離子液體-石墨爐原子吸收光譜法測定食品中鉻的研究

凌約濤 潘瑞花 王遙雪

摘要：建立了離子液體前處理樣品、石墨爐原子吸收光譜法測定食品中鉻的方法。以親水性離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[Bmim]-Cl）直接溶解樣品，加入0.5 mL濃硝酸，5 min內(nèi)即可完成前處理過程，樣液直接用石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行檢測。結(jié)果表明，鉻在2.58～20.64 μg/L線性關(guān)系良好，在優(yōu)化的光譜條件下，鉻檢出限為0.04 mg/kg，加標(biāo)回收率在92.00%～101.65%，RSD為4.11%～6.69%。該前處理方法綠色安全、操作簡便、處理速度快，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：親水性離子液體;1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽;石墨爐原子吸收光譜法;鉻

中圖分類號：O657.31 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）17-0158-03

Abstract： A method for the determination of chromium in food by ionic liquid -graphite furnace atomic absorption spectrometry was established. The sample was directly dissolved in 1-butyl-3-methylimidazolium chloride （[Bmim]-Cl） and added with 0.5 mL nitric acid. The pretreatment process could be completed within 5 minutes. The solution was directly detected by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Chromium has a good linear relationship in the range of 2.58～20.64 μg/L， under the optimized spectral conditions， the detection limit of chromium is 0.04 mg/kg， the recovery of standard addition is 92.00%～101.65%， RSD is 4.11%～6.69%. The pretreatment method is green and safe， easy to operate and fast to process， and has a wide application prospect.

Key words： hydrophilic ionic liquid; 1-butyl-3-methylimidazolium chloride; graphite furnace atomic absorption spectrometry; chromium

人們?nèi)粘Ｉ攀持袛z取的鉻元素主要來自動物肝臟[1]，大部分農(nóng)作物中也含有微量鉻。鉻在人體中是一種極為關(guān)鍵的微量元素[2]，分布于人體的骨骼肌肉以及大腦等多個部位，它與人體的發(fā)育、血糖代謝有關(guān)。鉻元素的生物毒性與其價(jià)態(tài)有關(guān)，三價(jià)鉻對人體有益，但三價(jià)鉻不易被人體吸收，進(jìn)入人體后通常會隨代謝排出體外[3]。六價(jià)鉻則具有相當(dāng)強(qiáng)的氧化性，會對人體造成危害，且易于被人體吸收，沉積在人體中[4]。人類誤食六價(jià)鉻后會出現(xiàn)惡心、嘔吐、強(qiáng)烈的腹部疼痛等癥狀，過量攝入六價(jià)鉻則會導(dǎo)致死亡[5]。研究表明，六價(jià)鉻在土壤中的存在形式易被植物吸收[6]，這也表明了六價(jià)鉻比三價(jià)鉻更易于進(jìn)入食物鏈并通過食物鏈富集，在GB 2762-2017[7]和NY 659-2003[8]中均有相關(guān)限量要求。目前對于鉻的檢測，主要采用GB5009.123-2014[9]法測總鉻，前處理方法主要有濕法消解法、干法灰化、高壓消解法、微波消解法，整個前處理過程產(chǎn)生大量的廢氣或廢液，對環(huán)境污染嚴(yán)重。近年來，關(guān)于離子液體（ILS）在重金屬離子檢測分析方面應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道[10-13]，主要采用疏水性離子液體。本研究探討采用親水性離子液體直接溶解樣品，配合石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行食品中鉻的檢測，方法操作簡便、靈敏度高，綠色環(huán)保。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

濃硝酸，分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;高氯酸，分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;鹽酸，分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW08607，其中Pb、Cd、Cr濃度分別為1.03、0.104、0.516 μg/g，購自中國計(jì)量科學(xué)研究院;親水性離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽，[Bmim]-Cl，購于上海成捷化工，濃度為99.9%，離子液體需純化去除Cr離子。

AA280Z型原子吸收分光光度計(jì)，美國安捷倫公司;ML204T型電子天平，梅特勒托利多（上海）有限公司;GM200型研磨儀，德國RETSCH（萊馳）公司;DKN812C烘箱，日本雅馬拓YAMATO。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 用研磨儀將樣品粉碎至粉末，過100目篩，于105 ℃左右烘干，保存于干燥處備用。稱取0.2～0.3 g樣品，加入3 g液態(tài)離子液體[Bmim]-Cl、0.5 mL濃HNO3于160 ℃溶解5 min，使樣品完全溶解，然后加入去離子水定容至50 mL，搖勻，過0.22 μm的微孔濾膜，濾液按優(yōu)化條件用石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行檢測。并同時(shí)制備空白溶液。

1.2.2 光譜條件 測定波長357.9 nm，燈電流7.0 mA，狹縫0.2 nm，塞曼扣背景，進(jìn)樣量10 μL，基體改進(jìn)劑進(jìn)樣量10 μL，采用峰高記錄數(shù)據(jù)，石墨爐升溫程序見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰化溫度的選擇

