石墨炉原子吸收法检测食品中的铝方法优化

石红霞

（内蒙古乌兰察布市疾病预防控制中心 内蒙古乌兰察布 012000）

1 前言

铝在环境中广泛存在，是一种人体非必需金属元素。之前人们普遍认为，人体接触或食入铝后无害，且铝本身理化性质良好，故在日常生活中被广泛使用。后来有人通过研究得出，中枢神经系统、骨骼和造血系统是铝蓄积毒性主要的作用目标。有研究表明，人脑中铝的半衰期为7年[1]，长期摄入过量铝可使人的记忆和意识功能受到干扰，出现失去视觉—运动协调性、逻辑推理能力、认知能力、记忆能力下降等问题[2]。

铝对人体的危害越来越受到人们的重视，加大食品中铝的检测力度非常有必要。GB 5009.182—2017《食品安全国家标准 食品中铝的测定》[3]采用分光光度法。分光光度法检出限高，检测过程容易受到一些因素影响。还有的检测方法采用的是电感耦合等离子体质谱法，目前电感耦合等离子体质谱仪价格昂贵，无法普及。石墨炉原子吸收法具有简单、快速等优点，但是容易受到干扰，准确率低。所以，本文对石墨炉原子吸收法进行优化，提高了其检测铝的准确性，也将会提高食品中铝含量检测的效率和普及率。

2 材料与方法

2.1 材料与仪器

2.1.1 材料

国家标准物质小麦:GBW 10011(GSB-2)；国家标准物质鸡肉:GBW 10018(GSB-9)；国家标准物质奶粉:GBW 10017(GSB-8)；国家标准物质菠菜:GB W10015(GSB-6)，均购自地球物理地球化学勘查研究所。

2.1.2 试剂

硝酸；铝单元素标准溶液:1 000 μg/mL；钽单元素标准溶液:1 000 μg/mL；超纯水。

铝标准使用液:取1 000 μg/mL 的铝标准溶液，逐级稀释，以1%硝酸定容，得到200 μg/L 的铝标准使用液。使用时，仪器自动稀释为 0.0 μg/L、40.0 μg/L、80.0 μg/L、120.0 μg/L、160.0 μg/L、200.0 μg/L。

2.1.3 主要仪器设备

原子吸收分光光度仪:德国耶拿，ZEEnit 700；微波消解仪:美国CEM 公司，Mars5；电子分析天平:感量为0.1 mg，北京赛多利斯，BS110S；高压消解罐:100 mL，聚四氟乙烯材质；可调式加热板:莱伯泰科有限公司，EG35APLUS；微波消解罐:60 mL，聚四氟乙烯材质，美国CEM 公司；干热灭菌锅:江苏金坛正基仪器有限公司，DHG-9240A；三角烧瓶:150 mL，天津玻璃仪器厂；玻璃容量瓶:100 mL，天津玻璃仪器厂。

2.2 试验方法

2.2.1 前处理条件的优化选择

（1）微波消解条件

消解过程:精确称取0.20 g 样品置于消解罐中，加入10.0 mL 硝酸，浸泡过后按表1设定程序进行消解，冷却之后置于180℃赶酸板上赶酸，剩余约2 mL，以超纯水转移、定容到100 mL 中保存，待测。同时，按照同样方法不加样品制备样品空白。

表1 微波消解程序

（2）高压消解罐法消解条件

消解过程:精确称取0.20 g 样品置于压力消解罐中，加入12 mL 硝酸，浸泡过夜后于烘箱中按表2所示程序消解，冷却之后于180℃赶酸板上赶酸，剩余约2 mL，以超纯水转移、定容到100 mL 中保存，待测。同时，按照同样方法不加样品制备样品空白。

表2 压力消解程序

2.2.2 仪器条件的优化选择

以下测定都采用工厂推荐参数:波长309.3 nm，狭缝宽度0.8 nm，灯电流6.0 mA。

（1）灰化温度和原子化温度的选择

本文通过仪器自动优化程序，选出最佳灰化温度和原子化温度。

（2）石墨管的选择

铝属于高温元素，原子化温度较高，经过多次实验发现，热解涂层石墨管采用2 700℃的原子化温度，使用约100 次时，就已经产生石墨颗粒随氩气飞出而干扰测定[4]，峰行出现分叉，结果不理想，且大大降低了石墨管的使用寿命，所以在使用热解涂层石墨管时，原子化温度必须降到2 450℃。石墨管涂钽能较好地保护石墨管，所以本文选择涂钽石墨管[5,6]。

