石墨爐原子吸收光譜法測定水產(chǎn)品中的鋁

張美琴，羅 玲，陳海仟，李 萍，吳光紅,*

(1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(南京)，江蘇 南京 210017；2.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210017；3.中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 211198；4.江蘇同生科技有限公司，江蘇 南京 210042)

石墨爐原子吸收光譜法測定水產(chǎn)品中的鋁

張美琴1,2，羅 玲3，陳海仟4，李 萍1,2，吳光紅1,2,*

(1.農(nóng)業(yè)部漁業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(南京)，江蘇 南京 210017；2.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210017；3.中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 211198；4.江蘇同生科技有限公司，江蘇 南京 210042)

應(yīng)用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定水產(chǎn)品中鋁的含量，通過多次實(shí)驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，建立水產(chǎn)品中鋁的測定方法，對水產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鋁含量進(jìn)行實(shí)樣檢測，并且對鋁的線性范圍、最低檢測限、回收率、精密度和準(zhǔn)確度進(jìn)行評價(jià)驗(yàn)證。結(jié)果表明：鋁在1.63～40.0μg/L范圍內(nèi)，與其吸光度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Y=0.0204X＋0.1461，線性系數(shù)r=0.998；鋁最低檢測限為1.63μg/kg；在鱸魚、對蝦和梭子蟹等水產(chǎn)樣品中添加5.00mg/kg的鋁溶液，回收率達(dá)到100.20%～101.73%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.98%～5.85%；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)扇貝中鋁含量的檢測值在標(biāo)準(zhǔn)物的允許誤差范圍內(nèi)。該方法靈敏度高，準(zhǔn)確可靠，適合水產(chǎn)品中痕量鋁的檢測。

水產(chǎn)品；鋁；石墨爐原子吸收光譜法

鋁在地球上有著豐富的儲量，僅次于氧、硅兩元素，居第三位[1]。有研究證明，長期過量攝入含鋁超標(biāo)的食物，大量鋁被人體吸收并蓄積于各個(gè)器官。過量的鋁積累于人腦組織及神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)可干擾人腦的記憶功能，使長期記憶減退，嚴(yán)重者可造成老年癡呆癥、唐氏綜合癥等疾病[2-4]。神經(jīng)系統(tǒng)是鋁作用的主要靶器官，Moore[5]、Campbell[6]等研究表明，鋁的過量接觸和蓄積可能是導(dǎo)致老年性癡呆原因之一。鋁的大量攝入還會(huì)干擾人體對磷的吸收及破壞鈣磷平衡，導(dǎo)致骨質(zhì)軟化、骨營養(yǎng)不良等骨科疾病。近幾年又有鋁對生殖系統(tǒng)、胚胎生長發(fā)育的毒性的文獻(xiàn)報(bào)道[7]。

我國沿江濱海，湖泊眾多，水產(chǎn)發(fā)達(dá)。但是，由于環(huán)境污染，水流變質(zhì)，企業(yè)違法生產(chǎn)與排放等原因，增加了水體中的鋁含量，不可避免地增加了水產(chǎn)品中鋁的含量[8]。因此對食品鋁的檢測已成為研究的熱點(diǎn)，而在國標(biāo)中僅有面制食品中鋁的檢測方法，且為鉻天青S分光光度法，該法存在著靈敏度低、空白值高、顯色反應(yīng)選擇性差等弊端[9]，水產(chǎn)品中鋁的標(biāo)準(zhǔn)測定方法我國還未見提出。本實(shí)驗(yàn)對水產(chǎn)品中鋁的檢測進(jìn)行摸索，并對此方法在線性范圍、最低檢測限、準(zhǔn)確度、精密度等方面進(jìn)行評價(jià)驗(yàn)證，表明該方法前處理簡單、結(jié)果準(zhǔn)確可靠、靈敏度高，完全適合水產(chǎn)品中痕量鋁的測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

