原子吸收分光光度法测定食品中重金属含量的关键条件

◎ 潘 淼，李红芸

（北京市顺义区疾病预防控制中心，北京 101300）

重金属一般指密度在4.5 g·cm-3以上的金属元素，目前已知的重金属元素有45种，而在食品污染问题中所说的重金属元素通常是指镉、铅、汞、硒、铬以及砷等生物毒性显著的元素。近年来，食品金属污染问题频繁发生，严格准确把控食品中重金属的含量成了日常检测的重中之重。

本文对石墨炉原子吸收法测定食品中重金属含量的整个过程（从食品的前处理过程到上机测试）进行逐步分析，讨论了每个环节的重要因素及注意事项，从而得到了准确、可靠的数据支持，为食品安全把关。

1 原子吸收分光光度法的概述

原子吸收光谱分析是基于原子外层电子的跃迁。原子由原子核和绕核运动的核外电子组成，不同的元素其核外电子的数目各不相同，通常情况下，原子的核外电子都是在一些特定的轨道上运动，这种稳定状态下的原子称为基态原子。基态原子吸收一定能量之后跃迁到较高的能量状态，因此可以依据被测元素基态原子对共振辐射的吸收程度来确定试样中被测元素的浓度[1]。

本文采用PerkinElmer公司PinAAcle 900T原子吸收分光光度计展开论述，其基本结构如图1所示。

2 样品前处理

样品前处理的时间占整个分析过程的60%以上，最终的结果误差大部分是在样品的前处理过程中引起的。样品的前处理分析是在原子吸收分光光度法测定食品中重金属含量的测定中耗时长、过程复杂，且至关重要的关键步骤[2]。在进行样品前处理时，应根据国家标准要求、试样性质、被测元素等来选择合适的前处理方法，同时还应考虑以下几个方面内容。①所用的器皿是否有影响。②所用的方法对样品的分散效果如何。③所用试剂是否会对定量产生干扰。④是否会造成不能忽略的污染。⑤该前处理的方法是否会造成被测元素的损失或生成该被测元素的不溶性化合物[3]。

2.1 样品前处理的目的

①回收率最高。这是样品前处理应该要达的第一个目的。回收率是分析测试方法准确性的标度，但并不是检验该方法是否准确的唯一标准。处理时需要带入标准样品一同消化，同样品同时上机测试。②干扰最小。样品前处理作为消除干扰的手段或其先行的步骤，对干扰的消除影响很大。③浓度最佳。每种检测方法均有其最佳的浓度范围。④费用最佳。样品前处理操作有时占整个分析测试全过程的绝大部分，时间的节约是费用节约的最主要环节。

2.2 样品前处理的注意事项

①容器和试剂。样品前处理过程中用到的容器都必须用酸隔夜浸泡，再用超纯水冲洗干净；用到的酸必须是优级纯以上，试验用水应满足《分析试验室用水规格和试验方法》（GB/T 6682—2008）的要求；建议使用纯水机的一级水，或者使用哇哈哈或者屈臣氏的纯净水。②样品。按照国家标准要求进行取样，样品必须具有代表性，且需准备平行样；根据限量适当调整取样量。③安全。试验使用的各种试剂，如硝酸、高氯酸具有强腐蚀性，会在试验过程中产生大量酸雾和烟，因此前处理的消解过程必须要在通风橱进行。④湿法消解温度。有些样品在消解过程中易产生大量泡沫导致样品溢出，影响结果的准确性，因此应低温缓慢加热[4]。⑤赶酸。消解液中酸的浓度不能过高，消化液至透明后需加水溶解盐类并进行赶酸，赶酸时要及时控制温度，防止液体飞溅，造成元素损失。

3 石墨炉原子吸收分光光度计测定食品中重金属含量的干扰因素分析

3.1 无火焰原子吸收分光光度法的干扰因素及其消除方法

在使用石墨炉原子吸收分光光度计测定食品中重金属（本文主要指金属铅）含量，常见的干扰类型有以下3种。

（1）物理干扰。指试样与标准溶液物理性质（如粘度、表面张力等）有差别而产生的干扰。消除方法：配制与被测试样具有相似组成的标准试样，此法是消除物理干扰最常用的方法。

