微波消解-石墨爐原子吸收法測定生姜中鎘的含量

生姜為植物界被子植物門單子植物綱姜目姜科姜屬多年生草本植物姜的新鮮根莖，含有豐富的姜辣素、揮發(fā)油、糖蛋白、多糖和二苯基庚烷類等成分[1]。其具有解表、止咳、止吐、和脾消腫、行血解毒、抗菌消炎鎮(zhèn)痛、抗氧化、抑制腫瘤以及降血糖血脂等作用。此外，作為藥食同源植物，其被廣泛應用于醫(yī)藥、食品、保化行業(yè)中[2]。隨著工業(yè)、農業(yè)的快速發(fā)展，污水排放、礦業(yè)開采、金屬冶煉、生活垃圾以及農藥化肥的使用等導致土壤、大氣和水體重金屬污染問題日益突出，其中以重金屬鎘污染較為嚴重[3-4]。生姜在種植過程中會蓄積土壤中的鎘，進而導致生姜中鎘含量超標。鎘通過食物鏈進入人體后，在肝臟、腎臟等器官中長時間蓄積，不易排出，進而破壞肝、腎功能，除了引發(fā)尿毒癥、骨質酥松、糖尿病外還有致畸致癌作用[5-6]。因此，對生姜中鎘含量進行監(jiān)測具有重要意義，鎘含量檢測常用方法主要有電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）和原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectrometry，AAS)[7]。ICP-MS測定范圍廣、靈敏度高，但是成本昂貴、操作復雜[8]；AAS雖然測定范圍不及ICP-MS，但是AAS靈敏度高、選擇性好、操作簡單、檢測速度快、精密度高以及成本低。本文以生姜作為樣品基質，采用微波消解法前處理樣品，建立了以石墨爐為原子化器，用原子吸收分光光度計測定生姜中鎘含量的方法，為檢驗檢測機構提供了技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生姜樣品，市售；鎘標準溶液（1 000 μg·mL-1，批號GBW08612），中國計量科學研究院；硝酸（優(yōu)級純，批號K50093756810），德國默克公司；30%過氧化氫溶液（優(yōu)級純）、磷酸二氫銨（優(yōu)級純），國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

PinAAcle900T型原子吸收分光光度計（含鎘空心陰極燈、石墨爐），美國PerkinElmer公司；CEM MARS6型多功能消解儀（含微波消解罐），美國CEM公司；EHD-40型多功能趕酸器，北京東航科儀儀器公司；MiLLi-Q Integral5型超純水系統(tǒng)，美國密理博公司；ME204E/02型萬分之一電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 儀器工作條件

原子吸收分光光度計工作參數(shù)：波長228.80 nm；狹縫0.7 nm；信號測量峰面積；燈電流8 mA；樣品進樣體積20 μL；基體改進劑（磷酸二氫銨10 g·L-1）5 μL。石墨爐工作程序如表1所示，微波消解程序如表2所示。

表1 石墨爐工作程序表

表2 微波消解程序表

1.3.2 標準溶液的制備

（1）鎘標準中間液（10 μg·mL-1）的制備。吸取1.0 mL鎘標準溶液，移入100 mL容量瓶中，用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度線。

（2）鎘標準使用液（100 μg·L-1）的制備。吸取1.0 mL鎘標準中間液,移入100 mL容量瓶中，用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度線。

（3）鎘標準曲線工作液的制備。分別吸取0 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL以及3.0 mL的鎘標準使用液于100 mL容量瓶中，用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度線，得到濃度分別為0 μg·L-1、0.5 μg·L-1、1.0 μg·L-1、1.5 μg·L-1、2.0 μg·L-1以 及3.0 μg·L-1的系列鎘標準曲線工作液。

1.3.3 樣品前處理

樣品勻漿后儲存于潔凈的食品級自封袋中，于-18 ℃冰箱保存?zhèn)溆茫Q取生姜樣品1 g（精確至0.000 1 g）置于微波消解罐中，同時加入8.0 mL硝酸和1.0 mL 30%過氧化氫溶液，蓋好消解罐蓋子后，消解樣品，消解完全并冷卻后，轉移至趕酸器中，于140 ℃下趕酸至1.0 mL左右，冷卻后，用1%（v/v）的硝酸溶液沖洗消解罐內壁3次，合并沖洗液于25 mL容量瓶中，最后用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度線處，同法制備試劑空白溶液。

1.3.4 標準曲線的制作

將系列鎘標準曲線工作液注入石墨爐上機測定，鎘標準曲線工作液進樣體積20 μL，基體改進劑5 μL。以鎘吸光度值作為縱坐標，鎘標準曲線工作液濃度作為橫坐標繪制標準曲線，得到線性回歸方程。

1.3.5 樣品的測定

在相同測定條件下，測定生姜樣品消化液的吸光度值。

2 結果與分析

2.1 線性回歸方程及相關系數(shù)

鎘標準曲線如圖1所示，得到線性回歸方程為y=0.026 52x+0.000 82，斜率為0.026 52，截距為0.000 82，相關系數(shù)為0.999 7，結果表明鎘含量在0～3.0 μg·L-1的線性關系良好。

圖1 標準曲線圖

2.2 檢出限與定量限

實驗平行測定試劑空白溶液11次，按LOD=3s/b（s為試劑空白溶液吸光度值的標準偏差，b為標準曲線的斜率）計算出檢出限[9]。結果得到最低檢出限為0.001 mg·kg-1；按LOQ=3 LOD計算定量限，則定量限為0.003 mg·kg-1。

2.3 精密度與回收率

2.3.1 精密度

實驗以生姜作為樣品基質，其本底中未檢出重金屬鎘。在生姜樣品中分別加入3個不同濃度的鎘標準溶液，分別平行測定6次，檢測結果如表3所示。由表3可知，3個不同濃度下的RSD值均小于6.0%，表明該方法精密度高，樣品檢測結果穩(wěn)定。

表3 精密度試驗結果表

2.3.2 回收率

由表4可知，3個不同濃度下的平均回收率為98.5%～102.9%，表明該方法檢測結果準確可靠。

表4 回收率實驗結果表

2.4 樣品測定情況

在上述相同測定條件下，對市售的13個生姜樣品進行測定。由表5可知，在13個樣品中，有10個樣品檢出重金屬鎘，最大檢出含量為0.076 7 mg·kg-1，未超出GB 2762—2017標準中規(guī)定的限值0.1 mg·kg-1，RSD值在0.02%～4.78%。

表5 樣品測定結果表

3 結論

本文采用微波消解法對生姜樣品進行前處理，樣品消解完全，以磷酸二氫銨溶液（10 g·L-1）為基體改進劑，減少樣品基質中其他成分的干擾，用石墨爐-原子吸收法測定生姜中重金屬鎘的含量。該方法線性關系良好、精密度高、結果穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準確以及操作簡單，可為檢驗檢測機構測定重金屬鎘含量提供技術參考。