氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法測定肉制品中微量鉛

張曦

摘 要：采用濕法消解技術作為前處理方式，確定了消解試劑和消解條件，利用氫化物原子熒光法及石墨爐原子吸收法，對肉制品中的鉛微量元素進行測定并做比較研究。結果表明：2種方法回收率、精密度和檢出限均能滿足日常檢測要求。隨著熒光技術的發展，相對于原子吸收較為便宜的價格，在微量鉛測定方面，熒光法更值得推薦。

關鍵詞：肉制品；鉛；氫化物原子熒光法；石墨爐原子吸收法

Determination of Trace Lead in Meat Products by HG-AFS in Comparison with GFAAS

ZHANG Xi

（China Meat Research Center， Beijing 100068， China）

Absract： In this study， the digestion reagents and conditions were optimized for wet digestion as a sample pre-treatment for comparative determination of trace lead in meat products by hydride generation atomic fluorescence spectrometry （HG-AFS） and graphite furnace atomic absorption spectrometry （GFAAS）. The results showed that both methods could meet the analytical requirements of recovery， precision and limit of detection. However， GFAAS is a more recommendable method due to its cost advantage.

Key words： meat； lead； hydride generation atomic fluorescence spectrometry （HG-AFS）； graphite furnace atomic absorption spectrometry （GFAAS）

中圖分類號：TS252.7 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2014）03-0014-04

鉛是一種常見的重金屬污染物，廣泛存在于大氣、土壤、水和食物中。它是人體唯一不需要的微量元素，也是一種穩定的不可降解污染物，在環境中可長期積累，并且易通過消化道、呼吸道而被人體吸收，鉛在進入生物體內后不易被排出，在食物鏈的生物放大作用十分明顯，其富集系數在各營養級中可達到驚人的程度，較高營養級的生物會在體內成千萬倍的富集鉛，然后通過食物鏈進入人體，當攝入過量時，會對神經系統、消化系統和造血系統造成危害，鉛污染已成為當前危害健康的重要原因之一[1-4]。研究表明，在過去50年里，全球排放到環境中的鉛為783 000 t，其中有相當一部分進入了土壤，致使世界土壤出現不同程度的污染[5-6]。動物與人類生活在同一個生態環境中，由于家畜從體格上講呼吸帶都處于大氣鉛濃度較高的層次，再加上各種飼料通過食物鏈帶入的鉛污染等，以至肉制品一定程度上承受著鉛污染帶來的問題[7]。2010—2012年達州市的監測研究發現，畜肉等群眾經常消費的食品中鉛合格率低于80%[8]。目前食品中鉛的主要檢測方法有原子吸收法、電感耦合等離子體發射光譜法（inductively coupled plasma optical emission spectrometry，ICP-OES）、電感耦合等離子體質譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）等。近年來，肉與肉制品中鉛的檢測方法屢見報道，盧垣宇等[8]采用干法消解比較了石墨爐原子吸收與ICP-MS測定肉制品和香辛料中的鉛含量。梁紹成等[9]采用微波消解ICP-OES法對動物源性食品中的鉛鎘砷汞含量進行了測定。本研究采用氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法對肉制品中微量鉛的含量進行測定，并對2 種方法的回收率、精密度、檢出限進行考察，以期為肉制品鉛含量檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豬肉制品 市購；牛肝成分分析標準物質GBW（E）080193、鉛標準溶液 國家標準物質研究中心；氫氧化鉀、硼氫化鉀、鐵氰化鉀、硝酸鎂、磷酸氫二銨、硝酸鈀 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

AFS-930雙道原子熒光光度計、鉛空心陰極燈 北京吉天儀器有限公司；TAS-990原子吸收分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；

1.3 方法

1.3.1 前處理

消解液：用天平稱取1.000 g肉制品于磨口三角瓶中，消解試劑為濃硝酸和高氯酸混合液（7∶1，V/V），加入玻璃珠數粒及漏斗，放置電熱板上消化至液體無色澄清、大量白煙冒出，加入10 mL超純水趕酸至液量為1～2 mL，待三角瓶冷卻用超純水轉移定容于25 mL容量瓶中。

氫化物原子熒光法：取1 mL消解液，添加12 mol/L鹽酸溶液定容至10 mL，待測；石墨爐原子吸收法：取10 μL消解液，加不同基體改進劑5 μL（0.05% Mg（NO3）2溶液、0.5% NH4H2PO4溶液、0.05% Pd（NO3）2溶液），待測。

1.3.2 氫化物原子熒光法條件

波長283.3 nm，燈電流90 mA，光電倍增管負高壓280 mA，原子化器高度8 mm，載氣流量（氬氣）400 mL/min，屏蔽氣流量（氬氣）800 mL/min，

