关于牛奶中重金属元素铅与铬检测方法的改进与探讨

文/贾 涛 方 芳 郑君杰 孙志伟 刘 钧 杨宝良 冯秀燕

（北京市饲料监察所）

关于牛奶中重金属元素铅与铬检测方法的改进与探讨

文/贾 涛 方 芳 郑君杰 孙志伟 刘 钧 杨宝良 冯秀燕

（北京市饲料监察所）

在检测牛奶中重金属元素铅与铬时，目前使用最普遍的方法为原子吸收-石墨炉法，GB 5009.12-2010《食品安全国家标准 食品中铅的测定》与GB 5009.123-2014《食品安全国家标准 食品中铬的测定》也规定了原子吸收-石墨炉的国标使用方法，但是在实际检测工作中还是有一些不太适宜之处，针对牛奶中重金属元素铅与铬的检测方法进行了一些改进，从基体改进剂与标准曲线的浓度范围进行讨论，并建议将铅元素标准曲线浓度范围改进为：0、2、4、8、12、16、20 ng/mL；将铬元素标准曲线浓度范围改进为：0、5、10、15、20、25 ng/mL。

牛奶；铅；铬；检测；改进

食品安全问题广泛受到国家与社会的关注，牛奶中重金属的含量也越来越受到重视，对牛奶中重金属元素铅与铬的检测，目前使用最普遍的是原子吸收-石墨炉法，但是在实际检测工作中还是有一些不太适宜之处。这对于检测体系与监督管理体系都有不利影响，本文结合食品安全指标限量标准与食品中重金属元素铅与铬的检测标准，并在具备充足的实际工作经验的基础上，提出对牛奶中重金属元素铅与铬的检测标准进行适当的改进，改进后的检测方法能够结合实际工作需求更为准确有效地测定出牛奶中重金属元素铅与铬的含量。

1 试验方法

1.1 方法原理

1.1.1 铅元素

以原子吸收-石墨炉法测定铅：试样经微波消解，赶酸定容后注入原子吸收-石墨炉中，在波长283.3 nm下，以标准曲线浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，在一定浓度范围内，其吸收值与溶液中铅含量成正比，与标准系列比较定量。

1.1.2 铬元素

以原子吸收-石墨炉法测定铬：试样经微波消解，赶酸定容后注入原子吸收石墨炉中，在波长357.9 nm下，以标准曲线浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，在一定浓度范围内，其吸收值与溶液中铬含量成正比，与标准系列比较定量。

1.2 试剂和材料

本试验所有用水均应符合GB/ T 6682-2008《分析实验室用水规格和试验方法》中规定的一级水要求。硝酸为光谱纯。过氧化氢为光谱纯。0.2%磷酸二氢铵溶液：称取磷酸二氢铵0.2 g，用一级水溶解定容至100 mL容量瓶中。

1.2.1 铅标准溶液

铅标准储备溶液（1 000 μg/ mL）：国家标准物质中心提供。

铅标准工作溶液（20 ng/ mL）：分多步逐级稀释，准确移取1 000 μg/mL铅标准储备溶液1.0 mL，用一级水定容至100 mL容量瓶中，此溶液浓度相当于10 μg/ mL；准确移取10 μg/mL铅标准溶液1.0 mL，用一级水定容至100 mL容量瓶中，此溶液浓度相当于100 ng/mL；准确移取100 ng/mL铅标准溶液20 mL，用一级水定容至100 mL容量瓶中，此溶液浓度相当于20 ng/mL。

1.2.2 铬标准溶液

铬标准储备溶液（100 μg/ mL）：国家标准物质中心提供。

铬标准工作溶液（25 ng/mL）：分多步逐级稀释，准确移取100 μg/mL铬标准储备溶液1.0 mL，用一级水定容至100 mL容量瓶中，此溶液浓度相当于1 μg/ mL；准确移取1 μg/mL铬标准溶液10 mL，用一级水定容至100 mL容量瓶中，此溶液浓度相当于100 ng/ mL；准确移取100 ng/mL铬标准溶液25 mL，用一级水定容至100 mL容量瓶中，此溶液浓度相当于25 ng/mL。

