關于牛奶中重金屬元素鉛與鉻檢測方法的改進與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞 楊寶良 馮秀燕

（北京市飼料監察所）

關于牛奶中重金屬元素鉛與鉻檢測方法的改進與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞 楊寶良 馮秀燕

（北京市飼料監察所）

在檢測牛奶中重金屬元素鉛與鉻時，目前使用最普遍的方法為原子吸收-石墨爐法，GB 5009.12-2010《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》與GB 5009.123-2014《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》也規定了原子吸收-石墨爐的國標使用方法，但是在實際檢測工作中還是有一些不太適宜之處，針對牛奶中重金屬元素鉛與鉻的檢測方法進行了一些改進，從基體改進劑與標準曲線的濃度范圍進行討論，并建議將鉛元素標準曲線濃度范圍改進為：0、2、4、8、12、16、20 ng/mL；將鉻元素標準曲線濃度范圍改進為：0、5、10、15、20、25 ng/mL。

牛奶；鉛；鉻；檢測；改進

食品安全問題廣泛受到國家與社會的關注，牛奶中重金屬的含量也越來越受到重視，對牛奶中重金屬元素鉛與鉻的檢測，目前使用最普遍的是原子吸收-石墨爐法，但是在實際檢測工作中還是有一些不太適宜之處。這對于檢測體系與監督管理體系都有不利影響，本文結合食品安全指標限量標準與食品中重金屬元素鉛與鉻的檢測標準，并在具備充足的實際工作經驗的基礎上，提出對牛奶中重金屬元素鉛與鉻的檢測標準進行適當的改進，改進后的檢測方法能夠結合實際工作需求更為準確有效地測定出牛奶中重金屬元素鉛與鉻的含量。

1 試驗方法

1.1 方法原理

1.1.1 鉛元素

以原子吸收-石墨爐法測定鉛：試樣經微波消解，趕酸定容后注入原子吸收-石墨爐中，在波長283.3 nm下，以標準曲線濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標繪制標準曲線，在一定濃度范圍內，其吸收值與溶液中鉛含量成正比，與標準系列比較定量。

1.1.2 鉻元素

以原子吸收-石墨爐法測定鉻：試樣經微波消解，趕酸定容后注入原子吸收石墨爐中，在波長357.9 nm下，以標準曲線濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標繪制標準曲線，在一定濃度范圍內，其吸收值與溶液中鉻含量成正比，與標準系列比較定量。

1.2 試劑和材料

本試驗所有用水均應符合GB/ T 6682-2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》中規定的一級水要求。硝酸為光譜純。過氧化氫為光譜純。0.2%磷酸二氫銨溶液：稱取磷酸二氫銨0.2 g，用一級水溶解定容至100 mL容量瓶中。

1.2.1 鉛標準溶液

鉛標準儲備溶液（1 000 μg/ mL）：國家標準物質中心提供。

鉛標準工作溶液（20 ng/ mL）：分多步逐級稀釋，準確移取1 000 μg/mL鉛標準儲備溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于10 μg/ mL；準確移取10 μg/mL鉛標準溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于100 ng/mL；準確移取100 ng/mL鉛標準溶液20 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于20 ng/mL。

1.2.2 鉻標準溶液

鉻標準儲備溶液（100 μg/ mL）：國家標準物質中心提供。

鉻標準工作溶液（25 ng/mL）：分多步逐級稀釋，準確移取100 μg/mL鉻標準儲備溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于1 μg/ mL；準確移取1 μg/mL鉻標準溶液10 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于100 ng/ mL；準確移取100 ng/mL鉻標準溶液25 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于25 ng/mL。

1.3 試驗設備

電子天平（0.0001 g），原子吸收分光光度計（帶石墨爐裝置），微波消解儀（可控溫），趕酸儀。

表1 微波消解程序

表2 鉛元素自動稀釋程序

表3 鉛元素石墨爐升溫程序

2 分析步驟

2.1 鉛元素分析

2.1.1 樣品處理

測定鉛元素時，微波消解過程參照鉻元素，定容體積為25 mL，其它參數條件不變。具體消解程序見表1。

2.1.2 上機檢測

主標液：20 ng/mL鉛標準工作溶液；

稀釋劑：3.0%硝酸溶液；

基體改進劑：0.2%磷酸二氫銨溶液；

標準空白：一級水；

標準品及樣品進針體積：20 μL；

基體改進劑進針體積：5 μL。

波長：283.3 nm；

背景較正：塞曼扣背景。

標準工作曲線繪制為儀器自動稀釋，稀釋程序見表2，石墨爐升溫程序見表3。

2.2 鉻元素分析

2.2.1 樣品的處理

測定鉻元素采用的是微波消解法：準確稱取牛奶樣品2 g，置于55 mL的微波消解管中，加入硝酸5 mL，充分搖勻，加入雙氧水2 mL，再次充分搖勻，需要注意至少靜置4 h。升溫程序采用4 步階梯升溫，第一步5 min升至100 ℃，保持10 min；第二步5 min升至120 ℃，保持10 min；第三步5 min升溫至150 ℃，保持10 min；第四步5 min升溫至190 ℃，保持30 min。微波消解后樣品需要趕酸，溫度為120 ℃，需2 h左右，最終以樣品溶液剩至2～3 mL為準。用一級水定容至50 mL容量瓶中，上機測定。

