大米中两种预处理方法对镉测定的影响

鲍会梅（江苏食品药品职业技术学院食品与营养工程学院，江苏淮安223003）



大米中两种预处理方法对镉测定的影响

鲍会梅
（江苏食品药品职业技术学院食品与营养工程学院，江苏淮安223003）

摘要：为探究大米中两种预处理方法对镉含量测定的影响。采用微波消解法和湿法消解法两种预处理方法对大米中的镉含量进行测定，通过精密度和回收率试验可以看出微波消解-石墨炉原子吸收法更好。测定稻米中的镉含量0.063 2 mg/kg，回收率为98.4 %，RSD为0.15 %。最优试验条件为0.5 mol/L硝酸，硝酸+硫酸+过氧化氢消解法，20 g/L磷酸二氢铵作为基体改进剂，原子化温度为1700℃，灰化温度为380℃。该方法结果准确，操作安全，可在实际检测中应用。关键词：大米；镉含量；微波消解法；湿法消解法

镉是环境中主要的无机污染元素之一，其蓄积性对机体的危害是不可逆且隐蔽性的，严重威胁人的身体健康甚至是生命安全[1]。随着社会经济的不断发展，食品安全日益成为社会性的焦点话题。其中重金属污染是影响食品安全的重要因素之一，镉等重金属污染及危害也越来越受到人们重视[2]。

国家粮食卫生标准中规定稻谷和豆类中镉含量≤0.2 mg/kg，麦类和玉米中镉含量≤0.1 mg/kg[3]。由于地质原因或工业、采矿污染、致使土壤中的镉含量偏高，使得当地生产的稻米镉超标[4]，镉是重要的重金属卫生监测指标，镉目前在生鲜肉类中有重要的卫生学监测意义[5]。

目前检测粮食中的镉含量常用的方法有：原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法、离子体发射光谱法、电化学法和极谱法，本文采用微波消解-石墨炉原子吸收法对大米中国镉含量进行检测，因具有简单、快速、准确和无污染，大大缩短了样品预处理的时间，是镉检测的理想方法。

1材料与方法

1.1主要仪器

Varian220石墨炉原子吸收分光光光度法：美国C EN公司；恒温电热板（Labtech）、可调式电热板：广州生化仪器厂；原子吸收分光光度计：上海精密仪器公司。1.2试剂与配制

试剂：0.5 mol/L硝酸；硫酸；过氧化氢；20 g/L磷酸二氢铵溶液；

镉标准储备液的制备（100 μg/mL）：准确称取0.143 6 g金属镉，分次加5 mL盐酸溶解，加2滴硝酸，移入1 000 mL容量瓶，加水至刻度，混匀。此溶液每毫升含100 μg的镉。

镉标准使用液的制备（0.1 μg/mL）：吸取镉标准储备液1.0 mL容量瓶中，加0.5 mol/L 1 mL硝酸至刻度，如此经多次稀释成每毫升含0.1 μg镉的标准使用液。

大米：购于淮安城南农贸市场。

1.3方法

1.3.1试样前处理

湿法消解法：准确称取试样10.000 0 g，于三角瓶或高脚烧杯中，放数颗玻璃珠，加0.5 mol/L 10 mL硝酸，加盖浸泡过夜后，再加盖一个漏斗在电热板或电炉上消解，若变棕黑色，则滴加硝酸，直至消化液呈无色透明或略带黄色，冷却后用滴管将试样消化液洗入25 mL的容量瓶中，用水少量多次洗涤三角瓶或高脚烧杯，洗液合并于容量瓶中定容至刻度，混匀备用[6]。

微波消解法：准确称取试样10.000 0 g，过20目筛的粉样于消化罐中，加入7 mL 0.5 mol/L硝酸，浸泡10 min后，3滴硫酸，加入2 mL过氧化氢，浸泡30 min，将消化罐放入微波消解炉中，设置消解分析条件，消解完毕取出消解罐，冷却后开罐，将消解液于电热板上赶尽残酸，用0.5 mol/L硝酸转移至25 mL容量瓶中，定容，上机测定。

1.3.2标准曲线绘制

分别吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL（相当于0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 μg的镉）于100 mL容量瓶中稀释至刻度，吸取上述各标准溶液20 μL，加入5 μL 20 g/L的磷酸二氢铵溶液机体改进剂，注入石墨炉，测得其吸光值。

仪器条件：根据仪器性能调至最佳状态，参考条件为波长228.8 nm，狭缝0.7 nm，灯电流4 mA，原子化温度为1 700℃，灰化温度为380℃，光普通带0.5 mA，背景校正为塞曼效应。

