石墨炉原子吸收光谱测定肇实中铅含量的方法研究

何春林

（肇庆市食品检验所，广东 肇庆 526060）

肇实即芡的果实，肇实正名芡实，俗名鸡头米，属睡莲科[1]。肇庆所产的芡实颗粒大，药力强，故称为肇实[2-3]。肇实是芡实中最好的品种，是肇庆传统名优土特产之一，为广东省地理标志产品，多用于煲汤或作中药材，具有清热去湿，滋阴补肾和健脾的功效，是难得的滋补佳品，深受海内外人士喜爱[4-5]。由于肇庆是花岗岩质的地理地貌环境，而肇实种子对铅具有生物富集作用，因而重金属含量的准确测定变得十分重要[6-7]。目前国家卫生部门没有针对芡实制定专门的国家标准，对肇实中重金属元素含量的研究报道也很少，肇实作为地方地理标志产品，广东省于2011 年制定的地方标准DB44/T 844-2011《干货芡实》中规定肇实中铅含量不得超过1.0 mg/kg[8]。本文研究采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱测定肇实中铅含量的方法，期待能为肇实的开发利用和质量保证提供一定的实验室分析和技术支持。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

PinAAcle 900Z 石墨炉原子吸收分光光度计、铅空心阴极灯：美国PE 公司；ETHOS UP 微波消解仪：Milstone；VB24 Plus 赶酸器：北京莱伯泰科仪器有限公司；ICAP QC 电感耦合等离子体质谱仪：赛默飞世尔科技有限公司；纯硝酸（优级）：Merck；过氧化氢（优级纯）：广州化学试剂厂；肇实干果仁：市售。

铅标准贮备液：国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院，1 000 μg/mL。

铅标准使用液：准确吸取1.0 mL 铅标准贮备液于100 mL 带刻度塑料离心管中，用0.2%硝酸溶液定容至刻度，此溶液浓度为10 μg/mL。吸取5.0 mL 逐级稀释至100 mL，此溶液浓度为500 μg/L。再吸取此液5.0 mL，用0.2%硝酸配制成浓度为50 μg/L 铅标准使用液。

国家标准物质（质控样）：紫菜中砷、铅、镉成分分析标准物质（中国计量科学研究院，批号：0501，有效期：5 年）。

实验室用水为超纯水，电阻率为18.2 MΩ·cm。

1.2 仪器推荐工作条件

波长：283.3 nm，灯电流：10 mA，狭缝：0.7 nm。计算方式：塞曼扣背景，峰面积计算；进样量：20 μL。石墨炉升温程序见表1。

表1 石墨炉升温程序Table 1 Temperature raising program of graphite furnace

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

准确称取经高速粉碎过100 目筛分均匀的肇实干果仁样品0.25 g（精确至0.000 1 g）于聚四氟乙烯消解管中，制备样品，与消解条件混在一起，建立分开。同时做试剂空白和质控样试验。

1.3.2 工作曲线绘制

铅标准溶液自动稀释成 0、5、10、20、30、40、50 μg/L标准系列浓度，空白溶液为0.2%的稀硝酸溶液，按经优化后仪器工作条件绘制铅标准曲线。

2 结果与分析

2.1 消解溶剂的选择

试验考察了HNO3和HNO3+H2O2两种消解体系对测定结果的影响。由于肇实中的主要成分为碳水化合物和蛋白质，含量超过80%[9-10]，消解结果显示，纯HNO3体系消解液静置后有絮状物出现，消解效果欠佳；HNO3+H2O2消解体系中由于H2O2具有强氧化性[11]，有利于碳水化合物和蛋白质的消解完全，样品经消解赶酸定容后消解液澄清略带淡黄色，故本试验采用HNO3+H2O2消解体系。

2.2 微波消解条件的选择

试验采用阶梯式升温加热的方法[12-14]，研究了不同微波发射功率、反应时间和反应温度下对样品消解的影响。结果表明，当微波压力在1 500 W，选定试验程序是升温至130 ℃预热消解10 min，保留20 min，一阶升温至165 ℃消解20 min，二阶升温至180 ℃消解15 min，保留25 min 时，消解液澄清，样品消解完全，本试验采用此法。

2.3 基体改进剂的选择

食品中基质成分对铅的测定会产生基体干扰[15-17]，试验考察了磷酸二氢铵、磷酸二氢铵+硝酸镁和磷酸二氢铵+硝酸钯3 种基体改进剂方案，结果表明磷酸二氢铵单独用做基体改进剂时灰化温度最高不超过700 ℃，磷酸二氢铵+硝酸镁用做基体改进剂时峰形拖尾偶有双肩峰出现，重现性差；磷酸二氢铵+硝酸钯体系由于钯的加入可以有效改善峰形，降低基质效应，提高灰化温度，铅吸收值和重现性改善明显，因此本试验选用磷酸二氢铵（2%）+硝酸钯（0.02%）作为基体改进剂。

