石墨炉原子吸收法测定牙膏中铅的含量

＊武悦 徐勤科 李莉 郭朝晖 李若绮 孙莺

（甘肃省药品检验研究院 甘肃 730070）

重金属元素铅对人体危害很大，具有蓄积性，进入人体后只有少量可通过代谢排出体外，长期小剂量摄入可能会导致慢性铅中毒，对人体造血、神经以及消化系统等均可造成不同程度损伤[1-2]。牙膏作为一种日用必需品，使用人群广、频次高。牙膏的基本成分包括摩擦剂、洁净剂、胶粘剂、润湿剂、防腐剂、甜味剂、芳香剂、色素和水等，其原料、包装材料、生产过程难免会混入重金属铅[3]，因此建立准确可靠的牙膏中铅的检测方法十分必要。目前，现行牙膏标准GB/T 8372—2017[4]中限定牙膏中铅含量≤10mg/kg，其检测方法包括原子吸收分光光度法（仲裁法）和石墨炉直接进样法。前者样品制备需根据牙膏配方的成分选择不同的前处理方法，步骤繁琐，多次萃取易造成铅元素损失，影响定量，且所用试剂毒性大，不利于环保。后者虽样品前处理方法简单，但方法中未明确说明前处理所用稀释液中释放剂为何物质及稀释液如何制备，且琼脂易引起石墨炉毛细进样管堵塞[5]，导致定量不准确。本实验采用石墨炉直接进样法，通过对前处理稀释液的组成和浓度进行筛选优化，建立简便可靠的牙膏中铅的检测方法。

1.材料与方法

(1)材料与试剂

铅单元素标准溶液（1000μg/mL），中国计量科学研究院；硝酸（65%，分析级），德国默克公司；琼脂粉，国药集团化学试剂有限公司；磷酸二氢铵（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；抗坏血酸（分析纯）国药集团化学试剂有限公司；试验用水为一级水。

(2)仪器与设备

Agilent 240ZAA石墨炉原子吸收分光光度计，美国安捷伦公司；电子天平，美国梅特勒-托利多公司；Milli Q IQ 7000超纯水仪美国Millipore公司；84-1（A）多头磁力搅拌器，金坛区西城新瑞仪器厂。

(3)实验条件及参数

方法类型Zeeman；测量模式为按峰高测量；灯电流10mA；测定波长283.3nm；狭缝宽度0.5nm；扣背景开；样品进样量10μL；保护气为高纯氩气。石墨炉程序见表1。

(4)铅标准溶液的配制

精密移取铅单元素标准溶液1.0mL置于100mL容量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，即得浓度为10000ng/mL铅单元素标准储备液。精密移取0.5mL（10000ng/mL）铅单元素标准储备液于100mL容量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，即得浓度为50ng/mL铅单元素标准使用液。

(5)供试品溶液的制备及样品测定

取试样牙膏1支，从中称取牙膏2.00g置于100mL烧杯中，加入50mL稀释液，1.0mL硝酸（1+1），在磁力搅拌器上搅拌（约20min），直到成为均匀的溶液。同法做空白样品。

吸取10μL样品溶液注入石墨炉，以0.2%硝酸为试剂空白，直接测定牙膏中铅含量。

(6)稀释液的选择与用量对牙膏中铅回收率的影响

由于牙膏颗粒度相对较大，而琼脂具有一定黏性，稀释液中加入适量琼脂可得到均匀的悬浮体[6]。又由于牙膏中使用的原料种类繁多，含各种摩擦剂、增稠剂、保湿剂、发泡剂、芳香剂等，导致牙膏基体较为复杂，石墨炉法原子吸收法在样品测定时容易产生严重的背景干扰，且铅元素沸点较低，高温条件下不稳定。通过在石墨炉中加入基体改进剂，与基体形成易挥发的化合物，或与铅形成稳定的化合物，可适当提高铅的灰化温度，使样品中干扰物质在原子化之前已被去除掉[7-9]。磷酸二氢铵作为常用的基体改进剂，在铅检测过程中发挥重要作用。铅元素易氧化，在测定过程中加入适量抗氧化剂，有利于铅的准确定量。

