濃度直讀法快速測定椒類調(diào)味品中的鉛

高向陽，張亞茹

(鄭州科技學(xué)院 食品科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450064)

鉛通過食物和空氣進(jìn)入人體后，極少部分隨代謝排出體外，大部分沉積在體內(nèi)，影響神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖等系統(tǒng)正常的生理功能[1]。過量鉛是危害兒童健康的頭號(hào)禍?zhǔn)譡2]，攝入鉛量過多時(shí)，可引起兒童發(fā)育緩慢、注意力不集中，嚴(yán)重者會(huì)造成不可逆的腦損傷，治療后的智力仍低于正常人的水平。鉛進(jìn)入孕婦體內(nèi)會(huì)通過胎盤屏障，影響胎兒發(fā)育，甚至造成畸形、流產(chǎn)或死胎等。因此，測定食品、調(diào)味品中鉛的含量對(duì)保護(hù)人類健康有十分重要的意義。

目前，測定鉛的方法有石墨爐原子吸收光譜法[3，4]、火焰原子吸收光譜法[5]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[6，7]、原子熒光光譜法[8]、等離子體原子發(fā)射光譜法和陽極溶出伏安法等[9，10]，這些方法大多需要價(jià)格昂貴的大型精密儀器，投入成本較高且無法實(shí)施現(xiàn)場快速檢測，而伏安法需要使用有毒物質(zhì)汞，不利于操作者的健康。濃度直讀法不需要繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，所用儀器輕巧便捷、操作方便、讀數(shù)直觀、計(jì)算簡單，利于現(xiàn)場快速測定，但快速測定調(diào)味品中的痕量鉛尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。本文將微波快速溶樣技術(shù)與離子選擇性電極濃度直讀法結(jié)合，使它們的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，用來測定辣椒等樣品中的鉛及其分布規(guī)律，結(jié)果令人滿意，為調(diào)味品中鉛的現(xiàn)場快速分析提供參考，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

花椒殼、紅甜椒、紅辣椒采自鄭州市郊某菜地。所用樣品外觀完整，色澤和風(fēng)味正常。

1.2 主要試劑與儀器

99.9%鉛粉 上海埃比化學(xué)試劑有限公司；濃硝酸、濃鹽酸 洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司；30%H2O2國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；KNO3天津市德恩化學(xué)試劑有限公司；抗壞血酸 天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；無水乙酸鈉、冰乙酸 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司。

100.00 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：稱取99.9%的鉛粉5.0450 g于小燒杯中，加入9 mol/L硝酸20 mL在沸水浴中溶解，冷卻后移入50 mL容量瓶中用水定容至刻度，混勻備用。

10.00 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液：吸取100.00 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液5.00 mL于50 mL容量瓶中，加6.00 mL抗壞血酸、4.00 mL KNO3和6.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，加水定容，此為10.00 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，用時(shí)逐級(jí)稀釋至所需濃度。

1.00 mg/L鉛標(biāo)定液：吸取100.00 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1.00 mL于100 mL容量瓶中，加入6.00 mL抗壞血酸、4.00 mL KNO3和6.00 mL pH 4.00的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液，用水定容至刻度。

0.10 mg/L鉛標(biāo)定液：吸取100.00 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.10 mL按上述方法配制，同時(shí)配制空白溶液。

1 mol/L KNO3：稱取5.1010 g KNO3于燒杯中加水溶解，移至100 mL容量瓶內(nèi)，加水定容后存放于試劑瓶中。

0.1 mol/L抗壞血酸：稱取1.7653 g抗壞血酸于燒杯中加水溶解，轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶后定容，存放在試劑瓶中備用。

pH 4的NaAc-HAc緩沖溶液：分別配制1 mol/L醋酸和1 mol/L醋酸鈉溶液。取85 mL醋酸與15 mL醋酸鈉溶液混合，在pH計(jì)上用醋酸或氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)pH為4.00。