2.2.2 上機檢測

主標液：25 ng/mL鉻標準工作溶液；

稀釋劑：3.0%硝酸溶液；

基體改進劑：0.2%磷酸二氫銨溶液；

標準空白：一級水；

標準品及樣品進針體積：20 μL；

基體改進劑進針體積：5 μL；

波長：357.9 nm；

背景較正：塞曼扣背景。

標準工作曲線繪制為儀器自動稀釋，稀釋程序見表4，石墨爐升溫程序見表5。

表4 鉻元素自動稀釋程序

表5 鉻元素石墨爐升溫程序

3 結果與討論

3.1 標準曲線的繪制與選擇

3.1.1 鉛元素

GB 5009.12-2010《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》中規定，鉛的標準曲線范圍是0、10、20、40、60、80 ng/mL。但是此線性范圍并不適用于牛奶檢測工作，主要原因為鉛元素在牛奶中的安全限量值為0.05 mg/kg，即50 μg/kg（GB 2762-2012 《食品安全國家標準 食品中污染物限量》）。以稱取2 g樣品定容至25 mL計，處理后的溶液濃度為4.0 ng/mL，而國家標準中鉛的曲線第一點濃度即為10.0 ng/mL，對于檢測的準確程度來講，太靠近標準曲線的最低邊緣與最高邊緣，皆不理想。若將曲線線性范圍定為0、2、4、8、12、16、20 ng/mL，定容體積為25 mL，則比最低曲線濃度為10 ng/ mL要相對于理想一些。

3.1.2 鉻元素

用原子吸收石墨爐法檢測牛奶中鉻元素，建議曲線范圍：0、5、10、15、20、25 ng/mL。鉻在牛奶中的安全限量值為300 μg/kg （GB 2762-2012 《食品安全國家標準食品中污染物限量》），以稱樣2 g定容至50 mL計，其樣品溶液濃度為12 ng/mL，靠近曲線中間點。

3.2 基體改進劑的改進

GB 5009.12-2010《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》中規定，基體改進劑濃度為20 g/L，即2.0%濃度。在實際工作中，此溶液濃度過大，對樣品峰形有影響。具體原因分析為：鉛標準曲線最高點為20 ng/mL，即0.02 ng/μL，若以2.0%濃度的磷酸二氫銨計，即每1 μL溶液中含磷酸二氫銨20 μg，以20 μg除以0.02 ng，其倍數為1 000 倍，即基體改進劑濃度為鉛標準曲線濃度的1 000 倍。如此高的濃度倍數關系對實際工作中樣品與添加樣品的峰形有影響，故而將基體改進劑磷酸二氫銨濃度修改為0.2%，修改后對添加樣品進行驗證，發現能夠有效改善峰形形狀。

3.3 基體改進劑的選擇

檢測時添加基體改進劑是為了避免待測元素在原子化階段前有損失，是提高讀數穩定性、重現性的有效手段。用原子吸收-石墨爐法測定鉛時，常用的基體改進劑為磷酸二氫銨、硝酸鎂、硝酸鈀，其中磷酸二氫銨可有效消除氯離子的干擾，在灰化階段，磷酸二氫銨受熱分解產生氫，氫與氯離子結合形成氯化氫揮發，從而減少鉛與氯離子形成氯化物而產生損失。鎂和鈀則能夠與鉛形成牢固的共價鍵，從而能夠承受更高的灰化溫度，去除干擾。本文中采用的0.2%磷酸二氫銨，用量為每針5 μL，能夠有效消除基體的干擾，具體見表6、表7，圖1～3。通過表6與表7比較得出：加入基體改進劑后，峰面積值整體提高，同一濃度連續進5 針取平均值，其標準偏差有所下降，線性擬合提高。

表6 未加基體改進劑的標準曲線

表7 加入0.2%磷酸二氫銨基體改進劑的標準曲線

圖1 未加基體改進劑的曲線圖

圖2 加入基體改進劑的曲線圖

圖3 加入基體改進劑的峰譜圖

3.4 樣品前處理的準備工作

玻璃器皿可用25%的硝酸溶液浸泡48 h，也可用10%的硝酸溶液煮玻璃器皿。用蒸餾水沖洗時要充分，避免污染，降低試劑空白值，提高檢測時的穩定性。試驗用水按照GB/T 6682-2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》中規定的一級水，電阻值應達到18 M。試劑為飛世爾公司生產的質譜級的硝酸和質譜級的雙氧水，這種試劑由于價格昂貴，一般放在冰箱中4 ℃避光保存。經過前期準備后，試劑空白在石墨爐上的吸光度值一般會小于0.01。

3.5 經驗交流

在使用原子吸收-石墨爐法檢測時，需要手動扣除空白，其試劑空白一般不超過0.02，當試劑空白超過0.02時，一是要考慮石墨爐是否被污染，二是石墨爐進樣系統是否被污染，三是前處理所使用的容量瓶是否干凈，四是試劑純度是否達標，五是要考慮是否買到的是假試劑假品牌。在更換新的石墨管時，要對石墨管進行充分的優化處理，一般使用儀器自帶的程序進行優化即可。對于高含量的樣品與低含量的樣品建議分開檢測，如測完飼料樣品時，一定要將儀器進行充分的清洗后再檢測牛奶樣品。

4 小結

GB 5009.12-2010《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》中第一法檢測牛奶中鉛元素時，標準曲線系列定為：0.0、2.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0 ng/mL。GB 5009.123-2014《食品安全國家標準 食品中鉻的測定》檢測牛奶中鉻元素時，標準曲線系列定為：0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0 ng/ mL。應用原子吸收-石墨爐法檢測牛奶中重金屬鉛與鉻時，將基體改進劑定為0.2%磷酸二氫銨。

2017-02-24）

賈濤（1981-），北京市飼料監察所，高級畜牧師，理化檢驗室檢驗員，質量監督員，從事飼料與生乳檢測、調研及質量監督工作。