■高向陽

(鄭州科技學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院 鄭州市食品安全快速檢測重點實驗室，河南鄭州450064)

鎘是僅次于黃曲霉毒素和砷的污染物，對腎、肺、肝、腦、骨髓及血液系統(tǒng)均可產(chǎn)生毒性，還具有致癌、致畸、致突變作用[1]，半衰期為7～30 年，主要通過飼料、食物鏈和水進(jìn)入人體[2-3]，并可在體內(nèi)蓄積50年之久，威脅到人體健康和生命安全。因此，建立一種快速檢測鎘的新方法，對保障飼料安全和人類健康有十分重要的現(xiàn)實意義。目前，檢測鎘的主要方法有原子吸收光譜法[4-6]、等離子體質(zhì)譜法[7]、共振散射光譜法[8-9]、免疫學(xué)檢測法[10]、原子熒光光譜法[11]等。這些方法所用儀器貴重，維護(hù)成本高，需用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量，無法實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品試液的同步分析，存在一定的方法誤差和作圖誤差，且工作曲線需要時常進(jìn)行校正，給工作帶來極大不便。

流動注射化學(xué)發(fā)光分析具有精密度好、靈敏度高、設(shè)備簡單、操作簡便的優(yōu)點，差異加標(biāo)法實現(xiàn)了被測定試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液同背景同體系的同時同步測定，無需繪制工作曲線和測定空白溶液[12]，本文將鎘離子對魯米諾-高錳酸鉀化學(xué)發(fā)光體系的后化學(xué)發(fā)光效應(yīng)[13]和差異加標(biāo)法結(jié)合，建立一種成本低廉、操作簡單，快速測定飼料中鎘的化學(xué)發(fā)光新體系，有一定的推廣應(yīng)用價值。

1 材料和試劑

1.1 實驗材料

仔豬前期濃縮飼料29C（編號1713054）；哺乳母豬復(fù)合預(yù)混合飼料（編號1713062）；產(chǎn)蛋后備雞前期配合飼料（1713036）；河南安必諾檢測技術(shù)有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

IFFM-E 型流動注射化學(xué)發(fā)光分析儀，西安瑞邁電子科技有限公司；FA2004A 電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；MDS-6型微波消解-萃取儀，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；PXSJ-216型離子分析儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；KDY-08C(B-Ⅱ)溫控消化爐，上海瑞正儀器設(shè)備有限公司。

1.3 主要試劑

魯米諾，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；高錳酸鉀，天津市化學(xué)試劑三廠；硝酸、氫氧化鈉，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；硝酸鎘，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；H2O2、鹽酸，鄭州派尼化學(xué)試劑廠；試劑均為分析純。玻璃儀器用體積分?jǐn)?shù)20%硝酸浸泡后用水洗凈待用；所用水為怡寶純凈水（電導(dǎo)率為2.18 μs/cm）。

112.4 mg/l鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取0.023 64 g硝酸鎘，用水溶解、定容為100 ml，用時逐級稀釋到所需濃度。

2.0×10-2mol/l高錳酸鉀溶液：準(zhǔn)確稱取3.160 6 g高錳酸鉀用水溶解、定容為1 000 ml，用時再逐級稀釋到所需濃度。

1.0×10-2mol/l魯米諾溶液：準(zhǔn)確稱0.443 0 g魯米諾，用1.0×10-2mol/l 氫氧化鈉溶液溶解、并定容至250 ml 棕色容量瓶中，避光保存一周后，逐級稀釋到所需濃度。

1.4 實驗方法

樣品于80 ℃烘至恒質(zhì)量，冷至室溫，稱取0.500 0 g（稱準(zhǔn)至0.000 1 g）于消解罐中，加6 ml 硝酸、4 ml H2O2，密封后放入MDS-6微波消解儀中，按表1程序消解后于電熱板上趕除過量酸至溶液澄清。冷至室溫，定量移至燒杯中調(diào)節(jié)pH值為5后，定容至25 ml容量瓶中，此為樣品定容試液。吸取該試液5.00 ml兩份分置于25 ml容量瓶中，一份加入1.124 μg/l的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00 ml，另一份加2.00 ml，用pH 值5 的稀鹽酸定容、混勻，此為分析用試液。在光電倍增管負(fù)高壓為600 V、增益1 條件下，按圖1 流程和表2 參數(shù)進(jìn)行差異加標(biāo)法測定。

