大米中兩種預處理方法對鎘測定的影響

鮑會梅（江蘇食品藥品職業技術學院食品與營養工程學院，江蘇淮安223003）

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大米中兩種預處理方法對鎘測定的影響

鮑會梅
（江蘇食品藥品職業技術學院食品與營養工程學院，江蘇淮安223003）

摘要：為探究大米中兩種預處理方法對鎘含量測定的影響。采用微波消解法和濕法消解法兩種預處理方法對大米中的鎘含量進行測定，通過精密度和回收率試驗可以看出微波消解-石墨爐原子吸收法更好。測定稻米中的鎘含量0.063 2 mg/kg，回收率為98.4 %，RSD為0.15 %。最優試驗條件為0.5 mol/L硝酸，硝酸+硫酸+過氧化氫消解法，20 g/L磷酸二氫銨作為基體改進劑，原子化溫度為1700℃，灰化溫度為380℃。該方法結果準確，操作安全，可在實際檢測中應用。關鍵詞：大米；鎘含量；微波消解法；濕法消解法

鎘是環境中主要的無機污染元素之一，其蓄積性對機體的危害是不可逆且隱蔽性的，嚴重威脅人的身體健康甚至是生命安全[1]。隨著社會經濟的不斷發展，食品安全日益成為社會性的焦點話題。其中重金屬污染是影響食品安全的重要因素之一，鎘等重金屬污染及危害也越來越受到人們重視[2]。

國家糧食衛生標準中規定稻谷和豆類中鎘含量≤0.2 mg/kg，麥類和玉米中鎘含量≤0.1 mg/kg[3]。由于地質原因或工業、采礦污染、致使土壤中的鎘含量偏高，使得當地生產的稻米鎘超標[4]，鎘是重要的重金屬衛生監測指標，鎘目前在生鮮肉類中有重要的衛生學監測意義[5]。

目前檢測糧食中的鎘含量常用的方法有：原子吸收分光光度法、原子熒光分光光度法、離子體發射光譜法、電化學法和極譜法，本文采用微波消解-石墨爐原子吸收法對大米中國鎘含量進行檢測，因具有簡單、快速、準確和無污染，大大縮短了樣品預處理的時間，是鎘檢測的理想方法。

1材料與方法

1.1主要儀器

Varian220石墨爐原子吸收分光光光度法：美國C EN公司；恒溫電熱板（Labtech）、可調式電熱板：廣州生化儀器廠；原子吸收分光光度計：上海精密儀器公司。1.2試劑與配制

試劑：0.5 mol/L硝酸；硫酸；過氧化氫；20 g/L磷酸二氫銨溶液；

鎘標準儲備液的制備（100 μg/mL）：準確稱取0.143 6 g金屬鎘，分次加5 mL鹽酸溶解，加2滴硝酸，移入1 000 mL容量瓶，加水至刻度，混勻。此溶液每毫升含100 μg的鎘。

鎘標準使用液的制備（0.1 μg/mL）：吸取鎘標準儲備液1.0 mL容量瓶中，加0.5 mol/L 1 mL硝酸至刻度，如此經多次稀釋成每毫升含0.1 μg鎘的標準使用液。

大米：購于淮安城南農貿市場。

1.3方法

1.3.1試樣前處理

濕法消解法：準確稱取試樣10.000 0 g，于三角瓶或高腳燒杯中，放數顆玻璃珠，加0.5 mol/L 10 mL硝酸，加蓋浸泡過夜后，再加蓋一個漏斗在電熱板或電爐上消解，若變棕黑色，則滴加硝酸，直至消化液呈無色透明或略帶黃色，冷卻后用滴管將試樣消化液洗入25 mL的容量瓶中，用水少量多次洗滌三角瓶或高腳燒杯，洗液合并于容量瓶中定容至刻度，混勻備用[6]。

微波消解法：準確稱取試樣10.000 0 g，過20目篩的粉樣于消化罐中，加入7 mL 0.5 mol/L硝酸，浸泡10 min后，3滴硫酸，加入2 mL過氧化氫，浸泡30 min，將消化罐放入微波消解爐中，設置消解分析條件，消解完畢取出消解罐，冷卻后開罐，將消解液于電熱板上趕盡殘酸，用0.5 mol/L硝酸轉移至25 mL容量瓶中，定容，上機測定。

1.3.2標準曲線繪制

分別吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL（相當于0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 μg的鎘）于100 mL容量瓶中稀釋至刻度，吸取上述各標準溶液20 μL，加入5 μL 20 g/L的磷酸二氫銨溶液機體改進劑，注入石墨爐，測得其吸光值。

