影响石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铅的因素及控制措施

2022-03-18赵晶田丹阳李雪雪赵阿璇

食品安全导刊 2022年2期

赵晶田丹阳李雪雪赵阿璇

摘要：本文主要依据GB 5009.12—2017中的第一法石墨炉原子吸收光谱法测定食品中的铅的含量，从试样制备、样品前处理、试剂及水、器皿及测量环节5个方面，分析影响铅测定结果的因素，并阐述控制措施，旨在提高食品中铅测定的准确性，为相关人员提供技术参考。

关键词：食品;铅;石墨炉原子吸收分光光谱法

Factors Affecting the Determination of Lead in Food by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry and Control Measures

ZHAO Jing， TIAN Danyang， LI Xuexue， ZHAO Axuan

（Xianyang Center for Food and Drug Control， Xianyang 712000， China）

Abstract： This paper mainly measures the content of lead in food according to the first method of graphite furnace atomic absorption spectroscopy in GB 5009.12—2017， analyzes the factors affecting the lead measurement results from five aspects of sample preparation， sample pretreatment， reagent， water， utensils and measurement links， and expounds the control measures， aiming to improve the accuracy of lead measurement in food and provide technical reference for relevant personnel.

Keywords： food; Pb; graphite furnace atomic absorption spectrometry

鉛是一种多亲和性重金属元素，工业污染、汽车废气等导致铅元素富集在环境中，通过原料循环或在加工过程中污染食品，并随食物链进入人体。铅在体内蓄积且不易排出，主要损害人体神经、血液、消化和免疫系统，使肌体抵抗力下降[1]。因此检测食品中的铅含量、筛查控制铅污染风险食品，对保障人们“舌尖上的安全”至关重要。石墨炉原子吸收光谱法具有灵敏度、准确度高，操作简便等优点，常用于痕量金属元素的分析，GB 5009.12—2017第一法即采用石墨炉原子吸收光谱法测定食品中的铅含量[2]。

1 影响铅测量准确度的因素及控制措施

1.1 试样制备

GB 2762—2017要求测定样品可食部分的污染物限量，因此样品制备时应去除杂质及非食用部分。分析试样制备过程中影响结果的因素为以下几方面。①样品是否受到污染。GB 5009.12—2017提出了不同类别食品的试样制备要求。以蔬菜水果为例，要求样品洗净、晾干，取可食部分制成匀浆，其目的是避免土壤、杂质造成污染[2]。匀浆、粉碎等过程中应有效避免设备清理不彻底或金属材质设备带入的污染，铅含量较高的样品和铅含量较低的样品处理时应分开，避免样品间的污染。②样品是否具有代表性。同批次样品、用一样品不同部位铅含量可能有所区别，采样要有代表性，样品制备时应保证足够细碎并充分混匀。

1.2 样品前处理方式

试样需经消解从而破坏有机物、溶解颗粒物，将各价态待测元素氧化成单一高价态或易于分离的无机化合物，分解干扰物质、消除基体干扰，转化为澄清透明的液体以便于上机测定。常用的消解方法有干法消解、湿法消解、微波消解和压力罐消解等，其各有利弊。干法消解添加试剂少、灰化彻底，但时间长、步骤烦琐和需要较高的温度条件，易导致待测元素挥发损失，适合铬、镍等高沸点元素。湿法消解效果较好、操作便捷，但消解时间长，加之多种试剂及玻璃器皿对金属的吸附和解吸作用，易导致空白值偏高。微波消解溶解迅速高效、试剂用量少，消解罐的高度密闭性可有效避免元素的挥发损失及样品污染，设备自动化程度较高易于操作。但消解罐容积有限导致样品取量较少，取样不均匀会增加测量结果偏差，且设备价格较高。压力罐消解能有效减少挥发性元素的损失，酸液用量少，设备要求简便、成本低，但存在部分样品消解效果差、用时长等缺点，并且压力消解罐使用所需力度大、存在一定的安全隐患[3]。张宏康等[4]研究了微波消解、干法消化、湿法消解3种前处理方法测定分析影响食品中铅含量的因素，并得出消解方式对实验结果无明显影响的结论。胡曙光等[5]对比了不同消解方式的特点并研究了不同试剂体系对消解结果的影响。在进行食品中铅的测定时可以根据样品特点、检测时效及实验室条件选择合适的消解方式及试剂体系，从而提升消解效率，有效避免铅元素损失。

