大米中重金属的检测

◎ 李 沛

（四川轻化工大学，四川 宜宾 644000）

现代营养学研究发现，大米中含有大量的蛋白质、脂肪、维生素B1、维生素A、维生素E及多种矿物质。随着工业时代进程的不断加快，自然环境中的大气、水体和土壤等都受到了严重的重金属污染，我国粮食安全问题正面临着重大的考验[1]。因此快速降低大米中的重金属含量成为有待解决的一大问题。本文对大米的重金属检测技术进行研究，对监控大米污染情况具有重大意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

原子荧光电感耦合等离子体离子体质谱法；硝酸，默克；磷酸二氢铵，国药集团化学试剂有限公司；过氧化氢，国药集团化学试剂有限公司；金属铅标准品，中国计量科学研究院；金属镉标准品，中国计量科学研究院；金属铝标准品，中国计量科学研究院；金属锰标准品，中国计量科学研究院；金属铜标准品，中国计量科学研究院。

1.2 实验方法

1.2.1 样品采集

从每个县的农田里采收样品9份，每份样品50 g左右。采购时对样品的采收时间、种植地点、大米品种等都要做好详细记录。样品采集信息见表1。空白对照组另精确称量50 g已知的空白大米样品，并使用相同的预处理过程和仪器条件进行并行操作。

表1 样品采集信息统计表

1.2.2 样品预处理

将大米放入烘箱中，在70 ℃条件下烘干，用研磨机研磨后经80目筛，把筛选好的样品放入称量瓶中，称量瓶放入干燥器中干燥至恒重[2]。

1.2.3 样品的消解处理

把称取的50 g样品粉末置于消解罐中，加入5 mL浓度为16 mol·L-1的硝酸和1 mL过氧化氢溶液使粉末完全溶解于消解剂中，将消解后的溶液转移至100 mL容量瓶中用去离子水定容至100 mL备用。

1.2.4 配制标准使用液

将1 000 μg·mL-1的铅标准储备液稀释成100 μg·mL-1的工作液，取此工作液0.1 mL、0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL和0.5 mL于50 mL容量瓶中，定容、备用。Pb的系列溶液质量浓度为20 ng·mL-1、40 ng·mL-1、60 ng·mL-1、80 ng·mL-1和100 ng·mL-1。按同样的方法配制铬Cr、锰Mn、锌Zn和铜Cu标准溶液，系列浓度均为20 ng·mL-1、40 ng·mL-1、60 ng·mL-1和80 ng·mL-1。配制好的标准溶液放入石墨炉，参考仪器指数进行参数的设定后，进行荧光度值的测定，从而可以绘制出铅浓度和荧光度的标准曲线图[3]。

1.2.5 样品检测

准确量取样品及空白试剂各10 μL，置于石墨炉内，分别测定其含量，再用结果和标准曲线进行对比计算。对有干扰的样品，需加入适量的基体改进剂，铅的基体改进剂为磷酸二氢铵（20 g·L-1），镉的则为磷酸铵（20 g·L-1），一般情况下加入5 μL或10 μL来消除干扰样品的影响，需注意在绘制标准曲线时也要加入与试样测定时等量的基体改进剂[4]。

式中：x为干样中含铅/铬/锰/锌/铜的质量，mg·kg-1；A1为测定所用试样液中含铅/铬/锰/锌/铜的质量，ng；A2为测定所用空白液中含铅/铬/锰/锌/铜的质量，ng；V为试样消化液总体积，mL；m为试样质量，g。

式中：Y为湿样中含铅/铬/锰/锌/铜的含量，mg·kg-1；X为干样中含铅/铬/锰/锌/铜的量，mg·kg-1；M1为烘干后的质量，g；M2为烘干前的质量，g：

2 结果与分析

2.1 标准曲线

2.1.1 铅的标准曲线

以铅含量为纵坐标，荧光度为横坐标，进行线性回归，绘制标准曲线见表2，得到标准曲线的线性方程y=247.64x-4.697 5，相关系数R2=0.991 6，线性关系良好。

2.1.2 铬的标准曲线

以铬含量为纵坐标，荧光度为横坐标，进行线性回归，绘制标准曲线见表3，得到标准曲线的线性方程y=268.64x-4.378 5，相关系数R2=0.980 5，线性关系良好。