讀數時間7.6 s，延時1.5 s，進樣量0.5 mL，讀數方式為峰面積，順序注射系統程序見表1。

表 1 氫化物原子熒光法測定鉛順序注射系統程序

Table 1 Sequential injection system program for determination of

lead by HG-AFS

步驟 時間/s 樣品注射泵閥 多位閥

位置 還原劑注射泵 蠕動泵轉速/（r/min）

位置 動作 體積/mL 閥位 動作 體積/mL

1 1 A FILL 1.5 G B FILL 1.2 0

2 1 B FILL 1.5 G B FILL 1.5 130

3 1 B INJ 3 B B INJ 0 130

4 1 A FILL 2.5 G B INJ 0 130

5 0.1 B FILL 1 G B INJ 0.5 0

6 1 B FILL 1.2 G A INJ 0 0

7 7.6 B INJ 4.7 B A INJ 2.2 130

1.3.3 石墨爐原子吸收法條件

波長283.3 nm，燈電流 3 mA，負高壓440 mA，狹縫寬度0.4 nm，氘燈扣背景，進樣量10 μL，基體改進劑5 μL，程序升溫條件：干燥溫度110 ℃，升溫5 s，保持5 s；灰化溫度350 ℃，升溫10 s，保持10 s；原子化溫度1 600 ℃，升溫0 s，保持3 s；清除溫度1 800 ℃，升溫1 s，保持3 s。

2 結果與分析

2.1 消解條件確定

2.1.1 消解方法

由表2可知，干灰化法測定樣品中的鉛含量都有所偏低，由于灰化時間對其含量有所影響。灰化時間過短，樣品未灰化完全；灰化時間過長時，樣品中部分鉛及其化合物汽化后揮發而使測得的鉛含量偏低。故本實驗確定濕法消解作為前處理方法。

表 2 不同前處理方法測定肉制品中的鉛含量

Table 2 Comparison of results obtained by different pretreatment methods for the determination of lead content in meat products

mg/kg前處理 樣品1 樣品2 樣品3 樣品4

消解方法 0.028 0.036 0.019 0.0104

干灰化法 0.025 0.034 0.018 0.0099

注：樣品1～4為不含待測染素基質的肉制樣品。

濕法消解是目前應用比較廣泛的一種食品藥品等重金屬元素檢測的前處理方法[10-11]，該方法實用性強，在實驗過程中只要控制好消化溫度，大部分元素很少或幾乎沒有損失，尤其對于鉛這樣的高溫元素，回收率較為穩定[12-13]。王吉秀等[14]比較了濕法、微波以及干法消解測定中藥材中的5種重金屬元素，結果表明，消解方法的回收率均大于90%。

2.1.2 消解體系

圖 1 消解體系對鉛測定結果的影響

Fig.1 Effect of digestion system on the determination of lead

由圖1可看出，當混酸比例為4∶1～7∶1（V/V），鉛含量逐漸上升，7∶1（V/V）之后基本不變，故最終采用濃硝酸和高氯酸混合液（7∶1，V/V）作為消解試劑。

早在六七十年代就有文獻報道運用高氯酸消解的方法測定組織，土壤以及植物中的多種元素含量[15-18]。由于日常檢測的肉制品中油脂含量較高，故將消解試劑中濃硝酸的比例加大，在反應初期起預氧化作用的濃硝酸與肉制品充分反應，破壞樣品中有機質。熱高氯酸是最強的氧化劑和脫水劑，由于其沸點較高，可在除去硝酸后的反應后期繼續氧化肉制品，達到充分消解的目的[19]。

氫化物原子熒光法對酸度要求比較苛刻，由于鉛形成揮發性氣體的酸度范圍很窄，所以加水趕酸應等待至大量白煙冒出為止。江銳曙等[20]選擇2%鹽酸溶液作為載流測定鉛，可提高熒光強度，獲得較高的靈敏度和精密度。

2.2 氫化物原子熒光法測定結果

選用鐵氰化鉀作為氧化劑，標準溶液和試樣不需另加試劑，載流為12 mol/L鹽酸溶液。根據樣品酸度，調節還原劑中堿溶液濃度，以確保最終反應廢液pH值為8～9左右。最終確定還原劑為1%氫氧化鉀、2%硼氫化鉀、2%鐵氰化鉀。在此條件下由儀器自動稀釋配比測定1.000、2.000、4.000、8.000、10.00 ng/mL標準使用液，得標準曲線I=139.4821C―6.8379，相關系數0.9999。