本实验采用单因素试验分别考察不同浓度琼脂、磷酸二氢铵和抗坏血酸对牙膏中铅元素提取回收率的影响。

2.结果与讨论

(1)稀释液的选择与用量单因素试验结果

①琼脂浓度对牙膏中铅回收率的影响

由图1可知，稀释液中不添加琼脂时，牙膏中铅的回收率仅为85.2%，随着琼脂浓度升高，铅的回收率随之显著提高（p＜0.05）。当琼脂浓度为0.1%时，铅的回收率可达101.9%；随着琼脂浓度继续升高，铅的回收率略有浮动，但变化不显著（p＞0.05）。当琼脂浓度达到1.0%时，铅的回收率显著下降（p＜0.05）。这是由于琼脂含量较高时，易引起石墨炉原子吸收光谱仪毛细进样管堵塞，导致进样量不准确，且琼脂含量高的稀释液对石墨管损伤较大，易引起石墨管烧穿，影响检验结果。

图1 琼脂浓度对牙膏中铅回收率的影响

②磷酸二氢铵浓度对牙膏中铅回收率的影响

由图2可以看出，随着稀释液中磷酸二氢铵浓度升高，牙膏中铅的回收率呈先升高后降低的趋势。当磷酸二氢铵浓度在2.0%时，铅回收率较好，为100.7%；当磷酸二氢铵浓度大于2.0%后，铅回收率显著下降（p＜0.05），说明磷酸二氢铵浓度过高可能造成牙膏中铅损失，导致定量不准确，影响检验结果[10]。

图2 磷酸二氢铵浓度对牙膏中铅回收率的影响

③抗坏血酸浓度对牙膏中铅回收率的影响

由图3可知，当稀释液中不添加抗坏血酸时，牙膏中铅的回收率低至66.3%，随着抗坏血酸浓度升高，铅的回收率随之显著提高（p＜0.05）。当抗坏血酸浓度为0.5%时，铅的回收率较好，达99.8%；随着抗坏血酸浓度继续升高，铅的回收率略有浮动，但变化不显著（p＞0.05）。

图3 抗坏血酸浓度对牙膏中铅回收率的影响

故本实验稀释液配制方法为琼脂0.1g、磷酸二氢铵2.0g、抗坏血酸0.5g，用超纯水溶解稀释至100mL，混匀后即得。

(2)线性关系与检出限

按仪器工作条件，利用仪器自动稀释功能，将铅单元素标准使用液稀释成5ng/mL、10ng/mL、15ng/mL、20ng/mL、25ng/mL、30ng/mL浓度的标准系列溶液，测定其吸光度值，减去空白吸收值，制成浓度与吸收值曲线。将试剂空白连续进样20次，以3倍空白值的标准偏差计算铅的检出限。试验结果显示，铅含量5～30ng/mL范围内呈良好线性关系，铅的检出浓度为0.0099mg/kg，见表2。

表2 线性方程及检出限

(3)回收率与精密度试验

称取牙膏样品，加标水平为0.30mg/kg和0.60 mg/kg，按供试品溶液制备方法处理，制备加标回收溶液，两个加标水平分别平行制备6份样品，进样后计算供试品测定值、加标回收率及相对标准偏差。结果显示铅的相对标准偏差和回收率均在允许范围内，见表3。

表3 回收率与精密度试验结果（n=12）

(4)实际样品检测

为验证所建方法实用性，对甘肃省内137批市售牙膏中铅含量进行测定，结果显示92批样品中检出铅元素，铅含量范围如表4所示，137批牙膏中铅含量均符合限值（≤10mg/kg）规定。

表4 甘肃省市售牙膏中铅的检测结果

3.结论

本试验建立了石墨炉原子吸收法测定牙膏中铅含量的实验方法，确定了牙膏前处理所用稀释液的配制方法为琼脂0.1g、磷酸二氢铵2.0g、抗坏血酸0.5g，用超纯水溶解稀释至100mL。所建方法线性关系良好，相关系数为0.9991；重复性试验的相对标准偏差（RSD）在1.9%～3.8%；高、低浓度加标回收率范围为95.3%～106.1%，该方法最低检出浓度为0.0099mg/kg。利用所建方法测定市售137批牙膏中的铅含量，按现行牙膏国家标准GB/T 8372—2017判定，其含量均在国家标准限值（≤10mg/kg）内。该方法操作简单、准确可靠，适用于大批次牙膏样品中铅含量的测定，为牙膏监管提供了技术支持。