牛奶中铅的检测条件优化

李娇+白宏琦+黄丽娜

摘 要：目的是改变石墨炉-原子吸收分光光度计法检测牛奶中铅回收率偏低的现状。采用微波消解法处理样品，经稀释定容后，采用石墨炉-原子分光光度计检测牛奶中铅的含量，计算铅的回收率。工艺参数：特征波长283.3nm，灯电流7.0mA，狭缝宽度0.5nm，扣背景灯关闭的方式进行手动进样，进样量10μL，基体改进剂添加量5μL；改变样品的灰化温度、持续时间来优化铅的回收率。结果为铅的检测最佳工艺参数：干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s，原子化温度1900℃，持续5s。结论显示，在上述条件下，检测牛奶中的铅回收率为80%～120%，符合国家标准，也从一定程度上节约了实验成本。

关键词：牛奶 铅 石墨炉-原子吸收分光光度计法 检测

牛奶中含有丰富的营养成分，如脂肪、蛋白质、碳水化合物和微量元素等，能够满足人体对营养物质的需要。牛奶还含有人体必需的8种氨基酸，可供给优质蛋白。近几年，由于自然环境越来越差，土壤和地下水中的重金属不断富集，导致牛奶中重金属含量不断增加，尤其是重金属铅[1-2]。另外，牛奶在生产加工或贮藏运输过程中如果使用了含铅器皿，或使用了受铅污染的水源，也会导致牛奶中铅含量的升高，有时还会超过国家标准，危害人体健康[3]。

铅（Plumbum，Pb）在元素周期表中的序号（原子序数）是82，相对原子质量207.2，原子序数是所有稳定元素中最高的。铅是环境中最严重的污染物之一，其会在人体内积累，当达到一定量时，就会产生毒性，危害造血、神经和消化系统[4-5]。血铅是检验人体中铅含量的指标之一，人体接触过量的铅后，血铅值会升高[6]。

本实验采用石墨炉-原子吸收分光光度计法检测牛奶中铅的含量，该方法原理如下：试样经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，电热原子化后吸收283.3nm共振线，在一定浓度内，其吸收值与铅含量成正比，与标准系列比较定量[7]。本实验的目的是为了探索仪器条件对待测样组分中铅含量的影响，进一步提升牛奶中铅的回收率。

1 材料与方法

1.1 材料

纯牛奶：采购于某超市；GB W08619铅标准储备液（1000μg/mL）：中国计量科学研究院；硝酸（色谱纯）、磷酸氢二铵（色谱纯）：天津市福晨化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

SX2-12-30箱式电阻炉：上海福马实验设备有限公司；AA240Z原子吸收分光光度计：美国瓦里安公司；C-MAG-HP10加热板：江苏省科学器材有限公司；AL204型电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 溶液的配置

基体改进剂（磷酸氢二铵-硝酸钯溶液）：准确称取0.02g硝酸钯，加少量硝酸溶液（1+9）溶解后，再加入2g磷酸氢二铵，溶解后用硝酸溶液（5+95）定容至100mL混匀。（基体改进剂是为了消除干扰试样而加入的，绘制标准曲线时也要加入。）

铅标准中间液：准确吸取0.5mL铅标准储备液（100μg/mL）于50mL容量瓶中，用0.5mol/L硝酸定容，摇匀，配置成1μg/mL的铅标准中间液。

标准曲线：分别吸取0.100、0.200、0.400、0.800、1.600mL铅标准中间液于6支50mL容量瓶，用0.5mol/L硝酸定容，摇匀，配置成浓度为2.0、4.0、8.0、16.0、32.0ng/mL的铅标准工作曲线。

1.3.2 样品前处理

参照国标GB 5009.12-2017《食品安全国家标准 食品中铅的测定》中第一法[6]，略有改进。称取0.4g左右纯牛奶样品于微波消解罐中，加入5mL硝酸进行消解，冷却后取出消解罐在电热板上赶酸至1mL左右。消解罐放冷后，将消化液转移至10mL容量瓶中，用少量水洗涤消解罐3次，合并洗涤液于容量瓶中并用水定容至刻度，混匀备用。同时做试剂空白试验。

1.3.3 仪器条件优化

1.3.3.1 狭缝宽度的选择

在波长283.3nm，灯电流7mA，进样量10μL，基体改进剂添加量5μL，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s；原子化温度为2100℃，持续5s的条件下，通过石墨炉-原子吸收分光光度计，测量不同狭缝宽度0.2nm、0.5nm、1.0nm的吸光值。

1.3.3.2 基体改进剂用量的选择

在波长283.3nm，灯电流7mA，进样量10μL，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s；原子化温度为2100℃，持续5s的条件下，通过石墨炉-原子吸收分光光度计，测量不同基体改进剂添加量5μL、10μL、15μL的吸光值。

1.3.3.3 灯电流强度的选择

在波长283.3nm，进样量10μL，基体改进剂添加量5μL，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s；原子化温度为2100℃，持续5s的条件下，通过石墨炉-原子吸收分光光度计，测量不同灯电流强度5mA、6mA、7mA的吸光值。

1.3.3.4 原子化温度的选择

在波长283.3nm，灯电流7mA，进样量10μL，基体改进剂添加量5μL，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s的条件下，通过石墨炉-原子吸收分光光度计，测量不同原子化温度1700℃、1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃、2300℃，持续5s的吸光值。