采用市場購買的鮮活鱸魚、對蝦和梭子蟹，其中鱸魚5尾，體質(zhì)量(462.5±7.6)g；對蝦1kg，體質(zhì)量(25.3±5.4)g；梭子蟹10只，體質(zhì)量(164±8.9)g；質(zhì)控樣：扇貝標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GSB-15) 地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1000μg/mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；硝酸、過氧化氫(均為超純試劑)；磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、重鉻酸鉀、硝酸鎂等(均為分析純)。

1.2 儀器與設(shè)備

SOLAAR M6原子吸收光譜儀(配石墨爐) 美國熱電儀器公司；ETHOS1微波消解儀 意大利Milestone公司；Elix-5+milli-Q超純水儀 美國Millipore公司；TEL612-L電子天平 北京塞多利斯儀器有限公司；平板趕酸儀。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

鱸魚：去鱗、去皮，沿背脊取肌肉；對蝦：去殼、腸衣，取肌肉；梭子蟹：去殼、鰓，取可食部分。均用高速萬能試樣粉碎機(jī)10000r/min勻漿1min，于－20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 樣品前處理

用電子天平準(zhǔn)確稱取0.50g混合均勻的樣品，放入微波消解儀消解罐中，加硝酸5mL，過氧化氫1mL，加外罐密閉后放入微波消解爐中消解(表1)，待冷卻后將內(nèi)罐取出，于平板趕酸儀中趕酸至近干。用去離子水多次沖洗消解罐中的樣液，并將沖洗液轉(zhuǎn)至25mL刻度比色管中，定容至刻度，備上機(jī)檢測[10]。同時(shí)做試樣空白。

表1 樣品消解程序Table 1 Microwave digestion program

1.3.3 檢測條件

檢測波長309.3nm，燈電流6mA，光譜通帶寬度為0.5nm，進(jìn)樣體積20μL。塞曼背景校正，不添加基體改進(jìn)劑，石墨爐干燥升溫程序：分兩步，第一步干燥溫度100℃、時(shí)間20s，第二步干燥溫度120℃、時(shí)間20s。

2 結(jié)果與分析

2.1 基體改進(jìn)劑篩選

基體改進(jìn)劑已成為STPF技術(shù)的重要內(nèi)容之一，合適的基體改進(jìn)劑提高灰化溫度，減少或消除樣品復(fù)雜的背景干擾，提高測定的靈敏度和穩(wěn)定性[4]。參考相關(guān)文獻(xiàn)[11-13]，分別選擇磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、硝酸鎂、重鉻酸鉀，作為基體改進(jìn)劑，測定24.0μg/L鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，每組實(shí)驗(yàn)平行測定3次，計(jì)算其平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差，同時(shí)做空白對照，篩選出最佳基體改進(jìn)劑。表2為在相同儀器條件下測定同一濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，使用不同的基體改進(jìn)劑所得的校準(zhǔn)后的信號值。

表2 不同基體改進(jìn)劑校準(zhǔn)后的信號響應(yīng)值Table 2 Signal response values calibrated using different matrix modifiers

由表2可知，在相同儀器條件下測定同一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，使用不同的基體改進(jìn)劑測定結(jié)果明顯不同：選用磷酸二氫銨和磷酸氫二銨時(shí)，信號響應(yīng)值與空白相比變化不大，信號反而不穩(wěn)定，且磷酸二氫銨的標(biāo)準(zhǔn)偏差偏大；當(dāng)選用重鉻酸鉀和硝酸鎂時(shí)，校準(zhǔn)后的峰面積信號較大，能保證被測元素鋁不受損失，但是，總的信號值(ABS)大于1.0，存在較大誤差，背景吸收反而變大，導(dǎo)致校準(zhǔn)后的信號值出現(xiàn)雙峰，且很不穩(wěn)定(圖1)。這可能是因?yàn)樗a(chǎn)品的基體比較復(fù)雜，不需要特別添加基體改進(jìn)劑，另外采用基體改進(jìn)劑反而會(huì)增加污染的可能性，因此，針對水產(chǎn)品，本實(shí)驗(yàn)建議不添加基體改進(jìn)劑。