以上試劑均為分析純。所用水為怡寶純凈水，電導(dǎo)率為2.86 μs/cm。玻璃器皿均用6 mol/L硝酸浸泡8 h以上，經(jīng)純凈水多次洗滌后投入使用。

101-1 AS型電熱鼓風(fēng)干燥箱 北京市永光明醫(yī)療儀器廠；XT-9800型多用預(yù)處理加熱儀、XT-9900A型智能微波消解/萃取儀、XT-9700型冷卻機(jī) 上海新拓分析儀器科技有限公司；雷磁PHS-3C型酸度計(jì)、E-201-C型pH復(fù)合電極、PXSJ-216型離子分析儀、232型參比電極、PPb-1/1-01型鉛電極 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3 測定方法

用水清洗樣品并將紅辣椒梗、皮、籽分離，樣品放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干，取出用瑪瑙研缽研碎后，轉(zhuǎn)移到稱量瓶中繼續(xù)干燥至恒重，于干燥器中保存。

按微波消解儀說明書，稱取0.2 g樣品(精準(zhǔn)至0.0001 g)于溶樣杯中，加入8 mL HNO3和1 mL H2O2，組裝好消解罐后按表1設(shè)定參數(shù)消解，冷卻機(jī)上冷至室溫打開溶樣杯，加熱趕酸至無酸氣冒出，冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移到10 mL比色管中，用少量水多次洗滌溶樣杯，合并洗滌液后定容，混勻，吸取5.00 mL于燒杯中，加入3.00 mL抗壞血酸和1 mol/L KNO32.00 mL，用氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液pH 4.00后加入3.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，搖勻，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中加水定容，此為待測試液。

表1 微波消解參數(shù)Table 1 The parameters of microwave digestion

預(yù)熱離子分析儀15 min，按“pX/9”鍵、“模式/4”鍵，選擇直讀濃度模式，按“確認(rèn)”及“▲▼”鍵選擇“mg/L”為單位，按“確認(rèn)”及“▲▼”鍵選擇“兩點(diǎn)校準(zhǔn)”，輸入c1=0.10并確認(rèn)，將電極對(duì)和溫度傳感器插入0.10 mg/L鉛標(biāo)定液中，搖動(dòng)燒杯使電極與標(biāo)定液充分接觸，待數(shù)值穩(wěn)定后按“確認(rèn)”鍵，將清洗好的電極對(duì)插入1.00 mg/L鉛標(biāo)定液中，輸入c2=1并確認(rèn)，同上進(jìn)行標(biāo)定，并對(duì)空白溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，按“確認(rèn)”鍵完成儀器標(biāo)定。將清洗好的電極對(duì)和溫度傳感器插入待測試液中，待數(shù)顯穩(wěn)定后按“確認(rèn)”鍵，直接讀出試液中Pb2+的質(zhì)量濃度ρx，按式(1)計(jì)算樣品中鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω。

(1)

式中：ρx為儀器直接讀取的質(zhì)量濃度，mg/L；m為稱取的干基樣品質(zhì)量，kg。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定Pb2+濃度

取5個(gè)50 mL容量瓶，分別配制成0.10，0.50，1.00，5.00，10.00 mg/L的鉛系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。按說明書預(yù)熱好離子分析儀，將溫度傳感器和電極對(duì)同時(shí)插入待測溶液中，待數(shù)值穩(wěn)定后記錄溶液的電動(dòng)勢，繪制E-lgC圖。同法測定待測試液的電池電動(dòng)勢Ex，根據(jù)圖1求出試液中Pb2+的質(zhì)量濃度，進(jìn)而計(jì)算樣品中Pb2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖1 Pb2+的標(biāo)準(zhǔn)曲線(E-lgC關(guān)系曲線)Fig.1 The standard curve of Pb2+(relation curve of E-lgC)

