原子吸收石墨爐法測定甘蔗中鎘、鉛方法探索

馬娟，張躍彬，高欣欣，鄧軍，李復琴，樊仙，刀靜梅

（云南省農業科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，云南 開遠661699）

我國從戰國時期就有種植甘蔗的記載，是世界第三產糖大國[1]。云南地處西南邊陲，是甘蔗的起源地之一，也是全國第二大蔗糖基地，常年種植甘蔗面積500余萬畝（≥30萬hm2）。糖是人類的必需品，紅糖中的葡萄糖、果糖等多種單糖，可加速皮膚細胞代謝，為細胞提供能量。糖含有的葉酸、氨基酸、纖維、維他命和電解質等成分，同時具有活絡氣血的補血作用，還能維護細胞的正常功能和新陳代謝。甘蔗作為生產赤砂糖[2-3]、紅糖、白糖等食糖[4]的主要原料和直接食用的水果，加強原料質量關，對甘蔗進行鎘、鉛等有害微量元素檢測，才能有效地保證食品安全和糖產品質量。

食品中微量元素測定方法一般有分光光度法、火焰原子吸收法、電感耦合等離子體-原子發射光譜法（ICP-AES）[5]，本研究采用的是石墨爐原子吸收法，對原料蔗汁進行分析測定。試樣消解方法有高壓消解法[6]、微波消解法、干法灰化法、濕法消解法，本文采用的是濕法消解法。甘蔗樣品經過壓榨機壓榨取汁，加入硝酸和高氯酸對甘蔗汁進行消解使有機物分解排出，試樣消解液經自動進樣器注入原子吸收石墨爐內，使其涂覆到石爐管表面，干燥、灰化樣品，重復富集循環提高樣品待測元素的濃度，使之達到校準曲線的定量范圍而確定樣品元素濃度值，再經計算公式得出甘蔗樣品中鎘、鉛的含量。

1　材料與方法

1.1　材料與方法

試驗甘蔗在云南省科學院甘蔗研究所試驗基地2016年2月7日種植，品種為ROC22，田間管理按當地常規管理。2016年12月22日采樣，每個樣品隨機取甘蔗原料莖6株，經過壓榨機壓榨、取汁過濾，用移液管準確吸取5.0 ml甘蔗汁于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，加入9.0 mL硝酸和1.0 mL高氯酸，加蓋靜置過夜。在電熱消解儀80℃消解1 h左右后升溫并保持100℃，若變棕黑色，繼續加硝酸4.5 ml和高氯酸0.5 mL消解至冒白煙，直至消化液呈無色或淡黃色，冷卻后用純凈水定容至25.00 mL，混勻待測，同時做空白實驗。

1.2　主要儀器和試劑

儀器：原子吸收光譜儀（ICE3500），美國Thermo公司生產，用石墨爐帶自動進樣器檢測；載氣為99.999%高純氬氣；甘蔗樣品壓榨機（HY-2-20），浙江正泰制造；電熱消解儀（ED40G）奧普勒儀器有限公司生產。

試劑：化學試劑為優級純，65%硝酸（德國默克股份公司生產），高氯酸（70%～72%），國家標準試劑GBW鎘（Cd）和鉛（Pb）標準儲備液（濃度為1000 mg/L）。實驗用純凈水，實驗中全部使用器具都經過硝酸（4+1）浸泡24 h以上，用純水沖洗后，晾干備用。

圖1　鎘標準曲線

圖2　鉛標準曲線

2　分析與結果

2.1　標準曲線的配制

鎘主標濃度為5 ng/mL，由儀器自動配制為：0、0.5、1.0、2.5、5.0 ng/mL，見圖 1。

鉛主標濃度為30 ng/mL，由儀器自動配制為：0、6、12、18、24、30 ng/mL，見圖 2。

2.2　計算公式

最終消解液中鎘、鉛的濃度由計算機從標準曲線上自動計算出，再根據計算公式得到甘蔗汁中的鎘、鉛含量。

式中：X—試樣中鎘、鉛含量，單位為mg/kg或mg/L；C—試樣消化液中鎘、鉛含量，單位為ng/mL；C0—空白液中鎘、鉛含量，單位為ng/mL；V—試樣消化液定容總體積，單位為mL；M—試樣質量或體積，單位為g或mL；1000—換算系數。以在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的算術平均值表示。

