稻谷中镉的石墨炉原子吸收测定方法优化及其分布

朱启思，江华邦，钟国才，王亚军，陈嘉东

（广东国家粮食质量监测中心，广东 广州 510050）

稻谷中镉的石墨炉原子吸收测定方法优化及其分布

朱启思，江华邦，钟国才，王亚军，陈嘉东*

（广东国家粮食质量监测中心，广东 广州 510050）

对GB/T 5009.15-2003中石墨炉原子吸收光谱测定法进行了优化，并对稻谷中镉的分布进行了初步分析.结果显示：石墨炉最佳升温程序为：干燥温度110℃，27 s；灰化温度300℃，20 s；原子化温度1 700℃，2 s；除残温度2 100℃，2 s.稻谷中，糙米皮层镉含量最高，糙米次之，标一米略低于糙米，稻壳最低.

石墨炉原子吸收法；镉；稻谷

0 引言

粮食是人类赖以生存和繁衍的物质基础，是关系到国计民生和社会稳定的重要战略物质.随着粮食及其他行业的发展和科学技术的不断进步，人民物质生活水平的提高，人们对粮食卫生、质量、营养的要求也越来越高.粮食质量安全是关系到人民安康、社会稳定和经济发展的大问题.中国是粮食生产和消费大国，有60%以上人口以稻米为主食[1]，因此，稻谷的质量安全问题尤为值得关注.稻谷的重金属污染主要是镉、铅、汞、砷等.由于镉在工业上应用非常广泛，它通过废水、烟尘、矿渣等污染环境，造成食品、农作物等的污染，对人体及动物产生毒害.镉在动物机体内富集可引起肝、肾慢性中毒，出现高钙尿、蛋白尿、糖尿、氨基酸尿等，并导致负钙平衡，引起骨质疏松症[2-4].因此镉被作为世界上最优先研究的污染物之一，引起世界各国的重视.

镉的检测方法很多，包括火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法、电感耦合等离子体质谱法、紫外分光光度法及阳极溶出伏安法等.各种方法都有优缺点，笔者选择目前应用比较广泛的GB/T 5009.15-2003《食品中镉的测定》中第1法石墨炉原子吸收法[5]进行研究.由于稻谷中重金属含量较低，稍有挥发损失，将会带来较大的误差.针对这一问题，本文将优化石墨炉升温程序，选取最为合适的灰化及原子化温度，减少镉的挥发损失，以提高测定准确度.继而以此为基础，对稻谷中镉的特征分布进行了初步研究，以期为稻谷镉污染的进一步研究提供一定的理论基础.

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 主要仪器

TAS—986型原子吸收分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；EH20A Plus Labtech型电热板：莱伯泰科仪器有限公司；THU35B型试验砻谷机：佐竹机械（苏州）有限公司；CLS.JNM—1型检验用碾米机：浙江台州市粮仪厂；KETT精米机：日本KETT科学研究所.

1.1.2 试剂

镉标准储备液：GBW08612镉国家标准溶液；标准物质：GBW10010大米标准物质；硝酸、高氯酸等均为优级纯.

1.2 样品

试验采用来自全国不同产地的23个稻谷样品，样品信息见表1.

1.3 分析方法

1.3.1 样品前处理

称取0.50 g样品于50 mL烧杯中，加入15 mL混合酸（硝酸：高氯酸的体积比为14∶1），加盖过夜，继而在电热板上消化至近干，白烟冒完即可取下冷却，定容至25 mL，待测，同时做试剂空白.该消化过程减少了GB/T 5009.15-2003第1法中高氯酸的添加量，便于赶酸，保证了较低的试剂空白，同时又确保样品能消化完全，提高测量准确度.

表1 样品信息

1.3.2 仪器条件

灯电流：4 mA；波长：228.8 nm；光谱带宽：0.4 nm；滤波系数：0.1；测定方式：峰高；进样体积：10μL.

1.3.3 测定

利用镉标准储备液配制 0、0.5、1、3、5 ng/mL的镉标准系列，先测定标准系列并绘制标准曲线，再测定样品，仪器计算的浓度乘50后即为样品的镉含量.

1.4 稻谷中镉的特征分布

取稻谷样品分别制备成糙米、标准一级大米、特等大米，然后对全稻谷、糙米、标准一级大米及糙米皮层中的镉含量进行测定，分析稻谷中镉的分布特征.

2 结果与讨论

2.1 操作条件的优化

石墨炉升温程序中灰化温度及原子化温度的控制直接影响分析结果的准确性.灰化步骤是为了在原子化之前尽可能地除去有机物质，这样可以降低化学干扰和减少背景信号的大小.温度过低，不能完全除去基体有机物，造成较大的化学干扰和背景吸收；温度过高，有可能使被分析元素挥发，造成分析结果的不准确.原子化温度的选择应该高到足以使被分析元素完全蒸发成气态的基态原子.

镉是易挥发的金属元素.为了得到镉的最佳吸光度，用镉标准溶液进样10μL，根据测定结果分别绘制吸光度与灰化温度及原子化温度曲线，结果如图1、图2所示.从图1、图2可知，最合适的灰化温度及原子化温度分别为300℃、1 700℃，据此确定了最佳的石墨炉升温程序，结果见表2.