1.3.3试样的测定

分别吸取样品处理液和试剂空白液各20 mL，再加入5 μL 20 g/L的机体改进剂，注入石墨炉，测得其吸光值。

试样中镉含量按下式计算：

式中：X为试样中镉含量，mg/kg；A1为测定试样消化液中镉含量，μg；A2为空白液中镉含量，μg；m为试样质量，μg；V1为试样消化液总体积，mL；V2为测定用试样消化液总体积，mL。

1.4两种前处理方法的探讨

湿法消解法测定时间长，需要时刻有人值守，操作繁琐，实际分析过程中难以控制试验条件，测定误差大，具有一定的危险性。

微波消解法能大大缩短消化时间，提高工作效率，适合快速分析，能有效节约试剂，降低对环境的污染，可以得到满意的精密度和准确度。

通过两种前处理方法对结果的影响进行比较，微波消解-石墨炉原子吸收法有更高的精密度和回收率，因此本文选用微波消解-石墨炉原子吸收法检查大米中镉的含量，下面对其试验条件进行优化。

1.5微波消解-石墨炉原子吸收法中影响因素的探讨1.5.1硝酸浓度的影响

用0.1 μg/mL镉标准使用液进行试验，测定浓度为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mol/L硝酸对测定结果的影响。1.5.2基体改进剂的选择

测定结果受基体改进剂的影响，本文探讨了加基体改进剂20 g/L磷酸二氢铵对灰化温度的影响。

1.5.3原子化温度的选择

原子化温度对吸光度的影响，本文探讨了原子化温度在1 500、1 600、1 700、1 800、1 900、2 000℃时对试验结果的影响。

1.5.4灰化温度的选择

灰化温度对吸光度的影响，本文探讨了灰化温度在230、280、330、380、410、460℃时对试验结果的影响。

1.5.5消解试剂的选择

不同消解试剂对试验结果有影响，本文探讨了干法灰化和高氯酸+硝酸湿式消解法和硝酸+硫酸+过氧化氢两种湿法消解法对试验结果的影响。

2结果与分析

2.1标准曲线的绘制

根据2.3.2的试验方法测其吸光值。镉标准使用液与吸光度的关系，结果见表1、图1。

表1镉标准使用液与吸光度Table 1 The standard of cadmium and absorbance

图1镉的标准曲线Fig.1 Standard curve of cadmium

由图1得出样品1镉的含量为0.054 8 mg/kg，样品2镉的含量为0.063 2 mg/kg。

2.2方法的精密度和回收率

2.2.1精密度试验

称取10.000 0 g样品，每个样品做6次平行试验，测定结果见表2。

表2精密度试验Table 2 Precision test

由表2可知，湿法消解法RSD为0.18 %，微波消解法RSD为0.15 %，微波消解法的精密度更高，能满足分析测定的要求。

2.2.2回收率试验

以空白样品为基底，添加不同浓度的标准溶液，在样品中重复6次加标样，对两种方法回收率进行比较，得到数据见表3。

表3回收率试验Table 3 Recovery rate experiment

由表3可知，湿法消解法-石墨炉原子吸收法回收率为93.3 %，微波消解-石墨炉原子吸收法回收率为98.4 %，微波消解-石墨炉原子吸收法的准确性更好，能满足分析测定的需要。

根据以上试验可以看出，微波消解-石墨炉原子吸收法精密度和回收率更高，因此本文采用微波消解-石墨炉原子吸收法测定大米中的镉含量。下面对微波消解-石墨炉原子吸收法的最佳试验条件进行选择。

2.3最佳试验条件的选择

2.3.1硝酸浓度的影响

当溶液中硝酸浓度为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mol/L时，镉的曲线斜率系数见表4。

表4镉的硝酸浓度对检测结果、曲线斜率系数等的影响Table 4 Effects of cadmium concentration on the detectionresults，curve slope coefficient and so on

由表4可知，在0.5 mol/L硝酸介质浓度下，镉的曲线斜率系数最小，故接下来的试验使用的介质为0.5 mol/L硝酸溶液。

2.3.2基体改进剂的选择

镉属易挥发元素，在不加基体改进剂的条件下，在400℃时有灰化损失，在加入20 g/L磷酸二氢铵的基体改进剂可提高灰化温度，有利于原子灰化，达到消除干扰的目的。试验选择20 g/L磷酸二氢铵作为镉的基体改进剂，将镉的灰化温度提高到600℃，而镉无损失，故试验选择20 g/L磷酸二氢铵为基体改进剂。2.3.3原子化温度的选择

原子化温度的设置是由元素自身性质决定的。温度过低会引起元素和基体物质残留在石墨管内，温度过高会影响石墨管的使用寿命。本试验配制3 ng/mL的镉标准溶液，通过改变原子化的温度，得到原子化温度与吸光度的拟合关系，试验结果见表5。