2.2.3 基体改进剂的选择

在硝酸镁、磷酸二氢铵、抗坏血酸和氯化钯几种基体改进剂中，硝酸镁最适合做测铝基体改进剂。其可以增强还原能力、降低背景吸收，从而使铝化合物原子化得更加完全[7,8]。本文选择添加硝酸镁(10 g/L)作为基体改进剂。

2.3 准确度和标准差的测定

通过对前处理和升温程序的优化，本试验分别采用表3方法对有证标准物质的铝含量进行6 次平行试验，每次试验平行测定3 次的平均值为测定结果，并计算其准确度和相对标准偏差（RSD）值。

表3 试验方法

2.4 线性范围的测定

取配制好的浓度为200 μg/L 的铝标准使用液，仪器自动稀释为 0.0 μg/L、40.0 μg/L、80.0 μg/L、120.0 μg/L、160.0 μg/L、200.0 μg/L，采用方法 2 所示的方法进行测定，得标准曲线图谱。

3 结果与分析

3.1 前处理的优化结果

各组合空白铝检测结果对比结果详见表4。通过表4空白检测结果显示，微波消解法的空白值与高压法比较接近，而且两者的消化液都清澈透明，空白相对较低，因此使用微波消解法和压力消解罐法分别对样品进行前处理。

表4 各组合空白铝检测结果对比

3.2 升温程序优化结果

3.2.1 灰化和原子化温度的优化结果

通过优化灰化温度发现，灰化温度在1 300℃时出现明显拐点，所以灰化温度选择1 300℃为宜；同时没有出现明显的原子化拐点，利用优化程序无法判定最佳原子化温度。

本文通过测试发现，在2 600℃时，峰行光滑，结果满意。

3.3 准确度和RSD测定结果

3.3.1 方法1 结果

通过方法1 测得的小麦标准物质（104±10）mg/kg中铝含量平均值为77.68 mg/kg，准确度74.7%，RSD为 0.64%；鸡肉标准物质（160±30 mg/kg）中铝含量平均值为 113.53 mg/kg，准确度 71.0%，RSD 为9.05%；奶粉标准物质30 mg/kg 中铝含量平均值为21.31 mg/kg，准确度 71.0%，RSD 为 11.2%；菠菜标准物质（610±60）mg/kg 中铝含量平均值为 428.82 mg/kg，准确度 70.3%，RSD 为 2.68%。采用此方法检测食品中的铝准确度太低，RSD 值不稳定，不符合试验要求。

3.3.2 方法2 结果

通过方法2 测得的小麦标准物质（104±10）mg/kg中铝含量平均值为100.60 mg/kg，准确度96.2%，RSD 为 4.51%；鸡肉标准物质（160±30）g/kg 中铝含量平均值为 147.77 mg/kg，准确度 92.4%，RSD 为2.60%；奶粉标准物质30 mg/kg 中铝含量平均值为29.02 mg/kg，准确度 96.7%，RSD 为 4.99%；菠菜标准物质（610±60）mg/kg 中铝含量平均值为 583.27 mg/kg，准确度95.6%，RSD 为1.65%。采用此方法检测食品中的铝准确度都达到90%以上，RSD 值小于5%，符合试验要求。

3.3.3 方法3 结果

通过以上研究，可以计算采用方法3（表5）测得的小麦标准物质中铝含量平均值为84.46 mg/kg，准确度81.2%，RSD 为1.51%；鸡肉标准物质中铝含量平均值为 127.59 mg/kg，准确度 79.7%，RSD 为 5.27%；奶粉标准物质中铝含量平均值为24.32 mg/kg，准确度81.1%，RSD 为8.10%；菠菜标准物质中铝含量平均值为496.44 mg/kg，准确度81.4%，RSD 为1.86%。采用此方法检测食品中的铝准确度较方法1 和方法2 有所提高，但仍不符合试验要求。

表5 方法3 标准物质检测结果

3.4 标准曲线结果

标准曲线图谱如图1所示，相关系数r=0.998 0，结果符合试验要求。

4 结语

食品中铝的测定方法应该使用硝酸，通过高压消解罐法对样品进行前处理，引入空白最低、消化效果最好、结果最准确、回收率最高，是最佳前处理方法。

使用硝酸镁作为基体改进剂，选择凃钽石墨管、灰化温度1 300℃、原子化温度2 600℃作为仪器条件，对食品中的铝进行测定，准确性最好，相关系数大于 90%，RSD 值小于 5%，可取得满意结果。

图1 标准曲线