原子吸收法測定大米中鎘含量的不同前處理方法對比分析

嚴綺

陽春市食品藥品檢驗檢測站 廣東陽春 529600

隨著科學技術的日新月異，我們國家對食品的檢測技術也得到發展，在技術更新的過程中樣品制備與預處理成為有關部門研究的重點。通常的檢測必須將有待檢測的樣品中的待測組分，利用有效的處理措施轉化成可溶性鹽或者有機物，然后再放到相適應的溶液中進行儀器測試，前處理方法就是這個對實驗樣品的制備過程。

1 大米檢測鎘含量的措施現狀

隨著人們生活狀況提高和飲食結構的改變，大米已經成為城鄉居民主要的食糧，為此，大米的質量安全問題已經成為社會的熱點問題，特別是各地頻頻出現的大米重金屬超標新聞，最為嚴重的是大米鎘金屬嚴重超標的現象引起居民的擔心和恐慌。當前對大米檢測的前處理手段主要有以下幾種：干法灰化法、濕法消解法、微波消解法；而測試的方式主要有：火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收法、原子熒光光度法、冷蒸汽原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質譜等。本文要做的實驗任務如下：研究分析對象是大米中的鎘含量，采用的手段是石墨爐原子吸收光譜法。而對前處理方法的影響進行考察和分析[1]。

2 檢測的試驗儀器與方法

2.1 試驗設備和裝置以及試劑

鎘空心陰極燈、石墨爐原子吸收光譜儀、馬弗爐 ；微波消解儀；電熱板； 電子天平 ；超純水系統。鎘標準溶液1000μg /m L ，硝酸，強氧化性酸，過氧化氫。

2.2 大米樣品前處理措施

（1）前處理的干法灰化法。第一步是將樣品大米進行粉碎，然后選取2克-5克的樣品放進瓷坩堝中，將瓷坩堝放在電熱板上加熱到樣品完全碳化；第二步將碳化了的樣品放進馬弗爐中，以300—400度的高溫進行灰化5小時，進行冷卻后取出。第三步是將灰化后的樣品用硝酸溶解，如果還有部分樣品沒完全灰化，就要增加硝酸的量，在電熱板上慢慢加熱直到熔化為止；第四步在25mL的容量瓶中放進冷卻后的樣品，水溶到試驗需要的刻度，進行搖勻稍許靜置，利用儀器進行測定，與此同時進行試劑空白[2]。

（2）前處理的濕法消解法。第一步，在粉碎的大米樣品中準確稱取1克—2克，放到消解管，通過小漏斗加入12mL硝酸高氯酸混合消化液，溶液的體積比為 5∶1 ；第二步放到石墨消解儀進行消解；第三步樣品消化后直到溶液澄清冷卻后移到 25mL容量瓶中，充分晃均勻靜置；第四步利用石墨爐光譜儀測定，試劑空白同上。

（3）前處理的微波消解法。第一步，在一個消解罐中放置粉碎的大米樣品0.5克，將8毫升的硝酸加入，過氧化氫加入2毫升，蓋嚴內蓋把外面的保護層擰緊；第二步，按照試驗的消解程序，將其放到微波消解儀中， 進行操作，消解完成后冷卻處理到室溫的程度；第三步，將微波消解內罐放在電熱板上加溫，進行氮氧化物的去除，去除后進行冷卻；第四步，在到25mL容量瓶中放入冷卻后的溶液，以水定容到需要的刻度，進行搖勻后靜待，然后上石墨爐原子吸收光譜儀測定，依舊要進行試劑空白。

3 試驗結果與研究

3.1 選擇測定條件

選定石墨爐原子吸收光譜法對大米中鎘含量進行檢測，曲線濃度的標準工作值是 0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0μg/L，質量為 1%的硝酸溶液，分析波長為228.8nm，縫隙橫度為0.5nm。測定工作曲線的標準值，參照的坐標（Y）是鎘的吸收峰高的數值，坐標（Y）所對應的濃度為橫坐標（X），在0～2μg/L數值狀態下進行線性擬合，工作曲線標準化回歸方程為Y=0.07780X+0.0052，相對應的標準工作曲線的系數r=0.9987。另外，進行了11次試劑空白的平行測定，計算測量數據值的三倍標準偏差得到方法的檢出限為 0.0231μg/L。

3.2 三種樣品前處理方法基本參數的比較

在同一份大米中取樣品，按照上面的樣品前處理實驗中，三種不同的處理手段，并均做了試劑空白，然后分別從樣品數量、消解時間、設備使用、能耗等基本數據方面進行對比。 在這三種消解方法中，微波爐消解法的效率和質量要明顯優于干法灰化法和濕法消解法。這種處理方式的優勢在于器具的優勢和方法的先進，在密閉的消解罐中放置試驗樣品，在微波爐上快速加熱，制造高溫和高壓的微波場，致使試驗樣品和酸進行接觸，由此產生的酸的混合物對微波能進行吸收，大大增加了酸的氧化反應的活性，促使大米樣品的表面頻繁和酸接觸，加快了樣品消解的速度。而干法灰化法最大的優勢是利用高溫灰化大米樣品，而且很少的試劑用量，突顯了高溫對一些樣品處理的優勢。但干灰化消解法的最大缺點是處理樣品的周期長，損耗比較大，同時高溫的處理會造成待測元素的揮發。濕法消解法是一種目前相關部門廣泛應用的辦法，最適合大批量糧食的處理。但這種處理法的缺點是試劑消耗大，對環境的污染也大，更容易造成交叉感染，更不是自動化程序，整個處理過程費時費力過多[3]。

3.3 分析比較三種前處理方法

利用以上三種處理方法對相同的鎘標準物質實施前處理，通過石墨爐原子吸收光譜法進行樣品的檢測，前處理手段不同，測定出鎘金屬的平均值也有差異。見表 1。

由表1不難看出，不同質量鎘標準物質經干灰化法進行前處理后，進行七次檢測的平均值分別為0.0465mg/kg和0.168mg/kg，所產生的對照的標準偏差分別為7.25%和17.3%，另外濕法消解法進行前處理后，進行七次檢測的平均值分別為0.0469mg/kg和0.180mg/kg，所產生的對照的標準偏差分別為6.39%和10.5%，這樣的數據顯示，造成待測元素損失嚴重是這兩種前處理方法的共同缺點，而對于性能良好的微波消解法來說，檢測值分別為0.0483mg/kg和0.193mg/kg，較接近標準的物質定值，同時RSD%為3.45%和3.56%，比其他兩種處理方法小很多。

表1 三種前處理方法消化標準物質的測定結果（n=7)

3.4 三種大米樣品前處理方法加標回收率的比較

還是提取同一大米樣品，加入的鎘標準溶液的質量不同，之后按照以上的三種前處理方法進行處理，然后同樣是采用石墨爐原子吸收光譜儀進行檢測，結果三種前處理方法中，干法灰化法和濕法消解法的加標回收率都相對很低，分別為干法灰化法79%～86%、濕法消解法84%～89%，而微波消解法的加標回收率在92%以上。

4 結語

綜上檢測實驗，通過石墨爐原子吸收光譜法，對大米中鎘的含量進行測試，得出的結論為：微波消解處理法是最好的前處理法，其優勢在于處理物質的速度快、消耗小、空白值相對低、準確度超高、偏差小，是目前最先進的前處理手段。但缺點是價格有點高，而且需要微波消解儀的幫助。而干法灰化法和濕法消解法測測試的結果準確度低，處理時間長，損耗大，但對儀器的要求簡單。