原子吸收法測定大米中鎘含量的不同前處理方法研究

袁邦群 黃漓濱 胡錚瑢 陳啟洪

近些年來，隨著生活水平的日漸提高，人們對于食品安全的重視程度上升至全新的高度，在這樣的背景下，大米中鎘含量的安全問題也得到了業(yè)界廣泛的關(guān)注。但從目前來看，在實(shí)際應(yīng)用石墨爐原子吸收法測定大米中鎘含量時(shí)，各種前處理方法都存在著一定的不利因素，有必要對其展開深層次的探索。

一、研究背景

糧食是人們賴以生存的基礎(chǔ)，為人們的生存活動(dòng)提供最為基本的能量。同時(shí)，糧食作為一種重要的戰(zhàn)略物資，同國家社會(huì)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間有著密不可分的聯(lián)系。我國是全世界范圍內(nèi)最大的糧食生產(chǎn)國，也是最大的消費(fèi)國，我國人口中有60%以上食用大米，對于大米的安全問題也非常關(guān)注，特別是大米中所含有的鎘、汞、砷以及鉛等重金屬超標(biāo)以及污染問題。

從目前來看，在對鎘進(jìn)行檢測時(shí)通常會(huì)采用比色法、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法等，其中，石墨爐原子吸收光譜法有著較多的應(yīng)用優(yōu)勢，例如操作簡便、靈敏度較高、試劑用量較小等，并憑借著上述優(yōu)勢而得到了極為廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用石墨爐原子吸收法測定大米中鎘含量時(shí)，最為關(guān)鍵的部分在于樣品的前處理，本文對各種前處理方法的差異性以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。

二、石墨爐原子吸收法測定大米中鎘含量的各種前處理方法分析

1.干灰化法。干灰化法是在石墨爐原子吸收法測定大米中鎘含量中較常應(yīng)用的一種前處理方法，主要是通過高溫使得樣品能夠分解，再用低溫使樣品逐漸炭化，直到炭化到無煙的狀態(tài)，便可以將其放置在高溫環(huán)境中進(jìn)行高溫焙燒，直到完全形成被測物殘?jiān)臍埩簟２捎酶苫一ㄟM(jìn)行前處理的優(yōu)勢較多，比如操作方法相對簡單，能夠?qū)τ袡C(jī)物產(chǎn)生較為徹底的破壞作用，在應(yīng)用過程中不會(huì)產(chǎn)生大量用酸的問題，能夠有效減少酸所造成的負(fù)面干擾。但該方法也有著一定的缺點(diǎn)，比如無法用于檢測不易揮發(fā)的元素，通常會(huì)將此方法應(yīng)用于含有較高糖類和脂肪等有機(jī)物的樣品當(dāng)中。相關(guān)研究人員采用石墨爐原子吸收光譜法對大米中的鎘進(jìn)行檢測時(shí)，便在前處理的過程中使用了干灰化法，最終結(jié)果表明，相對于濕法消解的方法來說，干灰化法所得到的結(jié)果精確性更高。所以，當(dāng)工作人員面臨消解難度高并且樣品數(shù)量有限的情況時(shí)，可以在前處理中加強(qiáng)對于干灰化法的應(yīng)用。

2.濕法消解法。濕法消解法也是石墨爐原子吸收法測定大米中鎘含量的前處理方法中至關(guān)重要的組成部分，主要是在特定的溫度狀態(tài)下，在強(qiáng)酸環(huán)境中通過化學(xué)反應(yīng)促使樣品分解，直到溶液中的測定組分呈現(xiàn)出液態(tài)的形式。該方法在應(yīng)用的過程中最為突出的優(yōu)勢便是效率相對較高，能夠?qū)Υ罅繕悠氛归_同時(shí)的批量處理工作；而其局限性則在于，在實(shí)際進(jìn)行消解的過程中會(huì)涉及到對于大量試劑的應(yīng)用，消解階段基本都會(huì)處在一個(gè)敞開的空間當(dāng)中，部分待測組分有極大的可能會(huì)出現(xiàn)部分揮發(fā)。相關(guān)研究人員采用濕法消解法展開對于大米中鎘含量測定的前處理工作，并在實(shí)踐過程中對其回收率、重復(fù)性以及最佳測定時(shí)間進(jìn)行逐步的摸索，最終得出結(jié)論：大米的質(zhì)量是1g，消解試劑是20mL硝酸，其最佳的消解時(shí)間應(yīng)維持在12-13小時(shí)范圍內(nèi)。部分專家針對湖北省武漢市大米鎘含量測定分析的過程中便使用了濕法消解法作為前處理方法，最終實(shí)現(xiàn)了對于大米中鎘含量的精密度、回收率、重復(fù)性以及檢出限的精確測定，并在實(shí)踐過程中得出了更加高質(zhì)量的消解條件：大米的質(zhì)量是1g，使用2mL過氧化氫和10mL硝酸作為消解試劑，最佳的消解時(shí)間設(shè)定為12小時(shí)，測得鎘含量的檢出限以及加標(biāo)回收率分別為0.051μg/kg以及98.85%。