2 結(jié)果與分析

2.1 微波消解參數(shù)設(shè)定

根據(jù)微波消解儀說明書的推薦，按表1參數(shù)消解樣品時(shí)，消解液澄清透明，效果理想。

2.2 電極轉(zhuǎn)換系數(shù)Kir

電極轉(zhuǎn)換系數(shù)是電極實(shí)際響應(yīng)斜率與理論響應(yīng)斜率的比值，是表征電極質(zhì)量的重要參數(shù)，其值越接近1，電極的信號(hào)響應(yīng)本領(lǐng)越強(qiáng)，質(zhì)量越好。試驗(yàn)測得所用鉛電極的斜率為29.449，按式(2)計(jì)算的電極轉(zhuǎn)換系數(shù)為99.56%，表明遵循能斯特響應(yīng)的性能良好。

Kir=(實(shí)際斜率/理論斜率×100%=(29.449/29.58)×100%=99.56%>90%。

(2)

2.3 pH值的影響

取7個(gè)小燒杯，分別加入100.00 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.10 mL、抗壞血酸3.00 mL、2.00 mL KNO3和5.00 mL水。用氫氧化鉀分別將溶液pH調(diào)節(jié)為3.00，3.50，4.00，4.50，5.00，5.50，6.00，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用對(duì)應(yīng)pH值的水定容，此為0.40 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)測定液，將清洗好的電極對(duì)和溫度傳感器插入，按測定方法測定，結(jié)果見表2。

表2 pH值的影響Table 2 The effect of pH value

由表2可知，當(dāng)溶液pH為4.00時(shí)所得結(jié)果的誤差最小。

2.4 緩沖溶液用量測定的影響

取7個(gè)小燒杯，各加100 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.10 mL、抗壞血酸3.00 mL、KNO32.00 mL和5.00 mL水，調(diào)節(jié)溶液pH為4.00后移至25 mL容量瓶中，依次加入0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，加水定容，此為0.400 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)待測液，按分析方法進(jìn)行測定，結(jié)果見表3。

表3 NaAc-HAc用量的影響Table 3 The effect of NaAc-HAc dosage

由表3可知，緩沖溶液NaHAc-HAc用量為3.00 mL時(shí)，所得結(jié)果的準(zhǔn)確度較高。

2.5 KNO3用量對(duì)Pb2+測定的影響

取7個(gè)燒杯，各加入100.00 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.10 mL、抗壞血酸3.00 mL，依次分別加入0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00 mL KNO3和5.00 mL水后調(diào)節(jié)溶液pH為4.00，加3.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液后移至25 mL容量瓶中定容，此即0.40 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)待測液。將電極對(duì)和溫度傳感器插入待測液中，按分析方法進(jìn)行測定，結(jié)果見表4。

表4 KNO3用量對(duì)測定結(jié)果的影響Table 4 The effect of KNO3 dosage on the determination results

由表4可知，加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑KNO3溶液2.00 mL時(shí)，所得結(jié)果最理想。

2.6 抗壞血酸用量對(duì)測定的影響

分別吸取100 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液0.10 mL于7個(gè)小燒杯中，分別加入0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00 mL抗壞血酸和2.00 mL KNO3、3.00 mL NaAc-HAc緩沖溶液，配成濃度為0.40 mg/L的Pb2+標(biāo)準(zhǔn)待測液，按照測定方法測定，結(jié)果見表5。

表5 抗壞血酸用量對(duì)測定結(jié)果的影響Table 5 The effect of ascorbic acid dosage on the determination results

由表5可知，抗壞血酸用量為3.00 mL時(shí)誤差最小，測定的準(zhǔn)確度最高。

2.7 檢出限與精密度

按照測定方法對(duì)0.016 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行11次平行測定，結(jié)果見表6。按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算鉛檢出限為0.0039 mg/L，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為8.1%。

表6 檢出限與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 6 Detection limit and relative standard deviation