为了验证本升温程序的可行性，分别进行了准确度试验及加标回收率试验.试验结果显示，镉在各种浓度的相对标准偏差都在5%以内，加标回收率在89%～110%之间，也比较理想，证明采用的前处理方法及测试条件可行.对大米标准物质的测定也证明了这一点（真值为（0.087±0.005）mg/kg，测量值为（0.090±0.005）mg/kg）.

图1 灰化温度对镉吸光度的影响

图2 原子化温度对镉吸光度的影响

表2 石墨炉升温程序

2.2 稻谷中镉的特征分布

稻谷经砻谷机脱壳后得到糙米，糙米再经加工碾去皮层和胚，留下的胚乳，即为食用的大米.选取全国不同地区的23份稻谷样品，利用实验室小型砻谷机、碾米机和旋风磨粉机等仪器，将稻谷样品分别制成全稻谷，糙米，糙米皮，精米及稻壳，通过TAS—986型原子吸收分光光度计分别测定各部分的镉含量，初步了解到稻谷籽粒中镉元素的分布规律.结果如表3及图3所示.

表3 全稻谷、糙米、标一米、糙米皮层和稻壳的镉含量比较 mg/kg

从图3及表3可以看出，从总体趋势而言，糙米的镉含量比标一米高，稻壳的含量为最低，糙米皮层的镉含量最高.对于镉超标不高的糙米，通过深加工将其制成精米，虽在一定程度上能降低其镉含量，但不能有效降低镉含量，当然这一结论还有待于大量试验的进一步验证.

从表3还可看出，本试验中91%样品的糙米、标一米、糙米皮层和稻壳的镉含量均比全稻谷高；全稻谷不超标的样品中，出现糙米、标一米、糙米皮层均超标的现象，说明检测稻谷重金属时，应将稻谷去壳砻成糙米，再进行重金属含量检测，而不能直接检测全稻谷的重金属含量，以免造成误判.目前仍有少数地方检测站直接用全稻谷检测稻谷的重金属含量.

3 结论

通过对TAS—986型原子吸收分光光度计石墨炉升温程序的优化，得到最佳升温程序为：干燥温度110℃，27 s；灰化温度300℃，20 s；原子化温度1 700℃，2 s；除残温度2 100℃，2 s.

通过对稻米中镉含量分布的初步测定结果来看，标一米的含量比糙米镉含量略低，最高差值0.07 mg/kg，平均差值0.03 mg/kg，镉含量差异不是很大，含量均超出目前国标限量0.20 mg/kg.可见，从糙米制成精米后，镉去除效果不明显，试图通过磨去糙米皮层或提高大米精度是不可能有效大幅度地降低镉含量的.据统计糙米皮层的质量约占糙米总量的5%～8%[9].因此，对于镉污染较严重的稻谷，简单脱壳、糠皮或加工成精度更高的大米的处理方式对降低镉元素总体含量影响不大.

图3 全稻谷，糙米，标准一等大米镉含量比较

［1］倪小英.稻米重金属检测及前处理方法研究［D］.长沙：湖南大学，2008.

［2］蔡继红，陆海，潘海燕.石墨炉原子吸收分光光度法测定粮食中的铅和镉［J］.甘肃环境研究与监测，2000，13（3）：151-152.

［3］肖珊美.浊点萃取-原子吸收法测定环境样品中痕量元素的研究［D］.杭州：浙江工业大学，2004.

［4］黄秋蝉，韦友欢，黎晓峰.镉对人体健康的危害效应及其机理研究进展［J］.安徽农业科学，2007，35（9）：2528-2531.

［5］GB/T 5009.15-2003，食品中镉的测定［S］.

［6］吴敏，徐波，崔国华，等.原子吸收石墨炉测定稻谷中铅、镉含量的最佳条件［J］.粮油食品科技，2008，4（16）：58-59.

［7］阎军，胡文祥.分析样品制备［M］.北京:解放军出版社，2003：6-7.

［8］邓勃.原子吸收与原子荧光光谱分析［M］.北京:化学工业出版社，2003：85.

［9］姚人勇，刘英，王溯.糙米不同皮层成分变化规律探讨［J］.粮食与饲料工业，2009（7）：1-5.

OPTIMIZATION ON DETERMINATION OF CADMIUM IN PADDY BY GRAPHITE FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY AND DISTRIBUTION OF CADMIUM IN PADDY

ZHU Qi-si， JIANG Hua-bang， ZHONG Guo-cai， WANG Ya-jun， CHEN Jia-dong
（National Center for Grain Quality Monitoring in Guangdong， Guangzhou 510050， China）

The paper optim ized the graphite furnace atom ic absorption spectrometry described in GB/T 5009.15-2003,and primarily analyzed the distribution of cadm ium in paddy.The results showed that the optimal temperature rising program of the graphite furnace was as follows:drying at 110℃for 27 seconds,ashing at 300℃for 20 seconds,atom izing at 1 700℃for 2 seconds and removing impurities at 2 100℃for 2 seconds.The cadmium content in the paddy was in the follow ing order from high to low:brown rice cortex,brown rice,m illed rice and rice husk.

graphite furnace atom ic absorption spectrometry；cadm ium；paddy

TS210.1

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.016

1673-2383（2011）06-0076-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.016.html

网络出版时间：2011-12-20 03:01:44PM

2011-06-08

朱启思（1984-），男，江西赣州人，助理工程师，研究方向为粮油检验及加工.

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