表5镉的原子化温度对吸光度的影响Table 5 Effect of atomic temperature on the absorbance of cadmium

如表5可知，在原子化温度为1 700℃时镉的吸光度有最大值，故试验选择的原子化温度为1 700℃。

2.3.4灰化温度的选择

在灰化阶段，要保证有足够的时间进行灰化，使灰化更加完全，使背景吸收降到最低；又要选择尽可能低的灰化温度和最短的灰化时间，以保证待测元素不受损失。本试验配制3 ng/mL的镉标准溶液，通过改变灰化温度，得到灰化温度与吸光度拟合的关系，试验结果见表6。

表6镉的灰化温度对吸光度的影响Table 6 Effect of ashing temperature on absorbance of cadmium

如表6所示，在灰化温度为380℃时镉的吸光度有最大值，故试验选择的灰化温度为380℃。

2.3.5试样消解方法的选择

石墨炉原子吸收光谱法的前处理方法有干法灰化、高氯酸+硝酸湿式消解法和硝酸+硫酸+过氧化氢（30 %）湿式消解法，对这3种消解方法进行试验，结果见表7。

由表7可知，高氯酸+硝酸湿式消解法效果较好，考虑到用高氯酸+硝酸湿式消解法容易发生爆炸现象，而硝酸+硫酸+过氧化氢湿式消解法操作方便安全，故试验采用硝酸+硫酸+过氧化氢湿式消解法。

表7不同消解方法的试验结果Table 7 Test results of different digestion methods

3　结论

微波消解-石墨炉原子吸收法测定稻米中的镉含量0.063 2 mg/kg，回收率为98.4 %，RSD为0.15 %。本文进一步对微波消解-石墨炉原子吸收法得出最佳实验条件：0.5 mol/L硝酸，硝酸+硫酸+过氧化氢消解法，20g/L磷酸二氢铵为基体改进剂，原子化温度为1700℃，灰化温度为380℃。

通过以上的试验得出：微波消解-石墨炉原子吸收法重现性好，快捷、有效、安全，精确度高，回收率高、操作相对简单，能大大缩短样品预处理的时间，采用硝硝酸+硫酸+过氧化氢，效果良好。且同时达到定量的目的，可靠性好，并且能有效地节约试剂，降低试验的危险性，减少对环境的污染。能精确检测出储粮中镉含量。可在实际检测中应用。

参考文献：

[1]侯晓燕,王金亮．微波消解-石墨炉原子吸收法测定食品污染物中铅镉的含量[J]．中国食品卫生杂志,2012,22(5):418-420

[2]闫凤茹,王宇宏,程景民．太原市粮食类食品铅镉汞含量与安全性评价[J]．中国卫生检验杂志,2012,22(4):856-860

[3]延秀银．粮食中镉含量分析方法的研究进展[J]．中国卫生检验杂志,2014,24(2):302-304

[4]魏益民,魏帅,郭波莉．含镉稻米的分布及治理技术概述[J]．食品科学技术学报,2013,31(2):1-6

[5]李志娟,王金星．微波消解-石墨炉原子吸收法测定食品中铅、镉和铜[J]．医学动物防制, 2012,28(1):107-109

[6]邵劲松,高芹．微波消解石墨炉原子吸收法测定大米中铅镉[J]．粮食与食品工业,2005,12(2):42-44

[7]袁秀金,黄宏志,罗勇．湿式消解法石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉含量[J]．广东农业科学,2010(8):240-241

Rice in the Two Kinds of Pretreatment Methods on the Effects of Cadmium Determination

BAO Hui-mei
（Food and nutrition engineering college，Jiangsu food and medicine Career Technical College，Huai'an 223003，Jiangsu，China）

Abstract：To explore the two determination of cadmium content in rice the effect of pretreatment method. Two pretreatment methods of cadmium in rice were determined by microwave digestion and wet digestion method，The precision and recovery rate experiment showed that microwave digestion graphite furnace atomic absorption spectrometry was better. 0.063 2 mg/kg determination of cadmium content in rice，the rate of recovery was 98.4 %，RSD 0.15 %. The optimal experimental conditions for 0.5 mol/L nitric acid，nitric acid，sulfuric acid and hydrogen peroxide digestion method，20 g/L ammonium hydrogen phosphate as matrix modifier，atomization temperature was 1 700℃，ashing temperature was 380℃. The method is accurate，safe operation，and can be used in the actual detection.

Key words：rice；cadmium content；microwave digestion；wet digestion method

收稿日期：2014-08-09

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.01.043

作者简介：鲍会梅（1974—），女（汉），副教授，硕士，从事食品理化检验教学工作。