1.3.4 样品中铅含量计算公式

Y（mg/kg或mg/L）= ；

式中，Y：样品中铅含量，mg/kg或mg/L；C1：测定样品溶液中铅的含量，ng/mL；C0：空白溶液中铅的含量，ng/mL；V：樣品的体积，mL；m：样品的质量。endprint

1.3.5 铅回收率

调整前的仪器条件为：在波长283.3nm，灯电流6mA，进样量10μL，基体改进剂添加量10μL，狭缝宽度0.5nm，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s；原子化温度为2100℃，持续5s。

调整后的仪器条件为：在波长283.3nm，灯电流7mA，进样量10μL，基体改进剂添加量5μL，狭缝宽度0.5nm，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s；原子化温度1900℃，持续5s。

分别在上述条件下，测定铅的回收率，本实验所做的加标点为0.05mg/kg、0.1mg/kg、0.2mg/kg。

1.3.6 数据处理

本实验用Excel编辑并处理，每个实验结果均采用测量3次取平均值的方法。

2 实验结果

2.1 标准曲线

在波长283.3nm，灯电流7mA，进样量10μL，基体改进剂添加量10μL，狭缝宽度0.5nm，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s；原子化温度为2100℃，持续5s的条件下，用原子吸收分光光度计测2.0、4.0、8.0、16.0、32.0ng/mL的铅标准溶液的吸光值。一元线性回归方程：y=0.00305x+0.0046；相关系数为：r=0.9999，线性关系良好。

2.2狭缝宽度的选择

狭缝宽度与信噪比成正比，与分辨率成反比。由图2可以清晰的看出，随着狭缝宽度的加大，样品液的吸光值是先增大，后减小，最佳的狭缝宽度为0.5nm。

2.3基体改进剂（磷酸氢二铵-硝酸钯溶液）用量的选择

石墨炉原子吸收光谱中，为了增加待测样品液基体的挥发性，或者是提高待测液易挥发元素的稳定性，在待测样液中加入一种化学试剂，以提高灰化温度或者减小基体干扰，这就是基体改进剂。本实验是在0.5mol/L硝酸的酸性介质中，随着基体改进剂的增加，样品液的吸光值逐渐减小，故基体改进剂的最佳加入量是5μL。

2.4灯电流强度的选择

灯电流越小，说明发射谱线越窄，放点不稳定，光谱输出强度越小，灵敏度越高。反之，灯电流越大，发射线强度越大，发射谱线变宽，当谱线轮廓变得不清晰，灵敏度下降，信噪比变大，灯的寿命缩短。因此，选择灯电流非常重要，一般原则是，在保证足够强且稳定的光强输出条件下，尽量使用较低的工作电流[7]。图4表明，灯电流变化的过程中，样液的吸光值变化不太明显，值浮动较小。通常空心阴极灯上标明的最大灯电流的一半到三分之一为工作电流，经多方面考虑，选择铅灯的电流为7mA。

2.5原子化温度的选择

适当的原子化温度是既要足够高使待测元素原子化完全，但又不能太高以免加速石墨管的老化而导致吸光值下降[7]。随着原子化温度的升高，待测样液的吸光值是先增大，后趋于平稳的，在1900℃处达到最大吸光值，且该温度点回收率和重现性均较好。

2.6铅的回收率

由表1可知，仪器参数调整后，不但节约了能源，原子化温度变低，石墨管的寿命也会随之提高，铅的加标回收率也有所增加，这说明仪器条件对于做加标回收率来说，起着重要的作用。国标GB/T 27404-2008附录F[8]规定，被测组分含量< 0.1mg/kg时，回收率范围是60%～120%；被测组分含量在0.1～1mg/kg之间时，回收率范围是80%～120%。

3 结论

通过单因素实验，确定石墨炉-原子吸收分光光度计测定牛奶中铅的最佳参数为：在波长283.3nm，灯电流7mA，狭缝宽度0.5nm，进样量10μL，基体改进剂添加量5μL，干燥温度120℃，持续10s；灰化温度400℃，持续8s，原子化温度1900℃，持续5s。在该条件下，铅的回收率范围也有所提高。

参考文献：

[1] 朱浩嘉，潘道东，顾愿愿，等.同位镀汞阳极溶出伏安法测定牛奶中镉、铅、铜[J].食品科学，2014，35（8）：121-124.

[2] 张萍，何振宇，梁高道.牛奶中铅和镉对人体健康风险的评价[J].食品科学，2007，28（7）：417-419.

[3] 吴平，陈雷，范立英.免消解原子荧光法测定牛奶中的铅[J].中国卫生检验杂志，2012，22（7）：1536-1541.

[3] 陈炳卿.食品污染与健康[M].北京：化学工业出版社，2002.

[4] 那斯琴高娃，乌尼尔，其其格，等.乳和乳制品中铅测定方法的研究[J].中国乳品工业，2010，38（5）：62-64.

[5] 余雅芹.食品中总铅污染状况及其健康风险评价研究[D].武汉：武汉轻工大学，2014.

[6] GB 5009.12-2017食品安全国家标准食品中铅的测定.中国人民共和国卫生部2017，10.

[7] 那斯琴高娃，乌尼尔，其其格，等.乳和乳制品中铅测定方法的研究[J].中国乳品工业，2010，38（5）：62-64.

[8] GB/T 27404-2008实验室质量控制规范 食品理化檢测.中国国家标准化管理委员会，2008，10.endprint