稀酸浸提水产品中重金属铜、铅和镉

汪 慧，江 涛，唐 勇，邹永德，江天久,

（1.暨南大学生命科学技术学院，广东 广州 510632；2.南海出入境检验检疫局检测中心，广东 佛山 528200）

对环境和食品中的重金属检测方法我国均有相关的国家标准，但这些传统的检测方法都存在样品处理耗时较长，需大型检测仪器和专业人员操作等问题[1-10]。酶联免疫法（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）检测技术因其高效灵敏、操作简便等特点[11-12]，已广泛应用于环境和医疗卫生等领域，免疫学检测重金属的方法正在不断开发完善中[13-14]。免疫学检测对试样有一定的要求，只能在液态环境中进行[15]。为满足本课题组已开发出的检测铜、铅和镉的试剂盒（条）[16-21]需要，研究稀酸浸提水产品重金属铜、铅、镉的方法，以利于ELISA检测技术在水产品重金属检验中的应用。稀酸浸提法具有快速高效、简单易行的特点，可作为传统样品前处理的辅助手段应用于样品的初筛，对快速检测环境和食品中的重金属污染物具有很高的应用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

近江牡蛎（Ostrea rivularis）、翡翠贻贝样品（Perna viridis）、基围虾（Metapenaeus ensi） 市售。

铅、铜、镉标准溶液（均为1 000 μg/mL） 国家标准物质中心；浓HNO3（优级纯）、浓H2SO4（优级纯）、浓HCl（优级纯）、氢氧化钠（分析纯） 天津化学试剂厂；实验用水均为二次蒸馏水。

1.2 仪器与设备

MDS-6微波消解仪 上海新仪微波化学科技有限公司；Optima 7000 DV电感耦合等离子体发射光谱仪 美国PE公司；AL104电子天平 瑞士Mettler-Toledo公司；5424R高速离心机 德国Eppendorf公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的制备

1.3.1.1 近江牡蛎样品的制备

选择100 只体质量相差±10%左右的近江牡蛎，清除附着物并洗刷干净，参照NY 5052—2001《无公害食品：海水养殖用水水质》和相关文献[22-24]报道，配制海水中重金属铜、铅、镉质量浓度分别为100、200、25 μg/L。室温条件下，将牡蛎置于上述海水的水池中暂养，期间不投饵，昼夜连续充气以保证水中溶氧充足。隔天换水并将死掉的牡蛎清出，暴露10 d后，从水池中取出牡蛎，去壳，取出软体组织并用滤纸将水吸净，搅拌机搅碎，装入聚乙烯袋中，－20 ℃保存。

1.3.1.2 翡翠贻贝样品的制备

选择200 只体质量相差±10%左右的翡翠贻贝，参照上述方法将其暴露于水池中暂养，7 d后取出，去壳，取出软体组织并用滤纸将水吸净，搅拌机搅碎，装入聚乙烯袋中，－20 ℃保存。

1.3.1.3 基围虾样品的制备

在玻璃缸中放入一定量自来水，爆气4 d后加入重金属污染液。据GB 11607—1987《渔业水质标准》及参考文献[25-26]配制水中重金属铜、铅和镉质量浓度分别为0.350、0.05、0.015 mg/L。选择100 只体质量相差±10%左右的基围虾放入上述缸中暂养，每天喂食两次，连续充气以保证水体溶氧充足。15 d后从水池中取出基围虾，取出软体组织并用滤纸将水吸净，搅拌机搅碎，装入聚乙烯袋中，－20 ℃保存。

1.3.2 微波消解样品前处理方法

取匀浆处理后的近江牡蛎、翡翠贻贝和基围虾组织4 份，每份0.5 g左右，分别置于高压消解罐内，加入5 mL浓HNO3，室温放置过夜后，放入微波消解炉内消解，消解条件（表1）所示，赶酸，定容至10 mL，电感耦合等离子体发射光谱（inductively coupled plasmaatomic emission spectrometer，ICP-AES）检测重金属的浓度。

