孔曉龍，張 芳，2，袁曉宇

（1. 鄭州科技學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，河南鄭州 450064；2. 鄭州市食品安全快速檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450064）

雜糧通常是指除水稻、小麥以外的豆類和谷類作物[1]，其資源豐富、種類繁多，富含多酚、糖醇、蒽醌等功能活性成分，具有優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值[2-3]。然而，隨著人們對雜糧需求的增加，其存在的重金屬污染問題也廣泛受到關(guān)注。研究表明，鉛具有較強(qiáng)的蓄積毒性，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)和血管等有毒害作用，還可能引起高血壓、冠心病等疾病[4-5]。我國GB 2762—2017《食品中污染物限量》 規(guī)定，豆類、谷物及其制品中鉛的限量為0.2 mg/kg[6]。目前，測定鉛的方法有石墨爐原子吸收光譜法[7-8]、火焰原子吸收光譜法[9-10]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[11-12]、原子熒光光譜法[13-14]和陽極溶出伏安法[15-16]等，以上方法所使用的儀器較昂貴，操作繁瑣且無法實(shí)施快速檢測。濃度直讀法所用儀器便宜、小巧便攜且操作簡單，適用于在現(xiàn)場對批量樣品進(jìn)行快速測定，已在食品分析領(lǐng)域得到應(yīng)用[17-20]，但該法用于測定雜糧中鉛的含量尚未報(bào)道。將微波消解技術(shù)與濃度直讀法相結(jié)合，測定鄭州市售雜糧中鉛的含量及在不同組織部位中的分布規(guī)律，為消費(fèi)者選購雜糧提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黃豆、紅豆、紅蕓豆、小米、苦蕎米、高粱米、黑米、糙米、小麥仁，購自鄭州市馬寨鎮(zhèn)好又多超市。

冰乙酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、硝酸鉀、抗壞血酸（分析純），天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司提供；無水乙酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鉛、30%雙氧水，70%硝酸（分析純），鄭州派尼化學(xué)試劑廠提供。

（1） 1.000 g/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)儲備液。準(zhǔn)確稱取1.600 0 g Pb(NO3)2于燒杯中，用少量硝酸溶解后，用水定容至1 000 mL 容量瓶中。

（2） 鉛標(biāo)準(zhǔn)液。吸取1.000 g/L 鉛標(biāo)準(zhǔn)儲備液5.0 mL 于50 mL 容量瓶中，用水定容至刻度，此時(shí)溶液含鉛100.00 mg/L。用時(shí)逐級稀釋為10.000 0，1.000 0，0.100 0，0.001 0，0.000 1 mg/L 的鉛標(biāo)準(zhǔn)液。

（3） 0.10 mol/L 抗壞血酸溶液。準(zhǔn)確稱取0.176 1 g抗壞血酸于燒杯中，用水溶解后，定容至100 mL 棕色容量瓶中，暗處放置并于4 ℃下保存。

試驗(yàn)用水均為怡寶純凈水（電導(dǎo)率為2.56 μs/cm，pH 值6.80）。

1.2 儀器與設(shè)備

雷磁PXSJ-216 型離子計(jì)、232-01 型參比電極、PPb-1-01 型鉛離子電極、雷磁PHS-3C 型pH 計(jì)、JB-10 型雷磁攪拌器，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品；JA303P 型電子天平，常州幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司產(chǎn)品；XT-9900A 型智能微波消解儀、XT-9816-Ⅱ型樣品前處理加熱儀、XT-9700 型冷卻機(jī)，上海新拓分析儀器科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的預(yù)處理

用水清洗樣品并進(jìn)行皮肉分離后放入干燥箱中烘干。取出后分別進(jìn)行粉碎、碾磨成粉末狀，過60 目篩，轉(zhuǎn)移到稱量瓶中繼續(xù)干燥至恒重，置于干燥器中保存。

用電子天平分別稱取0.5 g 左右干燥恒重的樣品置于溶樣杯中，加入6 mL HNO3溶液和2 mL H2O2溶液過夜，按表1 設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行微波消解后，于樣品前處理加熱儀上趕酸至透明，冷卻至室溫，調(diào)pH 值至4.0 后用水定容至50 mL 容量瓶內(nèi)。