1.3 试剂及水

空白值是影响铅测定结果的关键控制点，而试剂、实验用水是造成空白值较高的主要原因。

GB 5009.12—2017第一法涉及试剂为硝酸、高氯酸、基体改良剂，要求试剂为优级纯，用水为二级水[2]。

1.3.1 酸液

硝酸、高氯酸作为强氧化剂，在试样消解过程中发挥关键作用，稀硝酸溶液作为溶解介质可有效降低待测试样溶液中基质的干扰而提高检测灵敏度。GB 5009.12—2017中要求用5%的硝酸溶液配制系列标准溶液，硝酸纯度会影响空白值。若试剂空白吸光度过大，尤其是接近低浓度标准溶液点或待测样吸光度值时，将对检测准确度造成干扰。建议实验室制定硝酸试剂验收程序，通过比较吸光度值、了解硝酸生产工艺（选择金属污染较少的生产工艺）、试剂验证等方式，合理选择纯度高、空白吸收值较低的酸试剂。

1.3.2 基体改进剂

若食品成分复杂，测定铅时常存在基质干扰，尤其是酱油、腌渍食品等高盐食品，钠盐带来的干扰超出了氘灯背景校正的范围。当样品中铅含量较低时，高盐背景吸收甚至会掩盖铅的响应值，对检测结果造成严重影响。石墨炉原子吸收光谱法测定铅时的干扰主要是光谱干扰和化学干扰，常利用塞曼效应背景校正法降低光谱干扰。化学干扰是由样品溶液中铅与其共存元素之间的化学反应引起的，可通过加入基体改进剂进行避免。此外，基体改进剂还具备避免待测元素在原子化阶段前损失、抑制电离干扰、消除双峰现象等功效。常用的基体改进剂有硝酸钯、磷酸铵、硝酸镁、磷酸二氢铵及抗坏血酸等[6]。GB 5009.12—2017中要求使用磷酸二氢铵-硝酸钯复合溶液作为基体改进剂，陈梦静等[7]探究了多种无机基体改进剂、有机基体改进剂及混合基体改进剂在降低干扰方面的作用。实验过程中，应当选择高纯度的基体改进剂，尽可能降低试剂空白吸光度值。当样品基质简单时考虑单一使用或不使用基体改进剂，但测量成分较复杂或含盐量较高的样品时，可使用混合基体改进剂以提升抗干扰效果，提升检测结果的准确性。

1.3.3 实验用水

实验用纯水应尽量现制现用，避免吸收空气中的挥发性组分和灰尘而对水源产生污染。实验室可以参考GB/T 6682—2008建立水质验证程序及方法，减少水质对空白值的影响，提高检验准确性。

1.4 器皿

玻璃对金属存在吸附和解吸作用，玻璃器皿可能与溶液中的金属元素发生反应导致空白值偏高[3]。玻璃器皿材料中通常含有铅、锰等重金属离子，易污染溶液。使用过的器皿可能会有铅残留，重复使用时会产生污染，应当将玻璃器皿及消解罐反复冲洗干净后，用20%的硝酸溶液浸泡24 h。张淑华等[8]用ICP-AES法探究了器皿及器皿酸液浸泡时间对铅测定空白值的影响，研究发现使用石英器皿时铅的空白值较使用玻璃器皿时明显降低，且用硝酸溶液浸泡器皿48 h时空白值最低。这一结论为空白值控制提供参考，实验室条件允许时，可选择石英器皿代替玻璃器皿，注意充分清洗器皿，必要时延长硝酸溶液浸泡时间，从而有效降低空白值。