1.3.3 稀酸浸提样品前处理法

取上述样品的匀浆组织各0.5 g，分置于50 mL的离心管中。加入稀酸（盐酸、硝酸和硫酸）5 mL，浸泡反应。设置酸浓度分别为0.1、0.5、1、2 mol/L和4 mol/L，反应时间分别为5、10 、15 、20 、25 min和30 min，反应温度分别为4、10、20、25、30、40、60 ℃和90 ℃。反应完毕后，将离心管在8 000 r/min离心10 min，取上清液，ICP检测上清液中铜、铅、镉的含量，确定最佳反应条件，每处理组3 个平行。

2 结果与分析

2.1 稀酸浸提条件

2.1.1 盐酸浸提条件

图1 盐酸浸提条件Fig.1 Effects of dilute HCl extraction conditions on the extraction efficiencies of three heavy metals

盐酸浸提近江牡蛎、翡翠贻贝和基尾虾中铜、铅和镉时，随着盐酸浓度的升高，浸提液中重金属的量也逐渐增加，当盐酸浓度为2 mol/L，3 种重金属的浸提量最大（图1a）；反应时间对盐酸浸提近江牡蛎和翡翠贻贝中的铜、铅、镉影响不大，当反应时间为10 min时，浸提基围虾中的铜、铅、镉达最大（图1b）；反应温度对盐酸浸提基围虾中的铜影响较大，但对浸提贝类中的重金属影响不大，当温度20 ℃时，3 种样品中的重金属浸提量均可达最大值，并在20～90℃的温度范围内基本不变（图1c）。因此，盐酸浸提水产品中重金属污染物条件应为浓度2 mol/L、反应时间10min、温度范围20～90 ℃。

2.1.2 硫酸浸提条件

硫酸浸提近江牡蛎、翡翠贻贝和基尾虾中铜、铅和镉时，随着硫酸浓度的增大，浸提量逐渐增加，当硫酸的浓度为2 mol/L，3 种重金属的浸提量达最大（图2a）；反应时间对硫酸浸提基围虾中的铜、铅、镉及近江牡蛎中的铜影响较大，当反应时间为15 min时，各样品的重金属浸提量达到最大（图2b）；反应温度对硫酸浸提翡翠贻贝中的镉和基围虾中的铜影响较大，对其他样品则影响不大，当温度为10 ℃时，3 种样品中的重金属浸提量均可达最大值，并且在10～90 ℃的范围内浸提液量基本不变（图2c）。硫酸的最适浸提条件为浓度2 mol/L、反应时间10 min、温度范围10～90 ℃。

图2 硫酸浸提条件Fig.2 Effects of dilute H2SO4 extraction conditions on the extraction efficiencies of three heavy metals

2.1.3 硝酸浸提条件

硝酸浸提近江牡蛎、翡翠贻贝和基尾虾中铜、铅、镉时，随着硝酸浓度的增大，浸提量逐渐增加，当硝酸的浓度为2 mol/L，3 种重金属的浸提量达最大（图3a）；反应时间对硝酸浸提近江牡蛎中的铜和镉、基围虾中的铅和翡翠贻贝中的镉影响较大，当反应时间为15min时，各样品的重金属浸提量达到最大（图3b）；反应温度对硝酸浸提近江牡蛎和基围虾中的铜及翡翠贻贝中的镉影响较大，对其他样品则影响不大，当反应温度为10 ℃时，3 种样品中的重金属浸提量均可达最大，并且在10～90 ℃的温度范围内基本不变（图3c）。硝酸的浸提条件为浓度2 mol/L、反应时间15 min、温度范围10～90 ℃。

图3 硝酸浸提条件Fig.3 Effects of dilute HNO3 extraction conditions on the extraction efficiencies of three heavy metals