2.3 石墨爐原子吸收光譜法測定結果

肉制品復雜的基體組分對石墨爐原子吸收光譜法的測定有嚴重的背景干擾，在測定過程中較高的空白值會對肉制品中微量鉛的測定產生較大影響，因此，需要加基體改進劑以獲得低含量測定值。加入基體改進劑可改善基體的性能，使其易轉化成為易揮發的化學形態，以利于灰化階段的去除；同時，與分析物形成更穩定的化合物，降低分析物的揮發性，提高灰化溫度和原子化溫度，利于除去基體的干擾，避免分析元素與Cl–形成共揮發物[20-22]。

本研究選擇0.05% Mg（NO3）2溶液、0.5% NH4H2PO4溶液、0.05% Pd（NO3）2溶液3種基體改進劑，對高鹽肉制品微量鉛的測定進行比較。結果顯示，當加入5μL質量分數為0.05% Pd（NO3）2溶液時，背景值最小為0.126，其信噪比值最高（表4）。由于鈀價格較昂貴，故在實際應用過程中，基體改進劑多采用0.5% NH4H2PO4溶液。

表 4 不同基體改進劑對樣品吸光度與背景吸光度的影響

Table 4 Effect of different matrix modifiers on absorbance and background absorbance

基體改進劑 加入量/μL 原子吸收 背景吸收 原子吸收/背景吸收

無 5 0.161 0.338 0.476

Mg（NO3）2 5 0.138 0.297 0.465

NH4H2PO4 5 0.147 0.159 0.925

Pd（NO3）2 5 0.155 0.126 1.230

在此條件下，測定10.00、20.00、40.00、80.00 ng/mL

標準使用液，得標準曲線Y=376.8112C―29.8376，相關系數0.9993。

表 5 不同測定方法加標回收率及方法檢出限

Table 5 Spiked recoveries and detection limits of GFAAS and HG-AFS

氫化物原子熒光法 石墨爐原子吸收法

樣品質

量/g 加標樣/（ng/mL） 不加標樣/（ng/mL） 回收

率/% 方法檢出限/（ng/mL） 樣品質

量/g 加標樣/（ng/mL） 不加標樣/（ng/mL） 回收

率/% 方法檢出限/（ng/mL）

1.0206 4.973 0.193 95.6 0.060 1.0236 41.434 1.994 98.6 1.240

1.0078 5.361 0.186 104.5 1.1055 39.571 2.011 93.9

1.0322 5.089 0.199 97.8 1.0104 40.888 1.832 106.8

由表5可看出，對空白樣品做11 次測定，使用氫化物原子熒光法，用RSN=3確定方法檢出限為0.060 ng/mL；以4 ng/mL為標準樣品進行11 次測定，計算相對標準偏差為1.08%；以5 ng/mL做加標回收實驗，測量3 次，回收率在95.6%～104.5%之間。使用石墨爐原子吸收法，用RSN=3確定方法檢出限為1.240 ng/mL；以40 ng/mL為標準樣品進行11 次測定，由儀器自動計算濃度值，計算其相對標準偏差為1.49%；以40 ng/mL做加標回收實驗，測量3 次，回收率在93.9%～106.8%之間。

兩種方法均能滿足日常檢測的需求，氫化物原子熒光法具有更低方法檢出限、較高靈敏度，樣品消解之后直接稀釋即可上機。而石墨爐原子吸收法受肉制品復雜基體的影響較大，需要加入基體改進劑進行試驗，進而增加了污染的可能性。

2.4 標準物質測定

分別用氫化物原子熒光法和石墨爐原子吸收法對國家標準物質GBW（E）080193進行測定，鉛含量各為1.29、1.28 mg/kg，回收率為99.2%、98.5%，測定值在證書給定范圍內。

2.5 實際樣品的測定

利用上述方法，對北京市城區、遠郊超市及農貿市場中185 個批次的肉及肉制品進行了分析，結果表明其鉛含量在0.009 8～0.048 mg/kg范圍內。

3 結 論

氫化物原子熒光法檢出限0.060 ng/mL，相對標準偏差1.08%，回收率95.6%～104.5%；石墨爐原子吸收法檢出限1.240 ng/mL，相對標準偏差1.49%，回收率為93.9%～106.8%。對國家標準物質GBW（E）080193鉛成分進行測定，其測定值在證書給定范圍內。

石墨爐原子吸收法費時，選用合適的基體改進劑進行測定其受酸度的干擾較小；氫化物原子熒光法儀器價格便宜，耗時短，但鉛形成揮發性氣體的酸度范圍很窄，故要嚴格控制消化后樣品的酸度，盡量將酸趕盡，并且使標樣介質的酸度與消化后樣品的酸度保持一致。

兩種方法均能滿足日常檢測的需求，氫化物原子熒光法具有較高的靈敏度、儀器性能穩定、操作簡便，隨著熒光技術的發展，相對于原子吸收較為便宜的價格，在微量鉛測定方面，熒光法更值得推薦。

參考文獻：

[1] 陳少芳， 譚國浩， 陳秀芳. 氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法測定微量鉛[J]. 中國衛生檢驗雜志， 2009， 19（5）： 1049-1050.