儀器條件：根據儀器性能調至最佳狀態，參考條件為波長228.8 nm，狹縫0.7 nm，燈電流4 mA，原子化溫度為1 700℃，灰化溫度為380℃，光普通帶0.5 mA，背景校正為塞曼效應。

1.3.3試樣的測定

分別吸取樣品處理液和試劑空白液各20 mL，再加入5 μL 20 g/L的機體改進劑，注入石墨爐，測得其吸光值。

試樣中鎘含量按下式計算：

式中：X為試樣中鎘含量，mg/kg；A1為測定試樣消化液中鎘含量，μg；A2為空白液中鎘含量，μg；m為試樣質量，μg；V1為試樣消化液總體積，mL；V2為測定用試樣消化液總體積，mL。

1.4兩種前處理方法的探討

濕法消解法測定時間長，需要時刻有人值守，操作繁瑣，實際分析過程中難以控制試驗條件，測定誤差大，具有一定的危險性。

微波消解法能大大縮短消化時間，提高工作效率，適合快速分析，能有效節約試劑，降低對環境的污染，可以得到滿意的精密度和準確度。

通過兩種前處理方法對結果的影響進行比較，微波消解-石墨爐原子吸收法有更高的精密度和回收率，因此本文選用微波消解-石墨爐原子吸收法檢查大米中鎘的含量，下面對其試驗條件進行優化。

1.5微波消解-石墨爐原子吸收法中影響因素的探討1.5.1硝酸濃度的影響

用0.1 μg/mL鎘標準使用液進行試驗，測定濃度為0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mol/L硝酸對測定結果的影響。1.5.2基體改進劑的選擇

測定結果受基體改進劑的影響，本文探討了加基體改進劑20 g/L磷酸二氫銨對灰化溫度的影響。

1.5.3原子化溫度的選擇

原子化溫度對吸光度的影響，本文探討了原子化溫度在1 500、1 600、1 700、1 800、1 900、2 000℃時對試驗結果的影響。

1.5.4灰化溫度的選擇

灰化溫度對吸光度的影響，本文探討了灰化溫度在230、280、330、380、410、460℃時對試驗結果的影響。

1.5.5消解試劑的選擇

不同消解試劑對試驗結果有影響，本文探討了干法灰化和高氯酸+硝酸濕式消解法和硝酸+硫酸+過氧化氫兩種濕法消解法對試驗結果的影響。

2結果與分析

2.1標準曲線的繪制

根據2.3.2的試驗方法測其吸光值。鎘標準使用液與吸光度的關系，結果見表1、圖1。

表1鎘標準使用液與吸光度Table 1 The standard of cadmium and absorbance

圖1鎘的標準曲線Fig.1 Standard curve of cadmium

由圖1得出樣品1鎘的含量為0.054 8 mg/kg，樣品2鎘的含量為0.063 2 mg/kg。

2.2方法的精密度和回收率

2.2.1精密度試驗

稱取10.000 0 g樣品，每個樣品做6次平行試驗，測定結果見表2。

表2精密度試驗Table 2 Precision test

由表2可知，濕法消解法RSD為0.18 %，微波消解法RSD為0.15 %，微波消解法的精密度更高，能滿足分析測定的要求。

2.2.2回收率試驗

以空白樣品為基底，添加不同濃度的標準溶液，在樣品中重復6次加標樣，對兩種方法回收率進行比較，得到數據見表3。

表3回收率試驗Table 3 Recovery rate experiment

由表3可知，濕法消解法-石墨爐原子吸收法回收率為93.3 %，微波消解-石墨爐原子吸收法回收率為98.4 %，微波消解-石墨爐原子吸收法的準確性更好，能滿足分析測定的需要。

根據以上試驗可以看出，微波消解-石墨爐原子吸收法精密度和回收率更高，因此本文采用微波消解-石墨爐原子吸收法測定大米中的鎘含量。下面對微波消解-石墨爐原子吸收法的最佳試驗條件進行選擇。

2.3最佳試驗條件的選擇

2.3.1硝酸濃度的影響

當溶液中硝酸濃度為0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mol/L時，鎘的曲線斜率系數見表4。

表4鎘的硝酸濃度對檢測結果、曲線斜率系數等的影響Table 4 Effects of cadmium concentration on the detectionresults，curve slope coefficient and so on