3.直接提取法。作為一種測定大米中鎘含量的前處理方法，直接提取法具有操作簡便、耗時(shí)較短的優(yōu)勢。該方法主要是在部分試劑本身溶解度以及強(qiáng)極性等物理特性的基礎(chǔ)上，采用簡單的加熱等處理措施，促使被測組分完全溶解分散。直接提取法的應(yīng)用不會(huì)涉及到對于大量試劑的應(yīng)用，產(chǎn)生的污染也較少。吳云釗等在應(yīng)用直接提取法展開前處理工作的過程中，將0.5mL硝酸加入到所測樣品當(dāng)中，搖勻后對其進(jìn)行加熱使其消解，待到冷卻后便可以將一定量的0.1%曲拉通溶液加入其中直接提取進(jìn)行檢測。還有部分專家采用0.5%硝酸與0.1%曲拉通混合液對粉碎的大米進(jìn)行提取、稀釋定容并開展相應(yīng)的搖勻測試工作，與此同時(shí)，專家還在其中加入了碳酸二氫銨+硝酸鎂作為基體改進(jìn)劑，采用一步灰化，最終得出鎘的線性濃度基本上維持在0-2.0μg/L范圍之內(nèi)，其相關(guān)系數(shù)是0.9997，檢出限是0.025μg/L，RSD以及基表回收率分別為1.78%和114.7%。但從目前來看，在石墨爐原子吸收光譜法對大米中鎘含量進(jìn)行測定的前處理過程中，應(yīng)用直接提取法還存在一定的局限性，需要在逐漸探索中展開優(yōu)化和完善工作。

4.微波消解法。微波消解法其實(shí)是一種“內(nèi)加熱”的消解方法，主要是在微波爐特定的溶樣罐當(dāng)中進(jìn)行試樣的放置，并使用微波輻射對樣品進(jìn)行加熱分解，按照相應(yīng)的程序?qū)θ軜舆M(jìn)行合理控制。微波為2450MHz，分子每秒鐘都會(huì)變換方向2.45×109次，并在來回轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中同周邊的分子之間展開相互的摩擦和碰撞，這將使得分子的總能量在原有的基礎(chǔ)上得到增加，進(jìn)而大幅度實(shí)現(xiàn)試樣本身溫度的增加。與此同時(shí)，試樣中所包含的各種水合離子等帶電粒子處在交變的電磁場當(dāng)中，受到電場力的作用會(huì)出現(xiàn)來回遷移移動(dòng)的現(xiàn)象，還會(huì)同鄰近分子之間產(chǎn)生撞擊，進(jìn)而在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加試樣本身的溫度。微波消解法的靈活應(yīng)用可以切實(shí)保障試樣受熱的均勻性和效率，有效縮短消解時(shí)間，不過該方法在應(yīng)用的過程中涉及到相對較高的價(jià)格成本投入。

相關(guān)研究人員在使用石墨爐原子吸收光譜法對大米中鎘含量進(jìn)行測定時(shí)，大多會(huì)使用微波消解法展開相應(yīng)的前處理工作，并針對不同原子化以及灰化溫度所對吸光度所造成的影響展開深入的比較分析。在回收率試驗(yàn)過程中，大米樣品稱樣量為0.5克，其定容體積是25mL，并在757μg/kg的加標(biāo)濃度下展開回收率試驗(yàn)，具體結(jié)果如表1所示。

綜上所述，合理選用前處理消解方法，能夠在極大程度上影響大米中鎘含量測定的結(jié)果，所以相關(guān)研究人員要綜合考慮各方面的影響因素，結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的前處理方法，以便為檢測結(jié)果精確度和可靠性的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者簡介：袁邦群（1981.09-），男，漢族，湖南洞口，碩士，工程師，婁底市食品藥品檢驗(yàn)檢測所；研究方向：食品檢測。