[2] 梁進. 氫化物原子熒光法與石墨爐原子吸收法測定水中微量鉛比較[J]. 現代儀器， 2006（5）： 325-327.

[3] 李華斌， 戚其平， 姚孝元， 等. 鉛對健康的影響研究進展[J]. 環境導報， 1999（1）： 32-35.

[4] 鐘格梅， 唐振柱. 我國環境中鎘、鉛、砷污染及其對暴露人群健康影響的研究進展[J]. 環境與健康雜志， 2006， 23（6）： 562-565.

[5] WEBSTER R， OLIVER M A. Sample adequately to estimate variorums of soil properties[J]. Journal of Soil Science， 1992， 43： 177-192.

[6] SINGH O V， LABANA S， PANDEY G， et al. Phytoremeation： an overview of metallic ion decontamination from soil[J]. Applied Microbiology and Biotechnology， 2003， 61（5/6）： 492-405.

[7] 王卓， 張興伍， 李德華， 等. 2010年-2012年達州市食品中重金屬及有害元素監測結果分析[J]. 中國衛生檢驗雜志， 2013（17）： 3404-3409.

[8] 盧垣宇， 尋思穎， 馮永渝， 等. 干法消解-石墨爐原子吸收及電感耦合等離子體質譜測定肉制品和香辛料中鉛含量的比較[J]. 食品科技， 2013， 38（12）： 290-293.

[9] 梁紹成， 劉君超， 趙智峰， 等. 微波消解-ICP-OES法測定動物源食品中鉛， 鎘， 砷和汞含量的方法研究[J]. 中外食品工業： 下， 2013（5）： 18-19.

[10] 方炳華， 肖珊美. 濕法消化-火焰原子吸收光譜法測定植株中礦質元素[J]. 中國林副特產， 2005， 78（5）： 5-6.

[11] 王洪春. 食品類樣品硝酸高氯酸濕法消化的實驗現象與消化進程控制[J]. 預防醫學情報雜志， 2005， 21（6）： 764-765.

[12] 陳韞儀. 濕法消化氫化物原子熒光光譜法測定茶葉中的鉛含量[J]. 福建輕紡， 2012， 7（5）： 30-34.

[13] 曾曉丹， 王建剛， 張穎慧， 等. 濕法消解-原子熒光光譜法測定人參皂甙中的重金屬元素[J]. 光譜實驗室， 2011， 28（3）： 1085-1088.

[14] 王吉秀， 祖艷群， 陳海燕， 等. 中藥材圓果中重金屬檢測的消解方法研究[J]. 云南農業大學學報， 2011， 26（6）： 856-860.

[15] ZASOSKI R J， BURAU R G. A rapid nitric： perchloric acid digestion method for multi-element tissue analysis[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis， 1977， 8（5）： 425-436.

[16] KOPACEK J， HEJZLAR J. Semi-micro determination of total phosphorus in soils， sediments， and organic materials： a simplified perchloric acid digestion procedure[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis， 1995， 26（11/12）： 1935-1946.

[17] BLANCHAR R W， GEORGE R， CALDWELL A C. Sulfur in plant materials by digestion with nitric and perchloric acid[J]. Soil Science Society of America Journal， 1965， 29（1）： 71-72.

[18] 麥潔梅， 成曉玲， 張琪. 氫化物發生-原子熒光光譜法測定鉛的最佳酸度條件選擇[J]. 中國衛生檢驗雜志， 2007， 17（7）： 1225-1226.

[19] 陳慶勝， 李敏. 食品檢驗濕法消解過程和機理探討[J]. 中國中醫藥咨訊， 2010， 2（14）： 259.

[20] 江銳曙， 蔡志斌. 食品痕量元素分析中基體改進劑的應用[J]. 中國衛生檢驗雜志， 2009， 19（6）： 1446-1448.

[21] 胡海蓉. GFAAS法測定醬油鎘含量中基體改進劑的應用[J]. 中國衛生檢驗雜志， 2009， 20（6）： 1378-1379.

[22] 肖艷玲， 馮躍華， 盧黃， 等. 基體改進劑在石墨爐原子吸收法測定食品中鉛的應用[J]. 安徽師范大學學報： 自然科學版， 2010， 33（1）： 48-51.