稀酸浸提水產品中重金屬銅、鉛和鎘

汪 慧，江 濤，唐 勇，鄒永德，江天久,

（1.暨南大學生命科學技術學院，廣東 廣州 510632；2.南海出入境檢驗檢疫局檢測中心，廣東 佛山 528200）

對環境和食品中的重金屬檢測方法我國均有相關的國家標準，但這些傳統的檢測方法都存在樣品處理耗時較長，需大型檢測儀器和專業人員操作等問題[1-10]。酶聯免疫法（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）檢測技術因其高效靈敏、操作簡便等特點[11-12]，已廣泛應用于環境和醫療衛生等領域，免疫學檢測重金屬的方法正在不斷開發完善中[13-14]。免疫學檢測對試樣有一定的要求，只能在液態環境中進行[15]。為滿足本課題組已開發出的檢測銅、鉛和鎘的試劑盒（條）[16-21]需要，研究稀酸浸提水產品重金屬銅、鉛、鎘的方法，以利于ELISA檢測技術在水產品重金屬檢驗中的應用。稀酸浸提法具有快速高效、簡單易行的特點，可作為傳統樣品前處理的輔助手段應用于樣品的初篩，對快速檢測環境和食品中的重金屬污染物具有很高的應用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

近江牡蠣（Ostrea rivularis）、翡翠貽貝樣品（Perna viridis）、基圍蝦（Metapenaeus ensi） 市售。

鉛、銅、鎘標準溶液（均為1 000 μg/mL） 國家標準物質中心；濃HNO3（優級純）、濃H2SO4（優級純）、濃HCl（優級純）、氫氧化鈉（分析純） 天津化學試劑廠；實驗用水均為二次蒸餾水。

1.2 儀器與設備

MDS-6微波消解儀 上海新儀微波化學科技有限公司；Optima 7000 DV電感耦合等離子體發射光譜儀 美國PE公司；AL104電子天平 瑞士Mettler-Toledo公司；5424R高速離心機 德國Eppendorf公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備

1.3.1.1 近江牡蠣樣品的制備

選擇100 只體質量相差±10%左右的近江牡蠣，清除附著物并洗刷干凈，參照NY 5052—2001《無公害食品：海水養殖用水水質》和相關文獻[22-24]報道，配制海水中重金屬銅、鉛、鎘質量濃度分別為100、200、25 μg/L。室溫條件下，將牡蠣置于上述海水的水池中暫養，期間不投餌，晝夜連續充氣以保證水中溶氧充足。隔天換水并將死掉的牡蠣清出，暴露10 d后，從水池中取出牡蠣，去殼，取出軟體組織并用濾紙將水吸凈，攪拌機攪碎，裝入聚乙烯袋中，－20 ℃保存。

1.3.1.2 翡翠貽貝樣品的制備

選擇200 只體質量相差±10%左右的翡翠貽貝，參照上述方法將其暴露于水池中暫養，7 d后取出，去殼，取出軟體組織并用濾紙將水吸凈，攪拌機攪碎，裝入聚乙烯袋中，－20 ℃保存。

1.3.1.3 基圍蝦樣品的制備

在玻璃缸中放入一定量自來水，爆氣4 d后加入重金屬污染液。據GB 11607—1987《漁業水質標準》及參考文獻[25-26]配制水中重金屬銅、鉛和鎘質量濃度分別為0.350、0.05、0.015 mg/L。選擇100 只體質量相差±10%左右的基圍蝦放入上述缸中暫養，每天喂食兩次，連續充氣以保證水體溶氧充足。15 d后從水池中取出基圍蝦，取出軟體組織并用濾紙將水吸凈，攪拌機攪碎，裝入聚乙烯袋中，－20 ℃保存。

1.3.2 微波消解樣品前處理方法

取勻漿處理后的近江牡蠣、翡翠貽貝和基圍蝦組織4 份，每份0.5 g左右，分別置于高壓消解罐內，加入5 mL濃HNO3，室溫放置過夜后，放入微波消解爐內消解，消解條件（表1）所示，趕酸，定容至10 mL，電感耦合等離子體發射光譜（inductively coupled plasmaatomic emission spectrometer，ICP-AES）檢測重金屬的濃度。