表1 微波消解程序

圖1 流動注射化學(xué)發(fā)光法流程示意圖

表2 化學(xué)發(fā)光儀工作參數(shù)的設(shè)定

圖1 為流動注射化學(xué)發(fā)光法流程示意圖，Sa、R1、R2三條流通管按照順序連接儀器，先打開R1和R2，將魯米諾與高錳酸鉀溶液經(jīng)三通充分混合，基線穩(wěn)定后，將Sa流通管插入鎘分析用試液中測定，記錄相對化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度I[14]。

由于一定條件下，體系的相對化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度I 與鎘的質(zhì)量濃度ρ呈正比，因此，I1=K(ρx+ρs1)，I2=K(ρx+ρs2)，其中，儀器常數(shù)K 相同，所以，鎘的質(zhì)量濃度ρx按（1）式計算：

式中：I1、I2——分別為鎘加標(biāo)1.00、2.00 ml 后，分析用試液的相對化學(xué)發(fā)光值；

ρx——分析用試液中鎘的質(zhì)量濃度(μg/ml)；

ρs1、ρs2——分別為兩個分析用試液中鎘因加標(biāo)增加的質(zhì)量濃度(μg/ml)。

按（2）式計算干基樣品中鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

式中：ω——樣品中鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(μg/g)；

25——定容液的體積(ml)；

5——所取樣品定容試液的體積(ml)；

m——稱取干基樣品的質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測定原理

Luminol-KMnO4體系在堿性條件下有很強(qiáng)的自身發(fā)光信號，將鎘離子注入到Luminol-KMnO4溶液后，又產(chǎn)生了后化學(xué)發(fā)光效應(yīng)，后化學(xué)發(fā)光的相對強(qiáng)度與鎘的濃度成正比[13]，基于此原理，實現(xiàn)了鎘的差異加標(biāo)法檢測。

2.2 消解液用量及消解程序

準(zhǔn)確稱取0.500 0 g樣品于微波消解罐中，按表3進(jìn)行消解，結(jié)果表明，硝酸用量為6 ml，H2O2用量為4 ml時，按表1梯度升溫消解程序，消解效果良好。

表3 消解液用量的優(yōu)化

2.3 魯米諾濃度的影響

高錳酸鉀5×10-6mol/l，魯米諾溶液為5×10-6～5.0×10-5mol/l，負(fù)高壓600 V 時，對1.124 mg/l 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，結(jié)果表明，魯米諾為4×10-5mol/l時，相對發(fā)光強(qiáng)度較大，靈敏度較高。

2.4 氫氧化鈉和高錳酸鉀濃度影響

固定魯米諾和高錳酸鉀濃度分別為4×10-5mol/l和5×10-6mol/l，NaOH為0.04～0.14 mol/l，對1.124 mg/l鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，結(jié)果表明，NaOH 為0.10 mol/l時相對發(fā)光強(qiáng)度最大，即魯米諾在0.1 mol/l的氫氧化鈉溶液中發(fā)光效率最佳。

魯米諾和氫氧化鈉濃度分別為4×10-5mol/l 和0.10 mol/l，高 錳 酸 鉀 為1×10-6～7×10-6mol/l，對1.124 mg/l 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液測定表明，KMnO4為5×10-6mol/l時，相對發(fā)光強(qiáng)度最大。

2.5 溶液pH的影響

魯米諾、氫氧化鈉和鎘濃度（此為硝酸鎘溶液的鎘離子濃度值）分別為4×10-5、0.10 mol/l和1.124 mg/l條件下，調(diào)節(jié)溶液pH為2.0～7.0，按1.4方法進(jìn)行測定，結(jié)果如圖2。