2.3　試驗結果數據

在準確吸取5．0 mL待測甘蔗汁中分別加入1 mL 濃度為 1．50 ng/mL、6．00 ng/mL、10．00 ng/mL 的鎘標準溶液和濃度為 100．00 ng/mL、120．00 ng/mL、140．00 ng/mL鉛標準溶液，進行回收率試驗，試樣加標回收率平均結果鎘、鉛分別為114．57%、96．30%，見表 1。

2.4　儀器工作條件

在測量樣品的過程中，原子吸收光譜儀的工作參數設置非常重要。要想保證檢測數據的準確性，就需選擇最佳的儀器工作條件，使儀器能有效提高測量靈敏度確保數據的真實可靠性，工作參數見表2。

2.5　數據分析

加標回收率的測定可以反映測試結果的準確性，實驗結果甘蔗汁含鎘、鉛量的加標平均回收率分別為114．57%、96．30%。根據GB/T 27404-2008“實驗室質量管控范圍 食品理化檢測”中對回收率規定范圍的控制 （見表3），本實驗鎘的回收率為111．33%～118．60%，鉛的回收率為 88．32%～102．10%的范圍，實驗數據滿足回收率測定規定，結果準確可信。

表1　試祥加標回收率結果

表2　原子吸收光譜儀工作參數

表3　GB/T 27404-2008回收率苑圍

3　討論

隨國內食品中重金屬污染超標事例報道日益增多，重金屬污染問題受到眾多學者關注和研究。重金屬鉛會對神經系統、造血系統及消化系統造成傷害；重金屬鎘可致突變、致畸形、致癌變等[7]。對于重金屬檢測方法仍在摸索中，尚未普及準確、快速、重復性高的檢驗方法[8]。目前甘蔗含鎘、鉛等污染物沒有單獨限量標準[9]，只能依據食品標準中鉛、鎘限量的衛生標準而對甘蔗進行控制。原子吸收石墨爐法具有抗干擾能力強、靈敏度高、精確度高、選擇性好且應用范圍廣的特點[10]。根據實驗加標回收率的測定，證明該方法是甘蔗微量元素檢測較為有效、精準的方法。

參考文獻：

[1]梁文君，陳潔，朱紅玉，等．測定甘蔗中鉛、銅、鎘方法的研究[J]．光譜實驗室，2009，26（6）：1535-1540．

[2]GB14964-94．赤砂糖衛生標準[S]．北京：中國標準出版社，1994：1-6．

[3]QB/T2343．1-1997．赤砂糖[S]．北京：中國輕工會，1998：1-15．

[4]GB5009．55-2003．食糖衛生標準的分析方法[S]．北京：中國標準出版社，2003：1-3．

[5]辛仁軒．等離子體發射光譜分析[M]．北京：化工工業出版社，2005：181-183．

[6]辛躍珍，汪波．高壓消解法同步處理乳制品中鉛、汞、鉻、砷元素的檢測[J]．生命科學儀器，2012，10（4）：6-7．

[7]韓小麗，張小波，郭蘭萍，等．中藥材重金屬污染現狀的統計分析[J]．中國中藥雜志，2008，33（18）：2041-2048．

[8]宋慧．原子吸收法對丹參中的鉛和鎘含量分析[J]．數理醫藥學雜志，2016，29（10）：1523-1524．

[9]刀靜梅，吳玉梅，鄧軍，等．糖料甘蔗重金屬鎘、鉻、鉛含量風險調研初報[J]．中國糖料，2015，37（5）：10-12．

[10]吳玉升．原子吸收測定條件的優化選擇[J]．水利科技，2014（3）：66-69．