1.3.3 稀酸浸提樣品前處理法

取上述樣品的勻漿組織各0.5 g，分置于50 mL的離心管中。加入稀酸（鹽酸、硝酸和硫酸）5 mL，浸泡反應。設置酸濃度分別為0.1、0.5、1、2 mol/L和4 mol/L，反應時間分別為5、10 、15 、20 、25 min和30 min，反應溫度分別為4、10、20、25、30、40、60 ℃和90 ℃。反應完畢后，將離心管在8 000 r/min離心10 min，取上清液，ICP檢測上清液中銅、鉛、鎘的含量，確定最佳反應條件，每處理組3 個平行。

2 結果與分析

2.1 稀酸浸提條件

2.1.1 鹽酸浸提條件

圖1 鹽酸浸提條件Fig.1 Effects of dilute HCl extraction conditions on the extraction efficiencies of three heavy metals

鹽酸浸提近江牡蠣、翡翠貽貝和基尾蝦中銅、鉛和鎘時，隨著鹽酸濃度的升高，浸提液中重金屬的量也逐漸增加，當鹽酸濃度為2 mol/L，3 種重金屬的浸提量最大（圖1a）；反應時間對鹽酸浸提近江牡蠣和翡翠貽貝中的銅、鉛、鎘影響不大，當反應時間為10 min時，浸提基圍蝦中的銅、鉛、鎘達最大（圖1b）；反應溫度對鹽酸浸提基圍蝦中的銅影響較大，但對浸提貝類中的重金屬影響不大，當溫度20 ℃時，3 種樣品中的重金屬浸提量均可達最大值，并在20～90℃的溫度范圍內基本不變（圖1c）。因此，鹽酸浸提水產品中重金屬污染物條件應為濃度2 mol/L、反應時間10min、溫度范圍20～90 ℃。

2.1.2 硫酸浸提條件

硫酸浸提近江牡蠣、翡翠貽貝和基尾蝦中銅、鉛和鎘時，隨著硫酸濃度的增大，浸提量逐漸增加，當硫酸的濃度為2 mol/L，3 種重金屬的浸提量達最大（圖2a）；反應時間對硫酸浸提基圍蝦中的銅、鉛、鎘及近江牡蠣中的銅影響較大，當反應時間為15 min時，各樣品的重金屬浸提量達到最大（圖2b）；反應溫度對硫酸浸提翡翠貽貝中的鎘和基圍蝦中的銅影響較大，對其他樣品則影響不大，當溫度為10 ℃時，3 種樣品中的重金屬浸提量均可達最大值，并且在10～90 ℃的范圍內浸提液量基本不變（圖2c）。硫酸的最適浸提條件為濃度2 mol/L、反應時間10 min、溫度范圍10～90 ℃。

圖2 硫酸浸提條件Fig.2 Effects of dilute H2SO4 extraction conditions on the extraction efficiencies of three heavy metals

2.1.3 硝酸浸提條件

硝酸浸提近江牡蠣、翡翠貽貝和基尾蝦中銅、鉛、鎘時，隨著硝酸濃度的增大，浸提量逐漸增加，當硝酸的濃度為2 mol/L，3 種重金屬的浸提量達最大（圖3a）；反應時間對硝酸浸提近江牡蠣中的銅和鎘、基圍蝦中的鉛和翡翠貽貝中的鎘影響較大，當反應時間為15min時，各樣品的重金屬浸提量達到最大（圖3b）；反應溫度對硝酸浸提近江牡蠣和基圍蝦中的銅及翡翠貽貝中的鎘影響較大，對其他樣品則影響不大，當反應溫度為10 ℃時，3 種樣品中的重金屬浸提量均可達最大，并且在10～90 ℃的溫度范圍內基本不變（圖3c）。硝酸的浸提條件為濃度2 mol/L、反應時間15 min、溫度范圍10～90 ℃。

圖3 硝酸浸提條件Fig.3 Effects of dilute HNO3 extraction conditions on the extraction efficiencies of three heavy metals

