原子吸收法測定洋參膠囊中鉛實驗教學設計*

張莉華，葉雙明，牛玉娥，董 冰，陳少軍

(1 浙江醫藥高等專科學校食品學院，浙江 寧波 315100；2 浙江醫藥股份有限公司新昌制藥廠，浙江 紹興 312500；3 浙江醫藥高等專科學校中藥學院，浙江 寧波 315100)

實驗教學是對理論知識的鞏固和實操[1]，是高職教育中的重要組成部分，在人才培養方案中實踐教學必須占總學時的50%以上。《保健食品檢驗技術》和《專業綜合實訓》課程都是綜合性和實踐性很強的保健品開發與管理專業的必修課程[2]，實驗和實訓設計在學校現有條件的基礎上，合理設置，盡量與實際檢驗一致，能更好的發揮實驗和實訓教學的作用，另外高職學生的特點是厭倦課堂理論知識，而更喜歡動手操作，所以實驗和實訓課的優化設計，會讓同學們在實驗和實訓的過程中進一步吸收和拓展理論知識。

鉛屬于有害微量元素之一，在保健食品國家標準[3]中對不同劑型保健食品中鉛含量限度做了具體要求。目前，國家標準中鉛含量的測定方法[4]有很多種，而原子吸收法應用比較普遍。因此，結合我校實驗和實訓教學條件，本實驗教學設計采用火焰原子吸收法定量分析美國洋參膠囊中的鉛。本實驗教學包括樣品的消解和樣品溶液制備、標準品溶液制備、火焰原子吸收光度計的使用、外標法定量分析與計算等內容，不僅有利于學生全面掌握鉛的性質和檢測方法，而且為今后從事實際檢驗工作中更好的應用該方法奠定扎實的理論基礎和實際動手操作能力。

1 實驗原理

采用石墨爐原子吸收法測定美國洋參膠囊中鉛含量。試樣經微波消解處理后用稀硝酸配制成溶液，注入石墨爐原子化器，試樣中的鉛在石墨爐原子化器中變為氣態鉛基態原子，吸收鉛空心陰極燈發生的特征輻射(283.3 nm)后使其輻射減弱，光強I0變為I1樣品，因吸光度A=-logT=-log(I1/I0)，測出吸光度。如果試樣中鉛含量越高，則I1就越小，則A值就越大。在一定的線性范圍內吸光度A與鉛含量成正比。

原子吸收分光光度法定量測定分析的理論基礎是朗伯-比爾定律，本實驗采用外標標準曲線法定量計算樣品中鉛的含量。配制系列鉛標準溶液和樣品溶液，經石墨爐原子法測定各自吸光度后，用Excel繪制標準曲線，并求出線性相關系數；將樣品溶液吸光度帶入標準曲線方程求出測定用樣品溶液濃度，最后再求樣品中鉛的含量，單位為mg/kg，從而完成對美國洋參膠囊中鉛的測定。

美國洋參膠囊質量標準理化指標中要求鉛含量≤1.5 mg/kg，測得結果與之比較，判定是否合格，得出本實驗的結論。

2 實驗儀器與材料

2.1 主要實驗儀器

AA-6300C原子吸收分光光度計，日本島津；MARS6微波消解儀，美國CEM。

2.2 試 劑

濃硝酸(優級純)、硝酸鉛標準品或購買的有證鉛標準溶液、蒸餾水。

2.3 樣 品

美國洋參膠囊。

3 實驗方法

3.1 實驗教學過程

本實驗教學可以采用基于工作過程的項目教學法[5]或教師先演示、學生動手實驗教學法。本次設計采用后者。實驗前，教師通過PPT和操作視頻講解原子吸收分光光度計的結構和測定原理、樣品消解方法、定量分析方法等，并介紹儀器的操作步驟和excel制作標準曲線的方法。學生對原子吸收分光光度計結構和操作有了初步認識之后，將同學分成2人一組，動手練習樣品的消解和溶液配制、系列鉛標準溶液配制、石墨爐原子吸收光度計的操作，標準溶液和樣品溶液的測定等操作。檢測操作介紹后，教師引導學生討論如何制備標準曲線、樣品中鉛含量的計算方法、結果如何判定等問題進行討論，有助于學生將實驗結果和課堂理論教學相結合。然后同學按照各自的想法撰寫形式多樣的實驗報告，報告中重點考察學生的原始記錄和對實驗結果的計算與分析，要求原始記錄規范，計算過程中要有原始公式-帶入數據-求出結果并要有單位，并得出實驗結論，美國洋參膠囊中鉛含量是否合格。這樣通過實驗同學們不僅掌握了原子吸收法測定鉛的知識和技能，也在課程中潛移默化的進行了德的培養，依法操作，規范和誠信報告。