由表4可知，在0.5 mol/L硝酸介質濃度下，鎘的曲線斜率系數最小，故接下來的試驗使用的介質為0.5 mol/L硝酸溶液。

2.3.2基體改進劑的選擇

鎘屬易揮發元素，在不加基體改進劑的條件下，在400℃時有灰化損失，在加入20 g/L磷酸二氫銨的基體改進劑可提高灰化溫度，有利于原子灰化，達到消除干擾的目的。試驗選擇20 g/L磷酸二氫銨作為鎘的基體改進劑，將鎘的灰化溫度提高到600℃，而鎘無損失，故試驗選擇20 g/L磷酸二氫銨為基體改進劑。2.3.3原子化溫度的選擇

原子化溫度的設置是由元素自身性質決定的。溫度過低會引起元素和基體物質殘留在石墨管內，溫度過高會影響石墨管的使用壽命。本試驗配制3 ng/mL的鎘標準溶液，通過改變原子化的溫度，得到原子化溫度與吸光度的擬合關系，試驗結果見表5。

表5鎘的原子化溫度對吸光度的影響Table 5 Effect of atomic temperature on the absorbance of cadmium

如表5可知，在原子化溫度為1 700℃時鎘的吸光度有最大值，故試驗選擇的原子化溫度為1 700℃。

2.3.4灰化溫度的選擇

在灰化階段，要保證有足夠的時間進行灰化，使灰化更加完全，使背景吸收降到最低；又要選擇盡可能低的灰化溫度和最短的灰化時間，以保證待測元素不受損失。本試驗配制3 ng/mL的鎘標準溶液，通過改變灰化溫度，得到灰化溫度與吸光度擬合的關系，試驗結果見表6。

表6鎘的灰化溫度對吸光度的影響Table 6 Effect of ashing temperature on absorbance of cadmium

如表6所示，在灰化溫度為380℃時鎘的吸光度有最大值，故試驗選擇的灰化溫度為380℃。

2.3.5試樣消解方法的選擇

石墨爐原子吸收光譜法的前處理方法有干法灰化、高氯酸+硝酸濕式消解法和硝酸+硫酸+過氧化氫（30 %）濕式消解法，對這3種消解方法進行試驗，結果見表7。

由表7可知，高氯酸+硝酸濕式消解法效果較好，考慮到用高氯酸+硝酸濕式消解法容易發生爆炸現象，而硝酸+硫酸+過氧化氫濕式消解法操作方便安全，故試驗采用硝酸+硫酸+過氧化氫濕式消解法。

表7不同消解方法的試驗結果Table 7 Test results of different digestion methods

3　結論

微波消解-石墨爐原子吸收法測定稻米中的鎘含量0.063 2 mg/kg，回收率為98.4 %，RSD為0.15 %。本文進一步對微波消解-石墨爐原子吸收法得出最佳實驗條件：0.5 mol/L硝酸，硝酸+硫酸+過氧化氫消解法，20g/L磷酸二氫銨為基體改進劑，原子化溫度為1700℃，灰化溫度為380℃。

通過以上的試驗得出：微波消解-石墨爐原子吸收法重現性好，快捷、有效、安全，精確度高，回收率高、操作相對簡單，能大大縮短樣品預處理的時間，采用硝硝酸+硫酸+過氧化氫，效果良好。且同時達到定量的目的，可靠性好，并且能有效地節約試劑，降低試驗的危險性，減少對環境的污染。能精確檢測出儲糧中鎘含量。可在實際檢測中應用。

參考文獻：

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[4]魏益民,魏帥,郭波莉．含鎘稻米的分布及治理技術概述[J]．食品科學技術學報,2013,31(2):1-6

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[7]袁秀金,黃宏志,羅勇．濕式消解法石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鎘含量[J]．廣東農業科學,2010(8):240-241

Rice in the Two Kinds of Pretreatment Methods on the Effects of Cadmium Determination

BAO Hui-mei
（Food and nutrition engineering college，Jiangsu food and medicine Career Technical College，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

Abstract：To explore the two determination of cadmium content in rice the effect of pretreatment method. Two pretreatment methods of cadmium in rice were determined by microwave digestion and wet digestion method，The precision and recovery rate experiment showed that microwave digestion graphite furnace atomic absorption spectrometry was better. 0.063 2 mg/kg determination of cadmium content in rice，the rate of recovery was 98.4 %，RSD 0.15 %. The optimal experimental conditions for 0.5 mol/L nitric acid，nitric acid，sulfuric acid and hydrogen peroxide digestion method，20 g/L ammonium hydrogen phosphate as matrix modifier，atomization temperature was 1 700℃，ashing temperature was 380℃. The method is accurate，safe operation，and can be used in the actual detection.

Key words：rice；cadmium content；microwave digestion；wet digestion method

收稿日期：2014-08-09

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.01.043

作者簡介：鮑會梅（1974—），女（漢），副教授，碩士，從事食品理化檢驗教學工作。