5009.15—2014 規(guī)定：鉻、鉛、鎘元素在重復(fù)性條件下獲得的2次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)值不得超過(guò)算術(shù)平均值的20%，各元素2次測(cè)定絕對(duì)差（即沖線(xiàn)性r）分別小于等于0.065 9，0.060 0和0.060 5，各元素13次測(cè)定的重復(fù)性臨界極差CrR95(13)=f(6)×r/2.8均為0.10，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重復(fù)性標(biāo)差Sr=r/2.8分別為0.023 5，0.021 4和0.021 6，顯著性水平ɑ=0.05情況下，查表得χ20.95(12)=21.026，χ2=（n-1）s2/Sr2。查看表中數(shù)據(jù)χ2均小于χ20.95(12)，極差均小于CrR95(13)，表明該方法具有較好的重復(fù)性標(biāo)差和極差。通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)說(shuō)明該方法及儀器具有較好的穩(wěn)定性，所測(cè)試元素中相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)極差最大為5.30%和16.69%。

表5 穩(wěn)定性測(cè)試

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該方法快速測(cè)定的檢出限、準(zhǔn)確性、精密度、重復(fù)性以及穩(wěn)定性驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果完全符合GB/T 4889—2008數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)樣品（雙試驗(yàn)）的測(cè)試時(shí)間不超過(guò)30 min，該方法可滿(mǎn)足食用植物油中鉻、鉛、鎘元素的快速測(cè)試要求。

方法較傳統(tǒng)化學(xué)測(cè)試方法而言，無(wú)需前處理，操作快捷，無(wú)試劑消耗，測(cè)試成本低，綠色環(huán)保，同時(shí)且具有較高的準(zhǔn)確度、精密度和較好的重現(xiàn)性，是一種高效率的分析方法，可用于食用植物油的重金屬快速篩查工作。