2.2 灰化、原子化溫度的選擇

灰化溫度對原子吸收信號強(qiáng)度有很大的影響，灰化溫度的升高，可以在原子化之前趕走大部分的干擾物質(zhì)[4]，有助于共存物質(zhì)的蒸發(fā)，降低背景吸收，提高靈敏度。但溫度過高會(huì)造成鋁的損失，溫度過低，干擾成分不可能除去[14]。原子化溫度取決于元素的性質(zhì)，鋁屬于高溫元素，原子化溫度較高，但過高的溫度會(huì)造成石墨管的壽命縮短，從而在沒有完成檢驗(yàn)任務(wù)前就必須更換石墨管，對實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性很不利[14]。按照石墨爐原子吸收光譜儀提供的最佳灰化原子化操作軟件，采用單因素法，進(jìn)行灰化溫度及原子化溫度范圍的篩選：改變灰化溫度和原子化溫度(遞增步幅為100℃)，測定24.0μg/L鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，觀察其信號值，得出理論上的最佳儀器檢測條件。圖1和圖2分別為按照石墨爐原子吸收光譜儀提供的最佳灰化原子化操作軟件，采用單因素法得出的灰化溫度及原子化溫度與吸光度的關(guān)系圖。

圖1 灰化溫度與吸光度的關(guān)系Fig.1 Relationship between ashing temperature and absorbance

圖2 原子化溫度與吸光度的關(guān)系Fig.2 Relationship between atomization temperature and absorbance

由圖1可以看出，當(dāng)溫度在1300℃左右時(shí)，基體開始熱解，背景吸收急劇下降。當(dāng)溫度到達(dá)1400℃時(shí)，背景吸收下降到可塞曼扣除校正的最低程度。當(dāng)溫度達(dá)到1600℃時(shí)，原子吸收信號由于灰化損失而逐漸下降。因此，灰化溫度應(yīng)選在1400～1600℃之間。本實(shí)驗(yàn)選擇800℃、10s和1500℃、10s兩步灰化，這樣能阻礙復(fù)雜的水產(chǎn)品在高溫快速升溫時(shí)，生成的炭垢包裹于無機(jī)物機(jī)體表面。有利于樣品中雜質(zhì)的揮發(fā)與消除，可以使之充分灰化。由圖2可以看出，在2600℃時(shí)信號值最大，但這樣的高溫會(huì)造成石墨管的壽命縮短， 對實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性很不利，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱解涂層石墨管采用2500℃的原子化溫度， 使用100次左右時(shí)，就發(fā)現(xiàn)石墨管的進(jìn)樣口發(fā)生了變形，阻礙了進(jìn)樣。因此，根據(jù)原子化曲線選擇了略低的原子化溫度2350℃、時(shí)間3.0s。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍及最低檢出限

以吸光度對質(zhì)量濃度做工作曲線，結(jié)果表明：鋁質(zhì)量濃度范圍在1.63～40.0μg/L時(shí)，與其吸光度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Y=0.0204X＋0.1461，線性系數(shù)r=0.998。按公式L=k×Sb/S計(jì)算[15]，鋁最低檢測限為1.63μg/kg。

2.4 方法驗(yàn)證

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證

用電子天平準(zhǔn)確稱取0.20g國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)扇貝，按1.2.2節(jié)的步驟進(jìn)行前處理，用已經(jīng)優(yōu)化好的最佳儀器條件進(jìn)行檢測，考察檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。表3為根據(jù)選定的檢測條件對國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)扇貝進(jìn)行驗(yàn)證的結(jié)果。