3.2 試劑的配制

3.2.1 硝酸溶液(5+95)

量取50 mL硝酸，緩慢加入到950 mL水中，混勻。

3.2.2 硝酸溶液(1+9)

量取50 mL硝酸，緩慢加入到450 mL水中，混勻。

3.3 標準溶液的配制

3.3.1 鉛標準儲備液(1000 mg/L)

準確稱取1.5985 g(精確至0.0001 g)硝酸鉛，用少量硝酸溶液(1+9)溶解，移入1000 mL容量瓶，加水至刻度，混勻。

3.3.2 鉛標準中間液(1.00 mg/L)

準確吸取鉛標準儲備液(1000 mg/L)1.00 mL于1000 mL容量瓶中，加硝酸溶液(5+95)至刻度，混勻。

3.3.3 鉛標準系列溶液

分別吸取鉛標準中間液(1.00 mg/L) 0 mL、0.500 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL和4.00 mL于100 mL容量瓶中，加硝酸溶液(5+95)至刻度，混勻。鉛標準系列溶液的質量濃度分別為0 μg/L、5.00 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L、30. 0 μg/L和40.0 μg/L。

3.4 樣品溶液的配制

3.4.1 預消解

稱取美國洋參膠囊0.3 g(去除囊皮)于微波消解罐中，加入5 mL濃硝酸，在趕酸板中，140 ℃預消解20 min，冷卻(注意事項，提醒同學：濃硝酸是強氧化劑，吸取硝酸時一定要注意安全，不能拿著硝酸瓶子到處走動，一定要在通風櫥中操作)。

3.4.2 微波消解

將預消解后的消解罐放入微波消解儀中，建立消解方法、設置消解參數如下：首先建立消解樣品名稱，控制類型為Ramp to temperature(程序升溫模式)，選擇消解罐類型為Xpress，樣品類型為orgainc(有機樣品)，設置溫度為180 ℃，上升時間15 min，持續時間15 min，功率為800 W(8個消解罐的功率；每增加兩個消解罐，功率增加100 W)，保存方法，雙擊建立的方法，點擊開始，開始微波消解。

3.4.3 樣品溶液配制

消解完全冷卻后，將消解液轉移至10 mL容量瓶中，用少量硝酸溶液(5+95)洗滌消解罐2～3次，合并洗滌液于容量瓶中并用硝酸溶液(5+95)定容至刻度，混勻備用。同時做試劑空白試驗。

3.5 火焰原子吸收分光光度計操作

打開乙炔(壓力通過減壓閥調節為0.09 MPa左右)、打開空氣壓縮機(壓力為0.35 MPa)----安裝鉛空心陰極燈，連接好燈的電源，記好燈的位置----開機(打開工作站，選擇鉛元素燈、火焰原子化、鏈接、初始化、檢漏)----點燈----譜線搜索----編輯標準曲線參數(波長283.3 nm，燈電流6～8 mA，設置標準樣品個數、標準品溶液濃度、其他系統中默認數據)----設置樣品參數(設置樣品個數)----檢漏完成----點火----測定吸光度(濃度從低到高先測定標準溶液，標準溶液測好后，用蒸餾水清洗系統管路后，再測試劑空白，最后測定樣品)----測定完畢后光火、關氣----關閉工作站和關機。

3.6 標準曲線的制作和樣品溶液的測定

按濃度從低到高將鉛系列標準溶液依次注入石墨爐原子化器，原子化后測其吸光度值，以濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，制作標準曲線并計算線性相關系數。在相同的測試條件下，分別將空白溶液和樣品溶液注入石墨爐原子化器，原子化后測其吸光度值Abs空和Abs樣。

4 結果與討論

4.1 原始數據表

表1 原始數據表

4.2 結果計算

樣品中鉛的含量按下式計算:

式中：X——樣品中鉛的含量，mg/kg

C——樣品溶液中鉛的質量濃度，μg/L

C0——空白溶液中鉛的質量濃度，μg/L

V——樣品消化液的定容體積，mL

m——樣品稱樣量，g

1000——換算系數

樣品美國洋參膠囊質量標準理化指標中要求鉛含量≤1.5 mg/kg，測得結果與之比較，判定是否合格，得出本實驗的結論。

5 結 語

本實驗教學內容涉及樣品和標準品溶液制備、石墨爐原子吸收光度計的使用、外標法定量分析與計算、規范報告等內容，通過實驗著重培養學生實踐動手能力和規范意識，使同學們不僅掌握了原子吸收法測定鉛的知識和技能，也在課程教學中潛移默化的進行了依法操作、規范和誠信報告的“德育”的培養和滲透。