表1 ?微波消解參數(shù)設(shè)置

微波消解參數(shù)設(shè)置見表1。

1.3.2 樣品的測定

（1） 儀器的標(biāo)定。打開離子分析儀并預(yù)熱15 min后，依次按“pX”鍵→“模式/4”→選擇“直讀濃度”模式→選擇濃度單位μg/L→“確認(rèn)”→選擇“兩點(diǎn)校準(zhǔn)模式”→輸入c1=0.1→“確認(rèn)”→將Pb2+離子性選擇電極、參比電極和溫度傳感器電極均插入0.1 μg/L 的鉛標(biāo)液中→將溶液充分?jǐn)嚢杈鶆?，讀數(shù)穩(wěn)定后→按“確認(rèn)”鍵。取出，用水清洗電極并擦干→將電極插入10 μg/L 鉛的標(biāo)液→輸入c2=10→按上述相同的方法進(jìn)行標(biāo)定→儀器自動給出校準(zhǔn)后的電極斜率→“確認(rèn)”→對空白溶液進(jìn)行校準(zhǔn)→“確認(rèn)”→完成儀器標(biāo)定。

（2） 樣品的測定。分別向燒杯中加入2.5 mL 樣品消解液，0.1 mol/L 抗壞血酸溶液3 mL，1 mol/L KNO3溶液2 mL，調(diào)溶液的pH 值至4 后，加入HAc-NaAc 緩沖溶液3 mL，搖勻，轉(zhuǎn)移至25 mL 容量瓶中并定容至刻度。將處理好的電極對及溫度傳感器插入上述溶液中，待數(shù)顯穩(wěn)定后按“確認(rèn)”鍵，直接讀出試液中鉛的濃度ρx，進(jìn)而計(jì)算樣品中鉛的含量ω。

式中：ω——樣品中鉛的含量，mg/kg；

ρx——樣品中鉛的質(zhì)量濃度，μg/L；

m——稱取雜糧的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 電極轉(zhuǎn)換系數(shù)

轉(zhuǎn)換系數(shù)是衡量電極質(zhì)量的重要參數(shù)，越接近100%，表明電極遵循能斯特響應(yīng)的本領(lǐng)越強(qiáng)，質(zhì)量越好[21]。所用鉀電極的實(shí)際響應(yīng)斜率為27.068，因其理論斜率為29.580，電極的轉(zhuǎn)換系數(shù)為91.51%，大于90%，所用鉛離子選擇性電極的能斯特響應(yīng)性能良好。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 pH 值的影響

依次向燒杯中加入100 μg/L 的Pb2+標(biāo)準(zhǔn)液1 mL，0.1 mol/L 抗壞血酸3 mL，1 mol/L 硝酸鉀2 mL，HAc-NaAc 緩沖溶液3 mL，分別調(diào)pH 值分別為1，2，3，4，5，6，7 后移入25 mL 容量瓶中并用水定容。此時(shí)，溶液中鉛離子質(zhì)量濃度為4 μg/L。

pH 值對試驗(yàn)結(jié)果的影響見圖1。

圖1 pH 值對試驗(yàn)結(jié)果的影響

由圖1 可知，隨著pH 值的增加，溶液中鉛離子的質(zhì)量濃度逐漸降低，當(dāng)pH 值為4~7 時(shí)，鉛離子的質(zhì)量濃度基本不變。當(dāng)pH 值為4 時(shí)，測定結(jié)果與溶液中鉛離子的真實(shí)質(zhì)量濃度最接近，因此選用溶液的pH 值為4。

2.2.2 HAc-NaAc 緩沖溶液的用量

其他因素不變，分別加入HAc-NaAc 緩沖溶液的體積為0，1，2，3，4，5 mL，混勻并在相同條件下測溶液中鉛離子的質(zhì)量濃度。

HAc-NaAc 添加量對試驗(yàn)的影響見圖2。

圖2 HAc-NaAc 添加量對試驗(yàn)的影響

由圖2 可知，隨著HAc-NaAc 體積的增加，溶液中鉛離子的質(zhì)量濃度逐漸降低。當(dāng)HAc-NaAc 的體積在3~5 mL 時(shí)，鉛離子質(zhì)量濃度基本不變。且HAc-NaAc 緩沖溶液體積為3 mL 時(shí)，測定結(jié)果與溶液中鉛離子的真實(shí)質(zhì)量濃度最接近。因此，選擇HAc-NaAc 緩沖溶液的體積為3 mL。

2.2.3 抗壞血酸濃度的影響

其他因素不變，分別加入0.1 mol/L 抗壞血酸溶液的體積為0，1，2，3，4，5 mL，即溶液中抗壞血酸的濃度分別為0，0.004，0.008，0.012，0.016，0.02 mol/L，在相同條件下測溶液中鉛離子的質(zhì)量濃度。

抗壞血酸濃度對試驗(yàn)的影響見圖3。

圖3 抗壞血酸濃度對試驗(yàn)的影響

由圖3 可知，隨著抗壞血酸濃度的增加，溶液中鉛離子的濃度逐漸增大。當(dāng)抗壞血酸濃度為0.012 mol/L 時(shí)，測定結(jié)果與溶液中鉛離子的真實(shí)質(zhì)量濃度最接近。因此，選擇抗壞血酸濃度為0.012 mol/L。