表3 铬含量与荧光度的关系表

2.1.3 锰的标准曲线

为了使检验结果更具有准确性，先测定标准溶液中各元素的荧光度，再根据线性关系判断样品测定结果是否准确。以锰含量为纵坐标，荧光度为横坐标，进行线性回归，绘制标准曲线见表4，得到标准曲线的线性方程y=272.03x+6.189 9，相关系数R2=0.983 4，线性关系良好。大米样品中锰元素含量测量数据准确。

表4 锰含量与荧光度的关系表

2.1.4 锌的标准曲线

以锌含量为纵坐标，荧光度为横坐标，进行线性回归，绘制标准曲线见表5，得到标准曲线的线性方程y=288.45x-6.9594，相关系数R2=0.989 4，线性关系良好。

表5 锌含量与荧光度的关系表

2.1.5 铜的标准曲线

以铜含量为纵坐标，荧光度为横坐标，进行线性回归，绘制标准曲线，见表6，得到标准曲线的线性方程y=276.21x-4.3592，相关系数R2=0.990 2，线性关系良好。

表6 铜含量与荧光度的关系表

2.2 大米元素含量标准

本次实验所检测的谷物制品样品按照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）对其中可能存在的铅、铬、锰、锌和铜等元素含量进行判定。标准规定我国市售谷物制品中，铅元素含量≤0.2 mg·kg-1，铬元素含量没有明确的规定。

2.3 样品各元素含量分析

通过原子荧光法检测出了9个大米样品中的铅、铬、锰、锌和铜5种元素的含量如下。

2.3.1 铅含量分析

由图1可知，9个样品中铅含量为0.002～0.030 mg·kg-1，平均值0.014 mg·kg-1，对比标准可知9个样品的检测结果全部符合《绿色食品 稻米》（NY/T419—2021）和《食品中污染物限量》（GB 2762—2017）的限制含量。

2.3.2 铬含量分析

由图2可知，9个样品中铬含量为0.002～0.006 mg·kg-1，平均值是0.001 4 mg·kg-1。铬是人体所必需的微量元素之一，三价铬对人体有益，但是六价铬有毒，其容易进入人体细胞，从而对肝、肾等器官产生影响，9个样品中大部分都没有检测出来含有铬元素，3种检测出铬元素的含量也很少，因此全部样品铬含量对人体健康危害都很小。

2.3.3 锰含量分析

由图3可知，9个样品中锰含量为1.388～2.472 mg·kg-1，平均值是1.739 mg·kg-1。锰通常摄入量为每天2～5 mg，吸收率为5%～10%，如果少于这个量，就有可能出现锰缺乏症状。测试的9种大米中锰的含量都基本满足人体日常所需要从大米中摄入的锰的含量。

2.3.4 锌含量分析

由图4可知，9个样品中锌含量为0.018～0.030 mg·kg-1，平均值是0.026 5 mg·kg-1。测试的9种大米中锌的含量都基本满足人体日常所需要从大米中摄入的锌的含量。

2.3.5 铜含量分析

由图5可知，9个样品中铜含量为0.001～0.008 mg·kg-1，平均值是0.004 mg·kg-1。测试的9种大米中铜的含量都基本满足人体日常所需要从大米中摄入的铜的含量。

3 结论

大米的营养成分不仅包括碳水化合物、蛋白质、脂肪和维生素等，还富含人体必需的金属元素。但是大米一旦受到重金属的污染就可能引起食品安全问题，造成重金属中毒。所以本文通过原子荧光法对随机采购的9种大米样品进行检测，来测定这些大米中的金属含量。本文从每个不同县农田里采收大米样品，并运用原子荧光法对大米样品进行检测，共采集9种大米样品，并对这些样品中的铅、铬、锰、锌和铜5种元素含量的进行测定分析。本研究中检测的5种重金属中所有金属均有检出，其中铅、锰、锌检出率较高。各种金属含量都基本满足人体日常所需要从大米中摄入的含量，且不超标，因此可认为本次检测的大米样本均符合健康要求。采用原子荧光法测定样品大米中铅、铬、锰、锌、铜五种金属元素含量的方法灵敏度高、方便、快捷、结果更加精确，具有很高的参考价值。