結(jié)果表明，溶液pH值為5.0時，體系發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。

2.6 鎘標(biāo)液的加標(biāo)濃度

以仔豬前期濃縮飼料29C為樣品，魯米諾濃度為4×10-5mol/l，高錳酸鉀濃度為5×10-6mol/l，負(fù)高壓600 V，對1.124～11.24 mg/l濃度范圍的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液和該樣品分析液按1.4步驟比較測定，結(jié)果表明：樣品的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與1.124 μg/l 鎘標(biāo)準(zhǔn)液的發(fā)光值相當(dāng)，所以確定鎘的加標(biāo)濃度為1.124 μg/l。

圖2 鎘溶液pH值對相對發(fā)光強(qiáng)度的影響

2.7 鎘標(biāo)液加標(biāo)體積的確定

移取5.00 ml仔豬前期濃縮飼料29C試液5份，分置于小燒杯中，分別加1.124 μg/l 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 ml，按1.4步驟調(diào)節(jié)pH 值5.0后，用pH值5.0的鹽酸溶液定容至25 ml進(jìn)行測定并計算鎘的質(zhì)量濃度，結(jié)果如表4。

表4 分析液的測定結(jié)果

由表4可知，樣品加標(biāo)為1.00、2.00 ml時，測得鎘的質(zhì)量濃度平均濃度一致，此為最佳差異加標(biāo)體積，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為4.1%。

2.8 樣品測定結(jié)果

按照1.4 步驟進(jìn)行差異加標(biāo)測定和計算，各進(jìn)行3次平行測定，結(jié)果如表5。

表5 飼料樣品測定結(jié)果

結(jié)果顯示，仔豬前期濃縮飼料29C、哺乳母豬復(fù)合預(yù)混合飼料、產(chǎn)蛋后備雞前期配合飼料樣品的鎘的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.295 6、0.657 0、0.056 0 μg/g。

2.9 加標(biāo)回收率

以豬飼料為樣品，選擇加標(biāo)量為0.05、0.75 μg/g和1.00 μg/g，按1.4方法進(jìn)行加標(biāo)回收率實驗，結(jié)果如表6。由表6 知，豬飼料用化學(xué)發(fā)光差異加標(biāo)法測定的平均回收率為98.28%、99.86%。

表6 加標(biāo)回收率

2.10 干擾離子影響

最佳實驗條件下考察了一些常見物質(zhì)對檢測體系的干擾，若干擾水平在±5%以內(nèi)，則視為該離子對鎘離子測定不產(chǎn)生干擾。實驗結(jié)果表明，對于1.124 μg/l鎘離子，1 000倍的Na+、K+、Cl-，100倍SO42-，50倍SiO32-不產(chǎn)生干擾。

2.11 檢出限與定量限

在最佳的魯米諾濃度為4×10-5mol/l，高錳酸鉀濃度為5×10-6mol/l 實驗條件下，對濃度為1.124 μg/l 的鎘標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行11次平行測定，按3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算的檢出限為5.856 ng/l，按10 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算的定量限為19.52 ng/l。

3 結(jié)論

差異加標(biāo)法在相同試液背景下加入不同量的標(biāo)準(zhǔn)液后進(jìn)行測定，有效扣除了背景影響，消除了體系可能存在的副反應(yīng)干擾。方法快速準(zhǔn)確、成本較低，不用繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和測定空白溶液，大大提高工作效率，適用于基體較為復(fù)雜樣品中鎘的測定。用該法測得仔豬前期濃縮飼料29C、哺乳母豬復(fù)合預(yù)混合飼料、產(chǎn)蛋后備雞前期配合飼料中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.295 6、0.657 0、0.056 0 μg/g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 13078—2017 飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[15]要求，加標(biāo)回收率大于98%，平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.1%，該法不需要繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和測定空白溶液，快速簡便，成本低廉，為飼料和食品中鎘的測定提供了一種新型的檢測技術(shù)，具有一定的創(chuàng)新意義和應(yīng)用價值。