石墨爐原子吸收和電感耦合等離子體發射光譜法在食品鉛、鎘中的應用效果對比研究

張麗君，張 亮，宋佳樂

（萊西市疾病預防控制中心衛生檢驗科，山東萊西 266600）

重金屬元素廣泛存在于食品與食品加工過程中，多數重金屬對人體具有毒害作用，且在人體內長時間累積、長期攝入等，會危害危害身體健康，增加疾病發生率[1]。鉛（Pb）、鎘（Cd）均為食品中存在的主要重金屬元素，在人體內大量蓄積能引起呼吸系統、消化系統及神經系統等多種器官與組織損傷。隨著人們對食品安全的重視，再加上儀器分析領域的進步，石墨爐原子吸收和電感耦合等離子體發射光譜法開始用于食品檢測中，不同方法各有優缺點，但是食品檢測中選擇何種方法缺乏統一的標準[2]。本研究以谷類、蔬菜、海產品、飲品與乳制品5類常見食品（合計20種）作為對象，探討石墨爐原子吸收和電感耦合等離子體發射光譜法在食品中Pb、Cd中的應用效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選擇谷類、蔬菜、海產品、飲品與乳制品5類常見食品（合計20種）作為檢測對象。其中，谷類包括大豆、小麥、水稻等；蔬菜包括茄子、西藍花、菠菜等；海產品包括鯉魚、帶魚、龍蝦、貝類等；飲品包括茶葉；乳制品包括鮮奶、酸奶。鉛標準溶液，購自中國計量科學研究院；硝酸，購自美國默克公司；實驗用水為一級水。

1.2 儀器與設備

Nexion 350x電感耦合等離子體質譜儀，美國鉑金埃爾默儀器上海有限公司；微波消解儀，型號：ETHOS-One，意大利邁爾斯通公司；原子吸收光譜儀，型號：ZEEnit700P，德國耶拿分析儀股份公司；電子天平，型號：BSA124-CW，德國賽多利斯科學（北京）有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣本處理

所有食品樣本處理完畢后，精確稱取0.5 g左右，并置入聚四氟乙烯的消毒罐中，向罐中加入HNO36 mL和H2O21 mL，靜置1 h，完成樣本的充分浸泡。密封消解罐，并置于消解儀中完成微波消解，設定儀器參數為功率1 000 W、10 min將溫度升高為190 ℃，190 ℃下保持30 min，通風后降溫到45 ℃。待上述操作完畢后，將其轉移到燒杯中，在溫度為120 ℃電熱板上，蒸發掉多余的酸。待樣品揮發到體積為2 mL時，加入超純水10 mL，樣品再次揮發到體積為2 mL時停止，采用去離子水定容到50 mL，并上機測定。

1.3.2 儀器條件

待上述標本處理完畢后，采用石墨爐原子吸收和電感耦合等離子體發射光譜法進行測定。石墨爐原子吸收設定參數為工作燈電流2.0 mA、預熱燈電流2.0 mA、光譜寬帶0.4 nm、負高壓300 V、原子化器位置0.1 mm、波長228.8 nm、積分時間3.0 s、濾波系數0.1。石墨爐原子吸收升溫程序測定參數為120 ℃下升溫10 s，保持10 s；500 ℃下升溫10 s、保持10 s；1 700 ℃下保持3 s，實現原子化；1 800 ℃下升溫1 s，保持2 s。電感耦合等離子體發射光譜法測定參數為測試真空度0.000 000 5 mbar、排風0.4 mbar左右、氬氣采用減壓閥0.6 MPa、氦氣采用減壓閥0.15 MPa、渦輪分子泵速1 000 Hz，等離子體廢氣0.4～0.6 mbar，隨機背景＜1 cps。

1.3.3 統計分析

采用SPSS24.0軟件處理，計數資料行χ2檢驗，采用n（%）表示，計量資料行t檢驗，采用（-x±s）表示，P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 兩種檢測方法的測定結果

采用兩種方法完成5類食品中鉛、鎘含量測定，結果表明，石墨爐原子吸收法測定谷類、蔬菜、海產品食物中Pb、Cd值均低于電感耦合等離子體發射光譜法（P＜0.05）。對于飲品、乳制品，兩種方法的測定結果差異不大，無統計學意義（P＞0.05）；5類食品中海產品中Pb、Cd含量最高，見表1。

表1 兩種方法檢測結果（單位：mg/kg）

2.2 兩種檢測方法精密度評價

對5類20種食物均完成Pb及Cd水平測定后，為了降低人為因素或測量產生的誤差，將采集的標本稀釋成6種不同濃度，分別采用石墨爐原子吸收法和電感耦合等離子體發射光譜法進行測定，對測定結果進行比較分析，并獲得RSD值。結果表明，石墨爐原子吸收Pb、Cd測定時RSD值低于電感耦合等離子體發射廣譜法（P＜0.05），見表2。

表2 兩種檢測方法精密度評價比較

2.3 兩種檢測方法測定結果差值比較

石墨爐原子吸收測定中，校準曲線不含基體時食品標本Pb、Cd回收率分別為83.3%～95.70%、74.7%～98.0%；校準曲線含有基體時食品標本Pb、Cd回收率分別為80.64%～92.35%、75.71%～100.50%。由此看出，該測定方法基體改進使用得當，能掩蔽基體對測定結果的干擾，影響測定精度；電感耦合等離子體發射光譜法測定時校準曲線不含基體時食品標本Pb、Cd回收率分別為84.15%～96.30%、75.1%～96.5%；校準曲線含有基體時食品標本Pb、Cd回收率分別為80.83%～92.41%、75.34%～100.80%，該方法測定時結果干擾明顯，能及時發現測定時存在問題，見表3。

表3 兩組檢測方法測定結果差值比較

3 結論與討論

糧食安全關系國計民生，糧食安全在國家安全體系中具有重要的作用，且是當前研究的熱點[3]。本研究中，主要以常食用的食品作為對象，并分別使用石墨爐原子吸收和電感耦合等離子體發射光譜法完成Pb、Cd含量測定。結果表明，石墨爐原子吸收法測定谷類、蔬菜、海產品食物中Pb、Cd值均低于電感耦合等離子體發射光譜法（P＜0.05），而對于飲品、乳制品，兩種方法的測定結果差異不大，無統計學意義（P＞0.05）；5類食品中海產品中Pb、Cd含量最高（P＜0.05）。

從本研究結果看出，電感耦合等離子體發射廣譜法用于食品中Pb、Cd檢測具有較高的回收率。使用石墨爐原子吸收法對食品中的重金屬進行測定時，主要影響因子是石墨爐升溫程序中灰化溫度與原子化溫度，其能影響測定的準確度。灰化溫度過低會造成樣品中有機物分解不徹底，干擾測定結果；灰化溫度過高會造成樣品重金屬元素揮發，使測定結果偏低[4]。原子化溫度則能影響金屬元素轉化為測定時的基態原子，溫度過低轉化不充分，過高會造成損耗，影響測定結果。

電感耦合等離子體發射光譜法測定時，采用靜態非線性背景校正法能很好地扣除背景干擾，測定精度和準確性更高[5]。本研究中，石墨爐原子吸收測定時校準曲線含有基體時食品標本Pb、Cd回收率分別為80.64%～92.35%、75.71%～100.50%。電感耦合等離子體發射光譜法校準曲線含有基體時食品標本Pb、Cd回收率分別為80.83%～92.41%、75.34%～100.80%，從本研究結果看出，石墨爐原子吸收和電感耦合等離子體發射光譜法均能完成食品中Pb、Cd含量測定，且后者測定精度、準確度更高。