2.8 對(duì)照測定結(jié)果

按測定方法對(duì)樣品進(jìn)行5次平行測定，同時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)照測定，檢驗(yàn)無可疑值后取平均值報(bào)告。在相同條件下，向試液中加入100.00 mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10.00 mL進(jìn)行5次加標(biāo)回收率試驗(yàn)，報(bào)告平均值，結(jié)果見表7。

表7 對(duì)照測定結(jié)果及平均加標(biāo)回收率Table 7 Determination results of comparative measurement and the average recoveries of standard addition

由表7可知，加標(biāo)回收率在96.0%～113%之間，鉛在辣椒不同組織中的含量分布為：辣椒梗>辣椒皮>辣椒籽。在置信度為95%時(shí)，經(jīng)F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)表明，濃度直讀法和標(biāo)準(zhǔn)曲線法不存在顯著的偶然誤差和系統(tǒng)誤差，濃度直讀法無需做標(biāo)準(zhǔn)曲線，更為直觀、簡便、快捷[11]。

3 結(jié)論

將微波快速消解技術(shù)與離子選擇性電極濃度直讀法結(jié)合，使各自的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮，該法無需繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，與國標(biāo)方法相比較，所用儀器小巧便攜，價(jià)格低廉，具有操作簡單、快速簡便的優(yōu)點(diǎn)，更適用于現(xiàn)場的快速檢測。

試驗(yàn)測得所用鉛選擇性電極的轉(zhuǎn)換系數(shù)為99.56%，性能良好。測定結(jié)果表明：花椒、紅甜椒、辣椒梗、皮和籽干基樣品中鉛含量分別為8.24，3.28 ，25.20，15.57，7.31 mg/kg，與標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)照，兩種方法不存在顯著性差異。

鉛在辣椒樣品中的分布為辣椒梗>辣椒皮>辣椒籽，且各樣品中鉛的含量均超過國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)香辛料類調(diào)味品的限量3.0 mg/kg[12]。造成嚴(yán)重超標(biāo)的原因還有待進(jìn)一步調(diào)查研究，可能與鄭州市近年來的環(huán)境污染密切相關(guān)，建議鄭州市民在日常生活中減少花椒、辣椒等調(diào)味品的用量，尤其要棄去辣椒梗后食用，盡量降低鉛對(duì)人體健康的影響。

[1]沈躍躍,羅芳林,邱賢穎,等.中藥中痕量鉛測定方法的研究進(jìn)展[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)),2017,53(3):366-372.

[2]祁嘉義.臨床元素化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000：182-187.

[3]GB 5009.12-2017，食品中鉛的測定[S].

[4]騰爽,高堯華.石墨爐原子吸收光譜法測定雞肉及其制品中的鉛、鎘含量[J].化學(xué)試劑,2016,38(12):1183-1186.

[5]程曉平,董方,趙艷霞,等.微波消解-原子吸收法測定辣條中鉛的含量[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2017,27(9):1244-1246.

[6]GB 5009.268-2016，食品中多元素的測定[S].

[7]鄭雅楠,樊明濤,郭松年,等.陜西花椒中有毒和必需金屬元素含量分析[J].中國調(diào)味品,2012,37(12):88-91.

[8]李宏,李潔,陳瑛.氫化物原子熒光光譜法測定牛奶中鉛的方法改進(jìn)與探討[J].中國乳業(yè)，2016(2)：63-67.

[9]賴亮陽,華永標(biāo),黃冬蘭,等.微波消解-ICP-AES法測定飼料中的鉛、鉻和砷[J].廣東化工,2016,43(1):124-125，144.

[10]李培,楊琰寧,謝云飛,等.差分脈沖伏安法檢測茶葉中痕量鉛的研究[J].食品工業(yè)科技,2015,36(23):300-305.

[11]華中師范大學(xué),東北師范大學(xué),陜西師范大學(xué),等.分析化學(xué)[M].北京：高等教育出版社,2011:92-96.

[12]GB 2762-2017，食品中污染物限量[S].