由于離子液體[Bmim]-Cl的水溶液中含有有機(jī)物，所以在使用較低的石墨爐灰化溫度時(shí)難以將有機(jī)物完全灰化，會對檢測產(chǎn)生干擾。本試驗(yàn)在離子液體水溶液中加入0.04 g/mL鉻，對石墨爐灰化溫度進(jìn)行了考察。灰化溫度在1 000 ～1 400 ℃測得Cr元素的吸光度見圖1。由圖1可知，對Cr元素進(jìn)行檢測時(shí)，在灰化溫度低于1 300 ℃時(shí)，離子液體[Bmim]-Cl對檢測信號存在抑制影響，在灰化溫度達(dá)到1 300 ℃時(shí)，檢測信號達(dá)到最大值，可知最佳灰化溫度為1 300 ℃。

2.2 輔助溶劑的選擇

由于溶液中存在一定濃度的離子液體[Bmim]-Cl，直接進(jìn)樣后離子液體在石墨管中存在灰化不完全的情況，會對檢測信號產(chǎn)生干擾，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。為減少離子液體[Bmim]-Cl對檢測信號的干擾，試驗(yàn)在HCl、HClO4、HNO3等輔助灰化試劑中進(jìn)行了條件優(yōu)化，最終選擇采用HNO3作為輔助灰化試劑，加入量為0.5 mL。

2.3 溶解時(shí)間的確認(rèn)

加入濃HNO3過多會使得樣品分解為小分子有機(jī)物，所以過量的濃HNO3以及過長的加熱時(shí)間會對試驗(yàn)造成負(fù)面影響，本試驗(yàn)僅探討使用0.5 mL濃HNO3時(shí)溶解時(shí)間對測得值的影響，當(dāng)濃HNO3用量為0.5 mL時(shí)，加熱時(shí)間為5 min以上，溶液中樣品可完全溶解，形成符合試驗(yàn)要求的溶液狀態(tài)，最終確認(rèn)溶解時(shí)間為5 min。

2.4 線性方程

標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性關(guān)系見圖2。由圖2可知，鉻元素在2.58～20.64 μg/L具有良好的線性關(guān)系。

2.5 方法檢出限

按優(yōu)化的條件進(jìn)行空白試驗(yàn)，制作20個空白進(jìn)行檢測，計(jì)算方法檢出限，當(dāng)稱樣量為0.2 g、定容體積為50 mL時(shí)，鉻的檢出限為0.04 mg/kg。

2.6 精密度和回收率

選取木耳、香菇和茶葉，添加3個濃度進(jìn)行精密度和回收率試驗(yàn)（表2）。由表2可知，試驗(yàn)精密度RSD在4.11%～6.69%，回收率在92.00%～101.65%，精密度良好。

3 結(jié)論

試驗(yàn)建立了一種親水性離子液體[Bmim]-Cl直接溶解固體食品樣品的前處理方法，結(jié)合石墨爐原子吸收光譜法對木耳、香菇、茶葉中鉻含量進(jìn)行了檢測。該方法優(yōu)化了輔助溶劑的使用以及光譜條件，避免了光譜信號的干擾，具有操作簡便、檢測限低、精密度好、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，能滿足日常檢測要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張 英. 原水中鉻污染處理的可行方法探討[J]. 凈水技術(shù)，2016，35（S1）：89-90.

[2] 朱文會，李志濤，王夏暉，等. 不同異位修復(fù)工藝對高濃度鉻渣污染土壤中Cr的去除特性[J]. 化工學(xué)報(bào)，2018，69（6）：2730-2736.

[3] 劉 鷺，李函彤，張書文，等. 生物富鉻與人體營養(yǎng)健康[J]. 生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)，2018（1）：102-106.

[4] 謝文強(qiáng). 六價(jià)鉻對人體急性與慢性危害探究[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保，2016（7）：131-135.

[5] 吳茂江. 鉻與人體健康[J]. 微量元素與健康研究，2014，31（4）：72-73.

[6] 謝 浩，鄒勝章，周長松，等. 典型鉻渣污染場地鉻污染特征研究[J]. 中國巖溶，2017（5）：1-8.

[7] GB 2762 -2017，食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量[S].

[8] NY 659-2003，茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量[S].

[9] GB 5009.123-2014，食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉻的測定[S].

[10] 陸娜萍，李在均，李繼霞，等. 室溫離子液體萃取-石墨爐原子吸收光譜法測定超痕量鉬[J]. 冶金分析，2008（7）：28-32.

[11] HAIXIA S，ZAIJUN L，MING L. Ionic liquid 1-octyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate as a solvent for extraction of lead in environmental water samples with detection by graphite furnace atomic absorption spectrometry[J]. Microchimica acta，2007， ? 159（1-2）： 95-100.

[12] LIU Y，WANG Y，HU Y，et al. Ionic liquid-based hollow fiber liquid-phase microextraction for the determination of trace lead （II） in environmental water and tea drinks samples by graphite furnace atomic absorption spectrometry[J]. Journal of the iranian chemical society， 2015，12（3）：371-377.

[13] 梅 津，袁 輝，王 帥，等. 離子液體微萃取-石墨爐原子吸收光譜法測定尿中痕量鉛[J]. 現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2018，45（15）：2814-2817，2827.