原子吸收光谱法在食品中镍、铬含量分析的应用

雷琼，刘慧，赵海玲，何娟

（赣州市疾病预防控制中心，江西 赣州341000）

镍、铬是人体必需微量元素,但长期摄入过量，会导致重金属在人体肾脏和肝脏中的积累,严重危害人体健康[1-4]。近几年来，江西省每年开展食品安全风险监测，其中镍、铬均为主要的食品卫生检测项目。

依据GB 5009.138-2017 《食品中镍的测定》、GB 5009.123-2014《食品中铬的测定》[5,6]，本文利用石墨炉原子吸收分光光度计同时测定食品污染物中的镍、铬含量，并通过比较干法灰化、湿法消解和微波消解法等三种前处理方法的特点,寻找既满足检测需求又环保的前处理方法。

1 材料与方法

1.1 仪器 日本岛津AA-7000 石墨炉原子吸收分光光度计、自动进样器，镍铬空心阴极灯、高纯氩气（99.999%）；TOPEX 微波消解仪，配有聚四氟乙烯高压消解罐；DKQ-1600 智能控温电加热器；SGM30/10A 人工智能箱式电阻炉；DK-98-2 电子万用炉；BS400S-WE1 电子天平；VORTEX-GENIE-2 涡旋振荡器；Direct-Q300 纯水器；QSJ-B02R1 切碎机（小熊电器公司）。

1.2 试剂 中国计量科学研究院生产的镍标准溶液（GBW08618）、铬标准溶液（GBW08614），浓度均为1000 mg/L。使用前用硝酸溶液(0.5mol/L)配制浓度为 0.00、5.00、10.0、20.0、40.0、50.0μg/L 的镍标准系列溶液, 和浓度为 0.00、2.00、4.00、8.00、12.0、16.0μg/L 的铬标准系列溶液；基体改进剂：氯化钯-磷酸二氢铵混合溶液；硝酸（优级纯）。

1.3 样品及前处理方法 在各食品销售网点随机采集三大类食品共30 份样品，其中淡水鱼10 份、茶叶10 份、谷物10 份。样品去除杂质,粉碎或匀浆后装入塑料瓶储存备用。分别用以下 3 种方法进行前处理。

1.3.1 干法灰化 称取固体试样0.3g 于坩埚中,小火加热,炭化至无烟,转移至马弗炉中,于550℃灰化3.5h。冷却取出,对于灰化不彻底的试样,加数滴硝酸,小火加热,小心蒸干,再转入550℃马弗炉中,继续灰化1h,至试样呈白灰状,冷却取出,用适量硝酸溶液(1+1)溶解并用水定容至10ml[7]。同时做试剂空白和加标试验。

1.3.2 湿法消解 称取固体试样0.5g 于锥形瓶中,加数粒玻璃珠， 加入8ml 硝酸、0.4ml 高氯酸浸泡过夜, 次日于电加热板上从120℃开始加热1h、升至180℃加热2h、逐步升至200℃，并小心避免炭化。若消化液呈棕褐色,稍冷补加少量硝酸,直至消化液呈无色透明或略带黄色,取出冷却，用水定容至10ml 比色管,混匀备用[8]。同时做试剂空白和加标试验。

1.3.3 微波消解 称取固体试样0.3g 于微波消解罐中, 加入5ml 硝酸, 混匀放置2h 于电加热板上120℃预消解20min。设置微波消解条件消解试样,见表 1。冷却后取出消解罐,在电热板上于150℃～170℃赶酸至0.5ml 左右。取出冷却， 用水定容至10ml 比色管,混匀备用[9,10]。同时做试剂空白和加标试验。

1.4 样品的测定 对石墨炉原子吸收分光光度计条件进行优化，至最佳工作状态,见表2。将以上标准系列及样品分别导入石墨炉原子化器进行测定，进样量10μg，绘制标准曲线，根据标准曲线计算样品中镍铬含量。

表1 微波消解运行条件参数

2 结果

2.1 线性范围及方法检出限 按照本实验方法，镍元素在0.00～50.0μg/L 的浓度范围内具有良好的线性关系，铬元素在0.00～16.0μg/L 的浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数均＞0.999。方法检出限为连续测定试剂空白 21 次，根据公式 DL=3×SD/K，计算方法的检出限[11]。镍的检出限（LOD）均＜0.21μg/L，铬的检出限（LOD）均＜0.27μg/L。当取样量为 0.5g,消化定容为 10mL 时,计算出方法的检测限镍为0.0042mg/kg、铬为0.0054mg/kg,见表 3。

表2 石墨炉原子吸收仪器工作参数

表3 三种不同消解方法检出限

2.2 回收率和精密度 在 3 类食品中各取 1 份样品，应用干法、湿法和微波消解法，分别加入一定浓度的镍、铬标准溶液，各平行测定 7 次，进行加标回收试验，计算相对标准偏差（RSD%）[12,13]。采用干法灰化的样本, 加标回收率为90.2%～96.4%；采用湿法消解的样本, 加标回收率为90.6%～97.4%；采用微波消解的样本, 加标回收率为95.8%～101.6%。实验表明三种不同的消解方法测定食品中镍、铬均具有良好的准确度,其中微波消解的回收率更优于干法、 湿法消解。三种方法的相对标准偏差RSD＜5%，其中微波消解的精密度优于干法、湿法消解,见表4。

2.3 实际样本测定 按照微波消解-原子吸收光谱法，对市售的茶叶、大米、蔬菜等三类样品进行检测，每个样品做3 次平行测定,见表5。在 3 类食品中各取3 份样品， 加入一定浓度的镍、 铬标准溶液，各平行测定 7 次,进行加标回收试验，计算相对标准偏差（RSD %）,见表 6。结果表明茶叶、大米、蔬菜中镍、铬含量较低，样本加标回收率为的加标回收率均在 95.8%～101.6%，样本的相对标准偏差RSD＜5%。本方法能满足同时测定食品中镍、铬的要求。

表4 不同前处理方法回收率的比较（n=7）

3 讨论

表5 赣州市部分食品中镍、铬含量的测定结果

表6 微波消解法处理样本的回收率的比较（n=7）

实验通过干法、湿法和微波消解法等三种不同的方法，对不同种类的食品样本进行测定、分析和比较,发现三种前处理方法均能很好地满足检测食品中镍、铬的实验要求，但各有特点：⑴干法灰化和湿法消解具有操作难度低、设备成本低的优点，但存在酸使用量大、消解时间长、容易造成实验室污染和样本交叉污染的缺点[14,15]。⑵微波消解法的消解过程密闭，使用酸单一且用量少，具有环境污染小、元素挥发损失小、回收率高、准确度高、检出限低等优点[16,17]。但微波消解仪和聚四氟乙烯消解罐价格较贵,是限制基础实验室使用微波消解的主要原因。

综上所述,石墨炉原子吸收光谱法准确、可靠，灵敏度和精密度高， 可满足食品中镍铬的同时测定。将三种不同的前处理方法在基本参数、加标回收率、精密度等进行比较,食品中镍和铬的测定适合使用微波消解，因其更加环保、更加节约试剂、用时更短等突出优点。但综合考虑一些基础实验室样本数量大、实验成本控制等的特点，在测定食品中镍时， 还可以选择使用较为简单的湿法消解；在测定食品中铬时， 还可以使用操作要求较低的干灰化法。