原子吸收分光光度法測定食品中重金屬含量的關鍵條件

◎ 潘 淼，李紅蕓

（北京市順義區疾病預防控制中心，北京 101300）

重金屬一般指密度在4.5 g·cm-3以上的金屬元素，目前已知的重金屬元素有45種，而在食品污染問題中所說的重金屬元素通常是指鎘、鉛、汞、硒、鉻以及砷等生物毒性顯著的元素。近年來，食品金屬污染問題頻繁發生，嚴格準確把控食品中重金屬的含量成了日常檢測的重中之重。

本文對石墨爐原子吸收法測定食品中重金屬含量的整個過程（從食品的前處理過程到上機測試）進行逐步分析，討論了每個環節的重要因素及注意事項，從而得到了準確、可靠的數據支持，為食品安全把關。

1 原子吸收分光光度法的概述

原子吸收光譜分析是基于原子外層電子的躍遷。原子由原子核和繞核運動的核外電子組成，不同的元素其核外電子的數目各不相同，通常情況下，原子的核外電子都是在一些特定的軌道上運動，這種穩定狀態下的原子稱為基態原子。基態原子吸收一定能量之后躍遷到較高的能量狀態，因此可以依據被測元素基態原子對共振輻射的吸收程度來確定試樣中被測元素的濃度[1]。

本文采用PerkinElmer公司PinAAcle 900T原子吸收分光光度計展開論述，其基本結構如圖1所示。

2 樣品前處理

樣品前處理的時間占整個分析過程的60%以上，最終的結果誤差大部分是在樣品的前處理過程中引起的。樣品的前處理分析是在原子吸收分光光度法測定食品中重金屬含量的測定中耗時長、過程復雜，且至關重要的關鍵步驟[2]。在進行樣品前處理時，應根據國家標準要求、試樣性質、被測元素等來選擇合適的前處理方法，同時還應考慮以下幾個方面內容。①所用的器皿是否有影響。②所用的方法對樣品的分散效果如何。③所用試劑是否會對定量產生干擾。④是否會造成不能忽略的污染。⑤該前處理的方法是否會造成被測元素的損失或生成該被測元素的不溶性化合物[3]。

2.1 樣品前處理的目的

①回收率最高。這是樣品前處理應該要達的第一個目的。回收率是分析測試方法準確性的標度，但并不是檢驗該方法是否準確的唯一標準。處理時需要帶入標準樣品一同消化，同樣品同時上機測試。②干擾最小。樣品前處理作為消除干擾的手段或其先行的步驟，對干擾的消除影響很大。③濃度最佳。每種檢測方法均有其最佳的濃度范圍。④費用最佳。樣品前處理操作有時占整個分析測試全過程的絕大部分，時間的節約是費用節約的最主要環節。

2.2 樣品前處理的注意事項

①容器和試劑。樣品前處理過程中用到的容器都必須用酸隔夜浸泡，再用超純水沖洗干凈；用到的酸必須是優級純以上，試驗用水應滿足《分析試驗室用水規格和試驗方法》（GB/T 6682—2008）的要求；建議使用純水機的一級水，或者使用哇哈哈或者屈臣氏的純凈水。②樣品。按照國家標準要求進行取樣，樣品必須具有代表性，且需準備平行樣；根據限量適當調整取樣量。③安全。試驗使用的各種試劑，如硝酸、高氯酸具有強腐蝕性，會在試驗過程中產生大量酸霧和煙，因此前處理的消解過程必須要在通風櫥進行。④濕法消解溫度。有些樣品在消解過程中易產生大量泡沫導致樣品溢出，影響結果的準確性，因此應低溫緩慢加熱[4]。⑤趕酸。消解液中酸的濃度不能過高，消化液至透明后需加水溶解鹽類并進行趕酸，趕酸時要及時控制溫度，防止液體飛濺，造成元素損失。

3 石墨爐原子吸收分光光度計測定食品中重金屬含量的干擾因素分析

3.1 無火焰原子吸收分光光度法的干擾因素及其消除方法

在使用石墨爐原子吸收分光光度計測定食品中重金屬（本文主要指金屬鉛）含量，常見的干擾類型有以下3種。

（1）物理干擾。指試樣與標準溶液物理性質（如粘度、表面張力等）有差別而產生的干擾。消除方法：配制與被測試樣具有相似組成的標準試樣，此法是消除物理干擾最常用的方法。