2.2 稀酸浸提法与微波消解法比较

分别用上述稀酸浸提和微波消解法，提取上述水产品中的重金属铜、铅和镉，ICP-AES检测，统计两种提取法的检测结果及比值（表2）。

表2 重金属不同提取方法的比较Table 2 Comparisons of different extraction methods

我国食品安全标准对水产品中的铜、铅、镉金属离子限定值10－6数量级，而ELISA对其的检测限可达10－9数量级，故作为一种用于现场或室内样品快速扫描的样品前处理技术，如果其处理效果与微波消解法相比，能为后者的60%以上即可满足检测的实际需要。由表2可知，对近江牡蛎而言，稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸对近江牡蛎中的铜、铅、镉的浸提液浓度与微波消解法的比值都能达到80%，基本可以代替传统的微波消解法。同样与微波消解相比，稀盐酸浸提基围虾中的铜和镉的比值分别为51.18%、53.25%，稀硫酸浸提翡翠贻贝中的铅和基围虾中的铜的比值分别为52.63%、54.03%，而稀硝酸的比值均能达到60%，故稀硝酸的浸提效果要比稀盐酸和稀硫酸的好。

2.3 加标回收率

采用加标回收验证的方法证明稀酸浸提法的可行性。表3显示，微波消解法处理水产品中重金属铜、铅、镉的加标回收率为93%～118%，稀盐酸浸提法的加标回收率为69%～97%，比微波消解法的低；稀硫酸浸提法的加标回收率为97%～116%，比国标法的稍高；稀硝酸浸提法的加标回收率为98%～111%，比微波消解法的加标回收率相当。稀盐酸浸提法低，可能是因为盐酸的挥发性比较强的原因，稀硝酸和稀硫酸的结果可靠，采用国标法提取蛋白质类食品中的重金属，易使重金属元素损失，使测定结果偏小，而且微波消解中使用了浓酸，浓酸的纯度对空白值的影响很大，直接影响到测定结果的准确度，所以稀硝酸和稀硫酸浸提法不仅可行而且具有简便、快速的优势。

这是因为我国北方地区冬季室外温度通常可以达到零下，室内由于使用火炉、暖气等，则温度一般会在20℃左右。内外较大的温度差异，导致建筑在使用过程中，冷空气、热空气一旦相遇，就很容易形成一些吸附在墙体表面的水雾。

表3 微波消解法与稀酸浸提法的加标回收率Table 3 Comparison of the spiked recoveries of three heavy metals with microwave digestion and dilute acid extraction methods

2.4 镉的稀酸浸提液ICP-AES与ELISA检测结果比较

图4 镉的稀酸浸提-ICP-AES检测法与稀酸浸提-ELISA检测法测定结果比较Fig.4 Comparisons of the results obtained by dilute acid extraction combined with ICP-AES or ELISA for Cd concentrations

将水产品中镉的稀硝酸浸提液离心后，用微量的NaOH将pH值调至6，分别用ICP-AES法和ELISA法测定，并进行比较。图4表明，两种方法的检测结果具有显著的相关性（P＜0.01），回归方程为：y=1.020 6x＋0.002 1（R2=0.983 3）。由此说明，在ELISA法检测水产品中重金属时，稀酸浸提法完全可以达到其对样品前处理的要求。

3 结 论

3.1 稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸浸提水产中的重金属铜、铅、镉的浸提条件相似，最佳浸提浓度均为2 mol/L，反应时间分别为10、10、15 min，浸提温度分别为20～90、10～90、10～90 ℃。浸提所用的酸浓度低，浸提时间短，只需十几分钟，浸提温度范围宽，适于现场检测。

3.2 与微波消解样品前处理的结果比较，稀硝酸的浸提效果比稀盐酸和稀硫酸的好，通过加标回收率进一步验证，稀盐酸浸提法可行性不高，而稀硫酸和稀硝酸浸提法可行性较高。

3.3 ICP-AES和ELISA对浸提液中镉浓度的检测结果线性相关性良好，在ELISA法检测水产品中重金属时，稀酸浸提法完全可以达到其对样品前处理的要求。

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