（2）化学干扰。待测元素在溶液或原子化过程中与其他物质产生化学反应引起的干扰。该化学反应生成的难离解的化合物会影响被测元素的原子化效率，引起基态原子数降低，造成检测结果偏低。消除方法：加入基体改进剂。基体改进剂与干扰元素反应能够生成更稳定的化学物质，使待测元素释放出来。

（3）背景干扰。光电检测器测得的分析元素原子吸收以外的各种分子吸收、光散射、共存元素谱线重叠等吸收信号均属非原子吸收，这些信号均能使吸光度增加，造成检测结果偏高。消除方法：连续光源（氘灯）法、塞曼效应矫正法及自吸收法。

3.2 快速检测食品中铅含量解决方案

笔者以石墨炉原子吸收分光光度计测定食品中铅含量为例，分析影响检测的因素，并提出了解决方案。采用同一方法检测食品中铅元素含量时，配制标准溶液、基体改进剂、稀释溶液和样品的称重等步骤所需时间不计算。直接进样所需时间约等于零；压力消解罐消解（硝酸+过氧化氢）需5 mL硝酸和2 mL过氧化氢，时间为5～8 h；微波消解（硝酸+过氧化氢）需5 mL硝酸和2 mL过氧化氢，时间为2～4 h；传统湿法消解需10 mL混酸，时间为2～4 h，结果如表1。

表1 不同样品前处理操作步骤、时间、试剂比较表

选取两种不同品牌的纯牛奶，以乳品中金属铅为例，选取两种不同品牌的纯牛奶，使用曲拉通和硝酸直接稀释，进行大量试验，结果如表2。两种品牌的纯牛奶在稀释10倍和5倍之后，测得的金属铅的含量和回收率均满足要求。综上所述，做好直接进样或者快速进样的关键因素有以下几个方面。①保证操作过程中，石墨炉温度准确到±10 ℃，使得数据重现性好。②检测仪器具备气动式锁紧石墨管技术，若石墨管损坏，仪器自动报警。③检测仪器具备管内外气流分开技术，确保样品在原子化阶段内管自动停气且氩气耗量＜0.7 L·min-1。④检测仪器具备自动节气停水技术。⑤检测仪器具备独特的通空气、氩气等技术。⑥系统在原子化之前，会有归零动作。此动作可以使整个测量中，由于样品赶酸不干净，出现基线漂移时，进行基线矫正。

表2 不同稀释倍数测定结果表

4 上机操作

（1）仪器的准备。确认进样针的状态以及位置；确认石墨管的状态；对元素灯进行预热（20～30 min）并查看元素灯的能量及稳定性。

（2）升温程序的优化。石墨炉升温程序需经过干燥、灰化、原子化和除残4个步骤。灰化温度越高，出峰速度越快，出峰时间越短。灰化温度越低，出峰越慢，背景干扰越大。使用不同的基改，灰化温度不同[5]。原子化温度过低，会出现峰形拖尾现象；原子化温度过高，则会出现双峰或峰在基线以下的现象。使用不同的基改，灰化温度不同。测定金属铅时加入基体改进剂，灰化温度为750 ℃，原子化温度为1 600 ℃；不加基体改进剂时灰化温度为500 ℃，原子化温度为1 600 ℃。

（3）空白及精密度。检查石墨管、校准空白、试剂空白是否符合测试要求；平行测定2～3次校准溶液或者有浓度的质控样，查看峰形图及测试的精密度，用SD值和RSD值判断结果是否准确。

（4）样品浓度。若样品含量太低，可以通过以下几种方法提升测量结果的准确性。①采用无极放电灯作为光源。②使用高灵敏度石墨管。③提高进样量。④炉内富集。

5 结语

食品中重金属超标事件的频繁发生严重影响了人们的身体健康，想要做好食品质量控制，必须做好常规检测。原子吸收分析法能对食品中重金属元素含量准确定量，但需要检测人员熟练掌握操作流程，明确分析过程中的注意事项，把控好每个环节的关键因素，做到出现问题能够及时发现及时解决，充分发挥原子吸收分光光度法在食品检测中的优势，以确保食品质量安全。