【概述】

鉛（Pb）、鎘（Cd）等有毒元素因環(huán)境污染進(jìn)入食物鏈。大米是亞洲地區(qū)常見的糧食。大米能夠從土壤中快速吸收鉛和鎘元素，進(jìn)而通過飲食嚴(yán)重影響人體健康。1, 2因此需對(duì)這些有毒元素的濃度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)。亞洲國(guó)家，尤其是中國(guó)，對(duì)食物中鉛和鎘的限定濃度有著嚴(yán)格規(guī)定；因此，開發(fā)一種簡(jiǎn)單、可靠的大米中鉛和鎘微量濃度測(cè)定方法尤為重要。

歐盟和中國(guó)規(guī)定糧食中鉛和鎘的大允許濃度必須低于0.2mg/kg（歐洲委員會(huì)條例EC 1881/2006和中國(guó)國(guó)標(biāo)GB 2715-2016《衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》）。石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）是一項(xiàng)*推薦的用于檢測(cè)各類食物中微量元素的技術(shù)（GB/T5009.15-2017、GB/T 5009.12-2017和EN 14083:2003）。在GFAAS分析前，通常利用微波消解、壓力罐消解、干法灰化、濕法消解等方法對(duì)食物樣品進(jìn)行預(yù)處理。這些常規(guī)消解程序通常操作很復(fù)雜且耗時(shí)較長(zhǎng)（2-4小時(shí)甚至更長(zhǎng)）。此外，這些方法需要大量具有腐蝕性和氧化性的試劑，增加了樣品污染的可能性，從而導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確。然而，由PerkinElmer公司開發(fā)并驗(yàn)證3的快速消解能夠有效縮短樣品制備的時(shí)間，同時(shí)還能減少?gòu)?qiáng)腐蝕性酸和氧化劑的使用并降低樣品污染的可能性。

【實(shí)驗(yàn)/設(shè)備條件】

利用PinAAcle 900H原子吸收（AA）光譜儀（美國(guó)康涅狄格州謝爾頓市珀金埃爾默公司）進(jìn)行測(cè)量—PinAAcle900T、900Z光譜儀也可用于此應(yīng)用。3PinAAcle 900H配備了Syngystix™原子吸收軟件用于樣品分析、數(shù)據(jù)報(bào)告和結(jié)果存檔——還可以使用Syngistix™ AA Express™軟件。PinAAcle 900H還配備了HGA石墨爐和氘燈連續(xù)光源背景校正功能、AS900自動(dòng)進(jìn)樣器、水再循環(huán)裝置系統(tǒng)、高速自動(dòng)波長(zhǎng)傳動(dòng)裝置、燈源自動(dòng)選擇功能以及無極放電燈（EDL）電源。PinAAcle 900光譜儀中光纖的使用大限度地提高了光通量，從而改善了檢出水平。

本次實(shí)驗(yàn)中對(duì)未知樣品A和能力驗(yàn)證測(cè)試樣品B中的鉛（Pb）和鎘（Cd）進(jìn)行了測(cè)量。同時(shí)利用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）——米粉NIST 1568來驗(yàn)證消解和分析方法。各樣品通過快速消解制備兩份（FD1，F(xiàn)D2）。儀器條件如表1所示，石墨爐溫度程序如表2和表3所示。

表1.使用PinAAcle 900H原子吸收（AA）光譜儀分析稻米中鉛和鎘濃度的儀器條件

表2.使用PinAAcle 900H光譜儀分析稻米中鉛濃度的優(yōu)化溫度程序

表3.使用PinAAcle 900H光譜儀分析稻米中鎘濃度的優(yōu)化溫度程序

【樣品制備】

通過方便迅速的快速消解方法對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，操作過程如下：稱取0.5g米粉樣品于50mL聚丙烯離心管中；加入1.5mL濃硝酸后，將離心管放置于石墨消解裝置（珀金埃爾默SPB系列）中；此時(shí)離心管加蓋但不*旋緊；在120℃下加熱30分鐘后即可，所得溶液如圖1所示；后利用去離子水將樣品定容至25mL。樣品消解過程大大縮短至半個(gè)小時(shí)。

圖1.大米粉快速消解前（黃色蓋子）、快速消解后（綠色蓋子）示意圖。

【實(shí)驗(yàn)/操作方法】

在該實(shí)驗(yàn)中，首先通過快速消解對(duì)米粉進(jìn)行預(yù)處理，然后利用珀金埃爾默PinAAcle™ 900H石墨爐原子吸收光譜儀進(jìn)行分析。據(jù)此建立并驗(yàn)證了一種快速、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確的稻米中鉛和鎘微量濃度分析方法。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果/結(jié)論】

鉛和鎘的標(biāo)準(zhǔn)加入校準(zhǔn)曲線如圖2所示，相關(guān)系數(shù)R2值均≥0.999，證明分析線性較好。校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的峰型如圖3和圖4所示。相同的出峰時(shí)間和峰型證明標(biāo)準(zhǔn)加入法有效消除了基體干擾。

圖2.大米中鉛（上）和鎘（下）的標(biāo)準(zhǔn)加入曲線。

圖3.標(biāo)準(zhǔn)加入校準(zhǔn)中鉛（上）和鎘（下）測(cè)定譜圖。

圖4.兩種樣品、NIST 1568及其復(fù)制品中鉛（上）和鎘（下）測(cè)定譜圖。

方法檢出限計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?所示。方法檢出限遠(yuǎn)低于規(guī)定濃度，這說明較小的樣品體積（12µL）對(duì)檢出限沒有影響，另外也證明PinAAcle 900H能夠測(cè)量復(fù)雜基質(zhì)中的低濃度物質(zhì)。

表4.使用PinAAcle 900H光譜儀的方法檢出限

表5.使用PinAAcle 900H光譜儀分析通過快速消解預(yù)處理的NIST 1568

樣品A和樣品B分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。因?yàn)闃悠分袧舛容^高，所以樣品B中鎘濃度分析過程中采用了在線稀釋。該方法的準(zhǔn)確度與先前使用PinAAcle 900TGFAAS（配備塞曼背景校正功能）完成的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度高度一致，并且鎘和鉛分析中RSD%均小于1.0%，再次證明了該方法的精密度。

表6.稻米（mg/kg）中鉛（上）和鎘（下）的檢測(cè)結(jié)果。

結(jié)論

經(jīng)證實(shí)，快速消解是一種簡(jiǎn)單、有效、準(zhǔn)確的稻米預(yù)處理技術(shù)。配備HGA石墨爐和氘燈背景校正功能的PinAAcle 900H原子吸收光譜儀能夠有效降低大米樣品基質(zhì)的干擾——CRM分析結(jié)果和較低的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表明，PinAAcle 900H原子吸收光譜儀具備食品基質(zhì)中痕量重金屬檢測(cè)所需的超高靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度。該應(yīng)用能夠擴(kuò)展至糧食，如玉米、大豆，奶粉，果蔬等各類食品中的重金屬分析。

【儀器/耗材清單】

儀器

PinAAcle 900H原子吸收（AA）光譜儀（美國(guó)康涅狄格州謝爾頓市珀金埃爾默公司）

PinAAcle 900H還配備了HGA石墨爐和氘燈連續(xù)光源背景校正功能、AS900自動(dòng)進(jìn)樣器、水再循環(huán)裝置系統(tǒng)、高速自動(dòng)波長(zhǎng)傳動(dòng)裝置、燈源自動(dòng)選擇功能以及無極放電燈（EDL）電源。

耗材