正交试验在石墨炉原子吸收法测定食用菌中铅的应用

2011-04-11简伟明李洁仪

绿色科技 2011年8期

简伟明，李崇，2，李洁仪

（1.广东粤微食用菌技术有限公司，广东广州510663；2.广东省微生物研究所，广东广州510070）

1 引言

铅是一种具有蓄积性、多亲和性的有害物质。对人体多种组织，如神经系统、消化系统和肾脏造成损害，并影响人体的免疫系统，使机体抵抗力下降［1］。食用菌生长对重金属不敏感，会通过生物作用和吸附作用吸收，以酶和细胞壁活性基团结合或改变重金属特性变为不溶物沉淀。食用菌被人所食用后，其中重金属进入人体消化系统后不能被排出，在人体的某些器官内蓄积造成慢性中毒，危害人体健康。因此应严格控制食用菌重金属含量指标。

目前食品中铅测定的国家标准方法是石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、比色法、氢化物原子荧光法和单扫描极谱法［2］。而石墨炉原子吸收光谱法具有灵敏度高、重现性好等优点，已成为重金属铅检测的一种重要方法。由于该法中灰化温度、原子化温度、基体改进剂的使用等因素相互影响，并影响最终检测结果。本文通过四因素三水平的正交试验，只用了9次试验就完成了理论上81次试验才能完成测试，得到了较满意的石墨炉原子吸收法测食用菌中铅的实验条件。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

日本日立Z－2700石墨炉原子吸收分光光度计，C型热解石墨管，铅空心阴极灯，EH－20B电热板，DGH－9123A型电热恒温鼓风干燥箱，高压消解罐；优级纯硝酸和30%过氧化氢，分析纯磷酸二氢铵、磷酸铵、抗坏血酸、硝酸镁，铅标准储备液（国家标准物质中心提供），试剂用水为去离子水；样品由广东粤微食用菌技术有限公司提供。

2.2 仪器工作条件

铅波长 283.3nm，狭缝 1.3nm，灯电流6.0mA，背景校正为塞曼效应，进样体积20μL，测定方式为峰高法，石墨炉升温程序见表1。

表1 石墨炉升温程序

2.3 样品消化

准确称取0.5g样品置聚四氟乙烯瓶中，加入5mL HNO3和3mL H2O2，摇匀后加盖密封，置于不锈钢套内拧紧，放置2～3h。放置150℃恒温干燥箱内保持3～4h，取出冷至室温，于电热板上赶酸，蒸至0.5～1.0mL后，取下冷却，定容至刻度。同时进行空白试验。

2.4 铅标准曲线绘制

准确吸取1mg／mL铅标准储备溶液，逐级稀释配制成100ng／mL铅标准工作液；吸取100ng／mL铅标准溶液0.00mL、2.00mL、5.00mL、10.0mL、15.0mL、20.0mL，置于100mL 容量瓶中，配制成0.00、2.00、5.00、10.0、15.0、20.0ng／mL的标准系列。

3 结果与讨论

3.1 正交表实验优化试验条件

石墨炉原子吸收光谱法测定食用菌铅的升温程序控制非常重要，其中石墨炉的灰化温度、原子化温度对测定灵敏度影响很大；同时，试验也发现基体改进剂浓度、种类及用量对测定结果有较大影响。肖艳玲［1］、王立［3］、孙翔［4］、王芬［5］等较全面探索了几种常用基体改进剂在石墨炉原子吸收法测定铅的应用，本文综合试验了文献报道中的磷酸二氢铵、磷酸铵、抗坏血酸、硝酸镁、磷酸二氢铵＋抗坏血酸混合、磷酸二氢铵＋硝酸镁混合等几种基体改进剂，并选取效果较好的磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢铵＋硝酸镁混合基体改进剂进行正交试验。由于灰化温度、原子化温度、基体改进剂种类及用量4个因素相互影响，相互制约，因此，本文选用L9（34）正交表进行试验，筛选最佳试验方案，见表2。

表2 L9（34）正交表实验方案及测定结果

由表2直接观察并不能得出哪些因素是影响吸光度值的主要因素，哪些是次要因素，因此本文对L9（34）正交试验进行直观分析，分析结果见表3。

表3 L9（34）正交试验直观分析表

由表3可见，极差灰化温度因素＞基体改进剂用量因素＞原子化温度因素＝基体改进剂种类因素，说明灰化温度对测定吸光度影响最大，其他因素对吸光度值影响较小。K最大值分别为K21＝0.064，K22＝0.063，K33＝0.063，K34＝0.064。即灰化温度600℃，原子化温度1 900℃，基体改进剂为磷酸二氢铵＋硝酸镁混合溶液，加入量10μL时，测定灵敏度最高。

3.2 线性范围与检出限

按正交试验优选出实验条件，对配制好的0.00、2.00、5.00、10.0、15.0、20.0ng／mLPb标准系列进行分析，并对其吸光值（y）与浓度（x）进行回归分析，得工作曲线回归方程：

说明铅浓度在0.00～20.0ng／mL范围内具有良好的线性关系。同时用试剂空白连续测定11次，以3倍空白值的标准偏差与标准曲线斜率的比值计算检出限，本方法检出限为0.24ng／mL。

3.3 精密度试验

按试验方法，对10ng／mL铅标准溶液连续进样11次，测得相对标准偏差为1.05%，重现性良好，符合实际测定要求。

3.4 回收率试验

取已知待测元素含量的黑木耳试样6份，进行3个浓度的铅含量加标回收率试验，每个浓度做2个平行。试验结果表明，铅的加标回收率95.5%～100.3%之间，结果见表4。

表4 回收试验结果

3.5 部分食用菌样品Pb含量测定

根据本试验建立的分析条件，对各地销售的紫芝、赤芝、灰树花、猴头菇、雪耳、茶树菇、杏鲍菇、黑木耳、毛木耳、滑菇、香菇、北虫草、竹荪、黑虎掌、牛肝菌等15种食用菌进行Pb含量分析，测定结果如表5。

4 结语

本方法采用高压消解法处理食用菌样品，通过四因素三水平正交试验优化了石墨炉原子吸收法测定食用菌中铅的实验条件，得到了良好的检出限、精密度和回收率，能满足实际检测要求。

就目前市场上销售的15种食用菌、34个样品的抽检发现，97%的食用菌铅含量小于2.0mg／kg。根据GB 7096－2003食用菌卫生标准［6］规定，食用菌类Pb≤2.0mg／kg。尽管本次抽检食用菌样品中只有一个批次的黑木耳Pb超出限量，但由于不同品种不同批次不同产地的食用菌中铅含量差异也较大，因此，有关部门还需加强对市售食用菌重金属的监控。