1.5 测量环节

测量时进样是否充分、进样重现性是否良好、环境是否存在污染及原子化是否彻底等问题，直接影响铅测量结果。以岛津AA-6880原子吸收分光光度计为例，石墨炉法采用自动进样器进样，进样喷嘴位置调节是否合适是影响进样充分性及稳定性的关键。实验前应当将空心阴极灯充分预热、调试各部件确保仪器状态稳定，实验室温度湿度、洁净度均符合测量要求，并保证通风设备有效运作，及时排除石墨炉原子化过程产生的废气而降低污染。

原子化过程包括干燥、灰化、原子化及清扫4个阶段，其中灰化和原子化阶段尤为关键。灰化目的是破坏和挥发试样中的基体，减少共存物和背景吸收的干扰，将待测元素分离，最大程度去除杂质组分。灰化温度过低则背景过高干扰测量信号，过高则会导致铅损失，使测量结果偏低。原子化温度过低则原子化不完全导致信号峰拖尾，过高则峰形开叉。不同样品成分不同，灰化、原子化温度要求也有区别。实验过程中应针对不同类型样品优化灰化、原子化温度，在保证铅元素不损失的前提下，尽可能调高灰化温度，对比选择达到最大吸光度值时的最低原子化温度，在保证峰值灵敏度、重现性的基础上，达到延长石墨管寿命的效果[9]。付彤等[10]分析认为石墨炉铅原子化原理为氧化铅表面碳还原机制，石墨管提供还原物质碳，普通石墨管内表面粗糙，便于试样溶液分散铺开，与普通石墨管相比涂层石墨管更具优势。实验过程中建议选择普通石墨管，经济且原子化效果良好。此外，氩气保护气的纯度、供应量也是影响石墨管寿命的关键因素。

2 建议

为有效提升铅测量的准确性，提出以下建议。①细化实验过程，在试样制备、前处理、检测各环节全方位避免各类污染，选择高纯度试剂和实验用水，有效降低空白值，适时清理或者更换石墨管，避免残留污染。②结合实验室条件及样品特点选择合适的消解方式、消解试剂体系、基体改进剂，提升消解效率、避免元素挥发损失，有效降低背景干扰。③保证仪器稳定运作，注重仪器的维护保养，优化原子化各阶段升温程序，提升检测灵敏度。④加强监督控制。实验室可通过空白比对、加标回收、人员比对及质控样测定等形式监控检测结果的准确性。

3 结语

影响铅测量结果的关键点在于消解是否彻底、挥发损失、污染、空白值、原子化充分性及背景干扰等。操作者应从试样制备、消解方式选择、试剂、器皿及测量环节等方面综合考量，优化实验方法、加强关键环节控制、全方位提升检测结果的准确性，有效筛查铅污染高风险食品，为食品安全监管提供可靠的技术支撑。

参考文献

[1]盛强，熊升伟，姜涛，等.石墨炉原子吸收光谱法测定粮食中铅含量[J].粮油仓储科技通讯，2012，28（1）：45-46.

[2]国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准食品中铅的测定：GB 5009.12—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[3]胡庆兰，刘梦梦，张文静.原子吸收光谱法在食品金属元素检测中的应用[J].湖北第二师范学院学报，2018，35（8）：5.

[4]张宏康，王中瑗，黄育杭，等.不同前处理方法对石墨炉原子吸收光谱法检测食品中铅含量的影响[J].食品安全质量检测学报，2018，9（3）：547-551.

[5]胡曙光，苏祖俭，黄伟雄，等.食品中重金属元素痕量分析消解技术的进展与应用[J].食品安全质量检测学报，2014，5（5）：1270-1278.

[6]杨佳佳，孙海波，杨彦丽，等.高盐食品中铅测定方法的研究进展[J].食品安全质量检测学报，2016，7（4）：

1462-1467.

[7]陈梦静，李艳，吕晓峰，等.石墨炉原子吸收测定铅含量中基体改进剂研究综述[J].现代农业科技，2016（18）：265-267.

[8]張淑华，李变兰，吴惠慧，等.ICP-AES法测定人血清中的硒、锰、铅降低空白值方法的探讨[J].首都医科大学学报，2010，31（5）：668-670.