2.2 稀酸浸提法與微波消解法比較

分別用上述稀酸浸提和微波消解法，提取上述水產品中的重金屬銅、鉛和鎘，ICP-AES檢測，統計兩種提取法的檢測結果及比值（表2）。

表2 重金屬不同提取方法的比較Table 2 Comparisons of different extraction methods

我國食品安全標準對水產品中的銅、鉛、鎘金屬離子限定值10－6數量級，而ELISA對其的檢測限可達10－9數量級，故作為一種用于現場或室內樣品快速掃描的樣品前處理技術，如果其處理效果與微波消解法相比，能為后者的60%以上即可滿足檢測的實際需要。由表2可知，對近江牡蠣而言，稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸對近江牡蠣中的銅、鉛、鎘的浸提液濃度與微波消解法的比值都能達到80%，基本可以代替傳統的微波消解法。同樣與微波消解相比，稀鹽酸浸提基圍蝦中的銅和鎘的比值分別為51.18%、53.25%，稀硫酸浸提翡翠貽貝中的鉛和基圍蝦中的銅的比值分別為52.63%、54.03%，而稀硝酸的比值均能達到60%，故稀硝酸的浸提效果要比稀鹽酸和稀硫酸的好。

2.3 加標回收率

采用加標回收驗證的方法證明稀酸浸提法的可行性。表3顯示，微波消解法處理水產品中重金屬銅、鉛、鎘的加標回收率為93%～118%，稀鹽酸浸提法的加標回收率為69%～97%，比微波消解法的低；稀硫酸浸提法的加標回收率為97%～116%，比國標法的稍高；稀硝酸浸提法的加標回收率為98%～111%，比微波消解法的加標回收率相當。稀鹽酸浸提法低，可能是因為鹽酸的揮發性比較強的原因，稀硝酸和稀硫酸的結果可靠，采用國標法提取蛋白質類食品中的重金屬，易使重金屬元素損失，使測定結果偏小，而且微波消解中使用了濃酸，濃酸的純度對空白值的影響很大，直接影響到測定結果的準確度，所以稀硝酸和稀硫酸浸提法不僅可行而且具有簡便、快速的優勢。

這是因為我國北方地區冬季室外溫度通常可以達到零下，室內由于使用火爐、暖氣等，則溫度一般會在20℃左右。內外較大的溫度差異，導致建筑在使用過程中，冷空氣、熱空氣一旦相遇，就很容易形成一些吸附在墻體表面的水霧。

表3 微波消解法與稀酸浸提法的加標回收率Table 3 Comparison of the spiked recoveries of three heavy metals with microwave digestion and dilute acid extraction methods

2.4 鎘的稀酸浸提液ICP-AES與ELISA檢測結果比較

圖4 鎘的稀酸浸提-ICP-AES檢測法與稀酸浸提-ELISA檢測法測定結果比較Fig.4 Comparisons of the results obtained by dilute acid extraction combined with ICP-AES or ELISA for Cd concentrations

將水產品中鎘的稀硝酸浸提液離心后，用微量的NaOH將pH值調至6，分別用ICP-AES法和ELISA法測定，并進行比較。圖4表明，兩種方法的檢測結果具有顯著的相關性（P＜0.01），回歸方程為：y=1.020 6x＋0.002 1（R2=0.983 3）。由此說明，在ELISA法檢測水產品中重金屬時，稀酸浸提法完全可以達到其對樣品前處理的要求。

3 結 論

3.1 稀鹽酸、稀硫酸和稀硝酸浸提水產中的重金屬銅、鉛、鎘的浸提條件相似，最佳浸提濃度均為2 mol/L，反應時間分別為10、10、15 min，浸提溫度分別為20～90、10～90、10～90 ℃。浸提所用的酸濃度低，浸提時間短，只需十幾分鐘，浸提溫度范圍寬，適于現場檢測。

3.2 與微波消解樣品前處理的結果比較，稀硝酸的浸提效果比稀鹽酸和稀硫酸的好，通過加標回收率進一步驗證，稀鹽酸浸提法可行性不高，而稀硫酸和稀硝酸浸提法可行性較高。

3.3 ICP-AES和ELISA對浸提液中鎘濃度的檢測結果線性相關性良好，在ELISA法檢測水產品中重金屬時，稀酸浸提法完全可以達到其對樣品前處理的要求。

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