（2）化學干擾。待測元素在溶液或原子化過程中與其他物質產生化學反應引起的干擾。該化學反應生成的難離解的化合物會影響被測元素的原子化效率，引起基態原子數降低，造成檢測結果偏低。消除方法：加入基體改進劑。基體改進劑與干擾元素反應能夠生成更穩定的化學物質，使待測元素釋放出來。

（3）背景干擾。光電檢測器測得的分析元素原子吸收以外的各種分子吸收、光散射、共存元素譜線重疊等吸收信號均屬非原子吸收，這些信號均能使吸光度增加，造成檢測結果偏高。消除方法：連續光源（氘燈）法、塞曼效應矯正法及自吸收法。

3.2 快速檢測食品中鉛含量解決方案

筆者以石墨爐原子吸收分光光度計測定食品中鉛含量為例，分析影響檢測的因素，并提出了解決方案。采用同一方法檢測食品中鉛元素含量時，配制標準溶液、基體改進劑、稀釋溶液和樣品的稱重等步驟所需時間不計算。直接進樣所需時間約等于零；壓力消解罐消解（硝酸+過氧化氫）需5 mL硝酸和2 mL過氧化氫，時間為5～8 h；微波消解（硝酸+過氧化氫）需5 mL硝酸和2 mL過氧化氫，時間為2～4 h；傳統濕法消解需10 mL混酸，時間為2～4 h，結果如表1。

表1 不同樣品前處理操作步驟、時間、試劑比較表

選取兩種不同品牌的純牛奶，以乳品中金屬鉛為例，選取兩種不同品牌的純牛奶，使用曲拉通和硝酸直接稀釋，進行大量試驗，結果如表2。兩種品牌的純牛奶在稀釋10倍和5倍之后，測得的金屬鉛的含量和回收率均滿足要求。綜上所述，做好直接進樣或者快速進樣的關鍵因素有以下幾個方面。①保證操作過程中，石墨爐溫度準確到±10 ℃，使得數據重現性好。②檢測儀器具備氣動式鎖緊石墨管技術，若石墨管損壞，儀器自動報警。③檢測儀器具備管內外氣流分開技術，確保樣品在原子化階段內管自動停氣且氬氣耗量＜0.7 L·min-1。④檢測儀器具備自動節氣停水技術。⑤檢測儀器具備獨特的通空氣、氬氣等技術。⑥系統在原子化之前，會有歸零動作。此動作可以使整個測量中，由于樣品趕酸不干凈，出現基線漂移時，進行基線矯正。

表2 不同稀釋倍數測定結果表

4 上機操作

（1）儀器的準備。確認進樣針的狀態以及位置；確認石墨管的狀態；對元素燈進行預熱（20～30 min）并查看元素燈的能量及穩定性。

（2）升溫程序的優化。石墨爐升溫程序需經過干燥、灰化、原子化和除殘4個步驟。灰化溫度越高，出峰速度越快，出峰時間越短。灰化溫度越低，出峰越慢，背景干擾越大。使用不同的基改，灰化溫度不同[5]。原子化溫度過低，會出現峰形拖尾現象；原子化溫度過高，則會出現雙峰或峰在基線以下的現象。使用不同的基改，灰化溫度不同。測定金屬鉛時加入基體改進劑，灰化溫度為750 ℃，原子化溫度為1 600 ℃；不加基體改進劑時灰化溫度為500 ℃，原子化溫度為1 600 ℃。

（3）空白及精密度。檢查石墨管、校準空白、試劑空白是否符合測試要求；平行測定2～3次校準溶液或者有濃度的質控樣，查看峰形圖及測試的精密度，用SD值和RSD值判斷結果是否準確。

（4）樣品濃度。若樣品含量太低，可以通過以下幾種方法提升測量結果的準確性。①采用無極放電燈作為光源。②使用高靈敏度石墨管。③提高進樣量。④爐內富集。

5 結語

食品中重金屬超標事件的頻繁發生嚴重影響了人們的身體健康，想要做好食品質量控制，必須做好常規檢測。原子吸收分析法能對食品中重金屬元素含量準確定量，但需要檢測人員熟練掌握操作流程，明確分析過程中的注意事項，把控好每個環節的關鍵因素，做到出現問題能夠及時發現及時解決，充分發揮原子吸收分光光度法在食品檢測中的優勢，以確保食品質量安全。