表3 國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值(n=5)Table 3 Aluminum contents in the scallop certified reference material determined by the method (n=5)

從表3可知，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)扇貝的測定值在標(biāo)準(zhǔn)值允許誤差范圍內(nèi)，說明該方法準(zhǔn)確、可靠。

2.4.2 回收率和精密度

表4 3種水產(chǎn)品回收率測定結(jié)果Table 4 Recoveries of aluminum from three species of samples spiked at three levels

用電子天平準(zhǔn)確稱取對蝦、鱸魚、梭子蟹樣品0.50g，分別添加5 μ g/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液500 μ L(添加量為5.00mg/kg)，按1.3.2節(jié)方法進(jìn)行處理并做試劑空白，用已經(jīng)優(yōu)化好的最佳儀器條件進(jìn)行檢測。表4為分別在鱸魚、對蝦和梭子蟹等水產(chǎn)樣品中添加5.00mg/kg的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)的測定結(jié)果。

由表4可見，當(dāng)各樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液5.00mg/kg時(shí)，樣品的回收率達(dá)到100.20%～101.73%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.98%～5.85%，方法的準(zhǔn)確度和精密度均符合殘留分析的要求。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)建立了水產(chǎn)品中鋁的石墨爐原子吸收光譜法的測定。通過多次實(shí)驗(yàn)，選擇不添加基體改進(jìn)劑并進(jìn)一步優(yōu)化了相應(yīng)的檢測條件：波長309.3nm；灰化分兩步：第一步灰化溫度800℃、灰化時(shí)間10s，第二步灰化溫度1500℃、灰化時(shí)間10s；原子化溫度2350℃，原子化時(shí)間為3s。向3種水產(chǎn)樣品中添加濃度為5.00mg/kg的鋁含量時(shí)，回收率達(dá)到100.20%～101.73%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.98%～5.85%；利用本方法，鋁的最低檢測限可達(dá)到1.63μg/kg，且鋁質(zhì)量濃度范圍在1.63～40.0μg/L時(shí)，與其吸光度呈良好的線性關(guān)系，線性系數(shù)r=0.998。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有簡便、快捷，精密度和準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，能夠滿足水產(chǎn)品中鋁含量的檢測，具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣前景。

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Determination of Aluminum in Aquatic Products by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry

ZHANG Mei-qin1,2，LUO Ling3，CHEN Hai-qian4，LI Ping1,2，WU Guang-hong1,2,*
(1. Fishery Products Quality Supervision and Testing Center (Nanjing), Ministry of Agriculture, Nanjing 210017, China；
2. Freshwater Fisheries Research Institute of Jiangsu Province, Nanjing 210017, China；3. College of Pharmacy, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China；4. Jiangsu Tongsheng Technology Co. Ltd., Nanjing 210042, China)

In order to develop a microwave digestion followed by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS)method to determine aluminum in aquatic products, sample pretreatment and instrumental conditions were optimized. The detection limit of the method was 1.63μg/kg and the linear range was from 1.63 to 40.0μg/L (Y = 0.0204X + 0.1461, r = 0.998).Adding 5.00 mg/kg aluminum solution into perch, prawn and portunid samples, the recoveries were from 100.20% to 101.73%,and the RSDs from 3.98% to 5.85%. The contents in the scallop certified reference material determined by the method were in the allowable range. The method has high sensitivity and accuracy and, consequently is suitable for the determination of aluminum in aquatic products.

aquatic products；aluminum；graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS)

TS207.3

A

1002-6630(2011)10-0156-04

2010-08-24

江蘇省科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目(BM2008158)

張美琴(1969—)，女，高級工程師，碩士，主要從事水產(chǎn)品中重金屬的檢測研究。E-mail：mqz600@yahoo.com.cn

*通信作者：吳光紅(1956—)，男，研究員，博士，主要從事水產(chǎn)品質(zhì)量安全與加工研究。E-mail：ghwu2007@163.com