2.2.4 硝酸鉀濃度的影響

其他因素不變，分別加入1 mol/L KNO3的體積為0，1，2，3，4，5 mL，即溶液中KNO3的濃度分別為0，0.04，0.08，0.12，0.16，0.20 mol/L，在相同條件下測溶液中鉛離子的質(zhì)量濃度。

硝酸鉀濃度對試驗(yàn)的影響見圖4。

圖4 硝酸鉀濃度對試驗(yàn)的影響

由圖4 可知，隨著硝酸鉀濃度的增加，鉛離子濃度也逐漸增大。當(dāng)硝酸鉀濃度為0.08 mol/L 時(shí)，測定結(jié)果與溶液中鉛離子的真實(shí)質(zhì)量濃度最接近，硝酸鉀濃度繼續(xù)增加時(shí)，溶液中鉛離子質(zhì)量濃度基本不變。因此，硝酸鉀濃度為0.08 mol/L。

2.3 測定結(jié)果及精密度

在最佳單因素試驗(yàn)條件下，對樣品進(jìn)行6 次平行測定。

樣品的測定結(jié)果見表2。

表2 樣品的測定結(jié)果

由表2 可知，黃豆皮、紅豆皮、紅蕓豆皮中鉛的含量均高于相應(yīng)的黃豆肉、紅豆肉、紅蕓豆肉中鉛的含量。黑米中鉛的含量最高，小麥仁中鉛的含量較低。但上述測定的雜糧中鉛的含量顯著高于國標(biāo)規(guī)定的豆類、谷物及其制品中鉛的限量0.2 mg/kg[6]。6 次平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 均小于5%。

2.4 檢出限、定量限與回收率

按照1.3.2 的測定方法，對空白溶液進(jìn)行11 次平行測定，按3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差和10 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差分別計(jì)算出鉛的檢出限和定量限為0.09 μg/L 和0.3 μg/L。

以苦蕎米為例，按照1.3.2 的測定方法進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，每個(gè)樣品各進(jìn)行5 次平行測定，檢驗(yàn)無可疑值后取平均值報(bào)告。

加標(biāo)回收率見表3。

表3 加標(biāo)回收率

由表3 可知，苦蕎米的加標(biāo)回收率為90.6%~105.0%，測定結(jié)果理想。

2.5 國標(biāo)法對比試驗(yàn)

樣品經(jīng)1.3.1 方法進(jìn)行前處理，按照GB 5009.12—2017 食品中鉛的測定第一法石墨爐原子吸收光譜法[22]分別測定雜糧中鉛的含量。

國標(biāo)法測定結(jié)果見表4。

表4 國標(biāo)法測定結(jié)果

由表4 可知，雜豆類的皮中鉛的含量均高于相應(yīng)肉中鉛的含量。雜糧中鉛的含量最高的為黑米，最低的是小麥仁。但上述測定的雜糧中鉛的含量顯著高于國標(biāo)規(guī)定的豆類、谷物及其制品中鉛的限量0.2 mg/kg[6]。與濃度直讀法測定的結(jié)果相一致。3 次平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 均小于5%。

2.6 顯著性檢驗(yàn)

樣品經(jīng)過前處理后，用該方法和國標(biāo)法進(jìn)行對照測定。

對照試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 對照試驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知，2 種方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，經(jīng)F 檢驗(yàn)和t 檢驗(yàn)表明[23]，在置信度為95%時(shí)，濃度直讀法與國標(biāo)法測定的結(jié)果偶然誤差和系統(tǒng)誤差均不顯著，即2 種方法不存在顯著性差異。

3 結(jié)論

將微波消解技術(shù)與濃度直讀法相結(jié)合，測定雜糧中鉛的含量及分布情況。通過單因素試驗(yàn)得出測定鉛含量的最佳條件為溶液pH 值4，HAc-NaAc 緩沖溶液的體積3 mL，溶液中抗壞血酸的濃度0.012 mol/L，硝酸鉀濃度0.08 mol/L。6 次平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，雜豆類皮中鉛的含量高于肉中鉛的含量，且試驗(yàn)所測的雜糧中鉛的含量顯著高于國標(biāo)規(guī)定的豆類、谷物及其制品中鉛的限量0.2 mg/kg。該方法與國標(biāo)第一法相比，無顯著性差異。該方法簡便、快速、所用儀器小巧便捷，為食品中鉛含量的測定提供了一種較為理想的分析方法，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。