2.4 灰化温度的选择

灰化是为了最大限度地消除基体组分对被测元素的干扰，将被测元素的损失降至最低[18]。对一定浓度的样品溶液进行试验，采用仪器推荐工作条件，在其它条件不变的情况下，以磷酸二氢铵（2%）+硝酸钯（0.02%）溶液作为基体改进剂，改变灰化温度，结果如图1所示。

图1显示随着灰化温度的升高，对应的吸光度不断变化，当灰化温度为750 ℃时，吸光度最高，灰化损失最低且重现性较好，继续升温铅吸收值呈下降趋势，灰化损失加重，因此本试验灰化温度选择为750 ℃。

图1 灰化温度与吸光度关系曲线Fig.1 Ashing temperature and the absorbance curve

2.5 原子化温度的选择

原子化温度是通过加温使试样由分子变成原子状态的温度，选择的原则是在保证获得最大原子吸收信号的前提下使用较低的温度[19-20]。采用一定浓度的样品溶液进行试验，在其它条件不变的情况下，以磷酸二氢铵（2%）+硝酸钯（0.02%）溶液作为基体改进剂，灰化温度为750 ℃，改变原子化温度，结果如图2所示。

图2 原子化温度与吸光度关系曲线Fig.2 Atomization temperature and the absorbance curve

图2显示随着原子化温度升高，1 300 ℃时开始出现吸收信号，1 600 ℃时吸光度值最高、峰形最好，继续升温铅吸光度值缓慢下降，本试验选择1 600 ℃作为最佳原子化温度。

2.6 标准曲线、检出限及线性范围

采用优化后的测定条件，以磷酸二氢铵（2%）+硝酸钯（0.02%）溶液为基体改进剂，灰化温度750 ℃，原子化温度1 600 ℃的光谱条件下测试铅标准曲线如图3。

图3 浓度与吸光度关系铅标准曲线Fig.3 Relationship between concentration and the absorbance curve

图3曲线表明铅在0～50 μg/L 范围内线性良好，线性方程y=0.002 41x，相关系数r=0.999 469。对空白溶液连续测定11 次，计算标准偏差，得方法的检出限（DL=3 S/N）为 0.485 μg/L。

2.7 样品测试及重复性试验

采用HNO3+H2O2为消解溶剂，按样品制备方法对同一批肇实样品平行制备5 个供试品溶液，以优化后的仪器工作条件进行测定，结果列于表2。

表2 重复性试验（n=5）Table 2 Test for repeatability（n=5）

表2测得肇实果仁的铅含量平均值为0.081 mg/kg，重复性试验相对标准偏差为3.43%（n=5），测试结果稳定、重现性好，符合GB 5009.12-2017《食品安全国家标准食品中铅的测定》中规定相对偏差不超过20%的要求[21]。

2.8 加标回收试验

为了观察本方法的准确度，对肇实干果仁样品进行加标回收试验。在已测定肇实干果仁铅含量的样品中按表3的量加入标准溶液，按样品制备方法前处理，采用经优化后的仪器工作条件进行测试，测定结果如表3。

表3 加标回收试验（n=5）Table 3 Test for recovery（n=5）

表3可见，铅的加标回收率为95.3%～97.1%，相对标准偏差为1.9%～2.4%，说明方法具有较好的准确性，符合分析要求。

2.9 仪器比对及质控样试验

质控标准样品（紫菜）按样品制备方法消解，采用优化后的石墨炉原子吸收光谱法（graphite furnace atomic absorption spectrometry，AAS）与电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS，内标185Re）分别测定其中的铅含量并与标准值比较，试验结果列于表4。

表4 质控样试验Table 4 Test for quality control sample

表4表明，仪器平行测试结果显示数据吻合较好，质控样测定结果显示测定值与标准值比较在允许的误差范围内，该测试方法准确、可靠，值得推广。

3 结论

本文通过优化试验条件，建立了HNO3+H2O2为消解体系的微波样品前处理，以磷酸二氢铵（2%）+硝酸钯（0.02%）溶液为基体改进剂，灰化温度为750 ℃，原子化温度为1 600 ℃的测定肇实干果仁中铅含量的石墨炉原子吸收光谱法。方法学考察结果表明，加标回收和重复性良好，方法稳定、可靠，能准确测定肇实中的铅含量。