1.3 试验设备

电子天平（0.0001 g），原子吸收分光光度计（带石墨炉装置），微波消解仪（可控温），赶酸仪。

表1 微波消解程序

表2 铅元素自动稀释程序

表3 铅元素石墨炉升温程序

2 分析步骤

2.1 铅元素分析

2.1.1 样品处理

测定铅元素时，微波消解过程参照铬元素，定容体积为25 mL，其它参数条件不变。具体消解程序见表1。

2.1.2 上机检测

主标液：20 ng/mL铅标准工作溶液；

稀释剂：3.0%硝酸溶液；

基体改进剂：0.2%磷酸二氢铵溶液；

标准空白：一级水；

标准品及样品进针体积：20 μL；

基体改进剂进针体积：5 μL。

波长：283.3 nm；

背景较正：塞曼扣背景。

标准工作曲线绘制为仪器自动稀释，稀释程序见表2，石墨炉升温程序见表3。

2.2 铬元素分析

2.2.1 样品的处理

测定铬元素采用的是微波消解法：准确称取牛奶样品2 g，置于55 mL的微波消解管中，加入硝酸5 mL，充分摇匀，加入双氧水2 mL，再次充分摇匀，需要注意至少静置4 h。升温程序采用4 步阶梯升温，第一步5 min升至100 ℃，保持10 min；第二步5 min升至120 ℃，保持10 min；第三步5 min升温至150 ℃，保持10 min；第四步5 min升温至190 ℃，保持30 min。微波消解后样品需要赶酸，温度为120 ℃，需2 h左右，最终以样品溶液剩至2～3 mL为准。用一级水定容至50 mL容量瓶中，上机测定。

2.2.2 上机检测

主标液：25 ng/mL铬标准工作溶液；

稀释剂：3.0%硝酸溶液；

基体改进剂：0.2%磷酸二氢铵溶液；

标准空白：一级水；

标准品及样品进针体积：20 μL；

基体改进剂进针体积：5 μL；

波长：357.9 nm；

背景较正：塞曼扣背景。

标准工作曲线绘制为仪器自动稀释，稀释程序见表4，石墨炉升温程序见表5。

表4 铬元素自动稀释程序

表5 铬元素石墨炉升温程序

3 结果与讨论

3.1 标准曲线的绘制与选择

3.1.1 铅元素

GB 5009.12-2010《食品安全国家标准 食品中铅的测定》中规定，铅的标准曲线范围是0、10、20、40、60、80 ng/mL。但是此线性范围并不适用于牛奶检测工作，主要原因为铅元素在牛奶中的安全限量值为0.05 mg/kg，即50 μg/kg（GB 2762-2012 《食品安全国家标准 食品中污染物限量》）。以称取2 g样品定容至25 mL计，处理后的溶液浓度为4.0 ng/mL，而国家标准中铅的曲线第一点浓度即为10.0 ng/mL，对于检测的准确程度来讲，太靠近标准曲线的最低边缘与最高边缘，皆不理想。若将曲线线性范围定为0、2、4、8、12、16、20 ng/mL，定容体积为25 mL，则比最低曲线浓度为10 ng/ mL要相对于理想一些。

3.1.2 铬元素

用原子吸收石墨炉法检测牛奶中铬元素，建议曲线范围：0、5、10、15、20、25 ng/mL。铬在牛奶中的安全限量值为300 μg/kg （GB 2762-2012 《食品安全国家标准食品中污染物限量》），以称样2 g定容至50 mL计，其样品溶液浓度为12 ng/mL，靠近曲线中间点。

3.2 基体改进剂的改进

GB 5009.12-2010《食品安全国家标准 食品中铅的测定》中规定，基体改进剂浓度为20 g/L，即2.0%浓度。在实际工作中，此溶液浓度过大，对样品峰形有影响。具体原因分析为：铅标准曲线最高点为20 ng/mL，即0.02 ng/μL，若以2.0%浓度的磷酸二氢铵计，即每1 μL溶液中含磷酸二氢铵20 μg，以20 μg除以0.02 ng，其倍数为1 000 倍，即基体改进剂浓度为铅标准曲线浓度的1 000 倍。如此高的浓度倍数关系对实际工作中样品与添加样品的峰形有影响，故而将基体改进剂磷酸二氢铵浓度修改为0.2%，修改后对添加样品进行验证，发现能够有效改善峰形形状。

3.3 基体改进剂的选择

检测时添加基体改进剂是为了避免待测元素在原子化阶段前有损失，是提高读数稳定性、重现性的有效手段。用原子吸收-石墨炉法测定铅时，常用的基体改进剂为磷酸二氢铵、硝酸镁、硝酸钯，其中磷酸二氢铵可有效消除氯离子的干扰，在灰化阶段，磷酸二氢铵受热分解产生氢，氢与氯离子结合形成氯化氢挥发，从而减少铅与氯离子形成氯化物而产生损失。镁和钯则能够与铅形成牢固的共价键，从而能够承受更高的灰化温度，去除干扰。本文中采用的0.2%磷酸二氢铵，用量为每针5 μL，能够有效消除基体的干扰，具体见表6、表7，图1～3。通过表6与表7比较得出：加入基体改进剂后，峰面积值整体提高，同一浓度连续进5 针取平均值，其标准偏差有所下降，线性拟合提高。

表6 未加基体改进剂的标准曲线

表7 加入0.2%磷酸二氢铵基体改进剂的标准曲线

图1 未加基体改进剂的曲线图

图2 加入基体改进剂的曲线图

图3 加入基体改进剂的峰谱图

3.4 样品前处理的准备工作

玻璃器皿可用25%的硝酸溶液浸泡48 h，也可用10%的硝酸溶液煮玻璃器皿。用蒸馏水冲洗时要充分，避免污染，降低试剂空白值，提高检测时的稳定性。试验用水按照GB/T 6682-2008《分析实验室用水规格和试验方法》中规定的一级水，电阻值应达到18 M。试剂为飞世尔公司生产的质谱级的硝酸和质谱级的双氧水，这种试剂由于价格昂贵，一般放在冰箱中4 ℃避光保存。经过前期准备后，试剂空白在石墨炉上的吸光度值一般会小于0.01。

3.5 经验交流

在使用原子吸收-石墨炉法检测时，需要手动扣除空白，其试剂空白一般不超过0.02，当试剂空白超过0.02时，一是要考虑石墨炉是否被污染，二是石墨炉进样系统是否被污染，三是前处理所使用的容量瓶是否干净，四是试剂纯度是否达标，五是要考虑是否买到的是假试剂假品牌。在更换新的石墨管时，要对石墨管进行充分的优化处理，一般使用仪器自带的程序进行优化即可。对于高含量的样品与低含量的样品建议分开检测，如测完饲料样品时，一定要将仪器进行充分的清洗后再检测牛奶样品。

4 小结

GB 5009.12-2010《食品安全国家标准 食品中铅的测定》中第一法检测牛奶中铅元素时，标准曲线系列定为：0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0 ng/mL。GB 5009.123-2014《食品安全国家标准 食品中铬的测定》检测牛奶中铬元素时，标准曲线系列定为：0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0 ng/ mL。应用原子吸收-石墨炉法检测牛奶中重金属铅与铬时，将基体改进剂定为0.2%磷酸二氢铵。

2017-02-24）

贾涛（1981-），北京市饲料监察所，高级畜牧师，理化检验室检验员，质量监督员，从事饲料与生乳检测、调研及质量监督工作。