原子吸收石墨炉法测定甘蔗中镉、铅方法探索

马娟，张跃彬，高欣欣，邓军，李复琴，樊仙，刀静梅

（云南省农业科学院甘蔗研究所/云南省甘蔗遗传改良重点实验室，云南 开远661699）

我国从战国时期就有种植甘蔗的记载，是世界第三产糖大国[1]。云南地处西南边陲，是甘蔗的起源地之一，也是全国第二大蔗糖基地，常年种植甘蔗面积500余万亩（≥30万hm2）。糖是人类的必需品，红糖中的葡萄糖、果糖等多种单糖，可加速皮肤细胞代谢，为细胞提供能量。糖含有的叶酸、氨基酸、纤维、维他命和电解质等成分，同时具有活络气血的补血作用，还能维护细胞的正常功能和新陈代谢。甘蔗作为生产赤砂糖[2-3]、红糖、白糖等食糖[4]的主要原料和直接食用的水果，加强原料质量关，对甘蔗进行镉、铅等有害微量元素检测，才能有效地保证食品安全和糖产品质量。

食品中微量元素测定方法一般有分光光度法、火焰原子吸收法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）[5]，本研究采用的是石墨炉原子吸收法，对原料蔗汁进行分析测定。试样消解方法有高压消解法[6]、微波消解法、干法灰化法、湿法消解法，本文采用的是湿法消解法。甘蔗样品经过压榨机压榨取汁，加入硝酸和高氯酸对甘蔗汁进行消解使有机物分解排出，试样消解液经自动进样器注入原子吸收石墨炉内，使其涂覆到石炉管表面，干燥、灰化样品，重复富集循环提高样品待测元素的浓度，使之达到校准曲线的定量范围而确定样品元素浓度值，再经计算公式得出甘蔗样品中镉、铅的含量。

1　材料与方法

1.1　材料与方法

试验甘蔗在云南省科学院甘蔗研究所试验基地2016年2月7日种植，品种为ROC22，田间管理按当地常规管理。2016年12月22日采样，每个样品随机取甘蔗原料茎6株，经过压榨机压榨、取汁过滤，用移液管准确吸取5.0 ml甘蔗汁于50 mL聚四氟乙烯坩埚中，加入9.0 mL硝酸和1.0 mL高氯酸，加盖静置过夜。在电热消解仪80℃消解1 h左右后升温并保持100℃，若变棕黑色，继续加硝酸4.5 ml和高氯酸0.5 mL消解至冒白烟，直至消化液呈无色或淡黄色，冷却后用纯净水定容至25.00 mL，混匀待测，同时做空白实验。

1.2　主要仪器和试剂

仪器：原子吸收光谱仪（ICE3500），美国Thermo公司生产，用石墨炉带自动进样器检测；载气为99.999%高纯氩气；甘蔗样品压榨机（HY-2-20），浙江正泰制造；电热消解仪（ED40G）奥普勒仪器有限公司生产。

试剂：化学试剂为优级纯，65%硝酸（德国默克股份公司生产），高氯酸（70%～72%），国家标准试剂GBW镉（Cd）和铅（Pb）标准储备液（浓度为1000 mg/L）。实验用纯净水，实验中全部使用器具都经过硝酸（4+1）浸泡24 h以上，用纯水冲洗后，晾干备用。

图1　镉标准曲线

图2　铅标准曲线

2　分析与结果

2.1　标准曲线的配制

镉主标浓度为5 ng/mL，由仪器自动配制为：0、0.5、1.0、2.5、5.0 ng/mL，见图 1。

铅主标浓度为30 ng/mL，由仪器自动配制为：0、6、12、18、24、30 ng/mL，见图 2。

2.2　计算公式

最终消解液中镉、铅的浓度由计算机从标准曲线上自动计算出，再根据计算公式得到甘蔗汁中的镉、铅含量。

式中：X—试样中镉、铅含量，单位为mg/kg或mg/L；C—试样消化液中镉、铅含量，单位为ng/mL；C0—空白液中镉、铅含量，单位为ng/mL；V—试样消化液定容总体积，单位为mL；M—试样质量或体积，单位为g或mL；1000—换算系数。以在重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示。

2.3　试验结果数据

在准确吸取5．0 mL待测甘蔗汁中分别加入1 mL 浓度为 1．50 ng/mL、6．00 ng/mL、10．00 ng/mL 的镉标准溶液和浓度为 100．00 ng/mL、120．00 ng/mL、140．00 ng/mL铅标准溶液，进行回收率试验，试样加标回收率平均结果镉、铅分别为114．57%、96．30%，见表 1。

2.4　仪器工作条件

在测量样品的过程中，原子吸收光谱仪的工作参数设置非常重要。要想保证检测数据的准确性，就需选择最佳的仪器工作条件，使仪器能有效提高测量灵敏度确保数据的真实可靠性，工作参数见表2。

2.5　数据分析

加标回收率的测定可以反映测试结果的准确性，实验结果甘蔗汁含镉、铅量的加标平均回收率分别为114．57%、96．30%。根据GB/T 27404-2008“实验室质量管控范围 食品理化检测”中对回收率规定范围的控制 （见表3），本实验镉的回收率为111．33%～118．60%，铅的回收率为 88．32%～102．10%的范围，实验数据满足回收率测定规定，结果准确可信。

表1　试祥加标回收率结果

表2　原子吸收光谱仪工作参数

表3　GB/T 27404-2008回收率苑围

3　讨论

随国内食品中重金属污染超标事例报道日益增多，重金属污染问题受到众多学者关注和研究。重金属铅会对神经系统、造血系统及消化系统造成伤害；重金属镉可致突变、致畸形、致癌变等[7]。对于重金属检测方法仍在摸索中，尚未普及准确、快速、重复性高的检验方法[8]。目前甘蔗含镉、铅等污染物没有单独限量标准[9]，只能依据食品标准中铅、镉限量的卫生标准而对甘蔗进行控制。原子吸收石墨炉法具有抗干扰能力强、灵敏度高、精确度高、选择性好且应用范围广的特点[10]。根据实验加标回收率的测定，证明该方法是甘蔗微量元素检测较为有效、精准的方法。

参考文献：

[1]梁文君，陈洁，朱红玉，等．测定甘蔗中铅、铜、镉方法的研究[J]．光谱实验室，2009，26（6）：1535-1540．

[2]GB14964-94．赤砂糖卫生标准[S]．北京：中国标准出版社，1994：1-6．

[3]QB/T2343．1-1997．赤砂糖[S]．北京：中国轻工会，1998：1-15．

[4]GB5009．55-2003．食糖卫生标准的分析方法[S]．北京：中国标准出版社，2003：1-3．

[5]辛仁轩．等离子体发射光谱分析[M]．北京：化工工业出版社，2005：181-183．

[6]辛跃珍，汪波．高压消解法同步处理乳制品中铅、汞、铬、砷元素的检测[J]．生命科学仪器，2012，10（4）：6-7．

[7]韩小丽，张小波，郭兰萍，等．中药材重金属污染现状的统计分析[J]．中国中药杂志，2008，33（18）：2041-2048．

[8]宋慧．原子吸收法对丹参中的铅和镉含量分析[J]．数理医药学杂志，2016，29（10）：1523-1524．

[9]刀静梅，吴玉梅，邓军，等．糖料甘蔗重金属镉、铬、铅含量风险调研初报[J]．中国糖料，2015，37（5）：10-12．

[10]吴玉升．原子吸收测定条件的优化选择[J]．水利科技，2014（3）：66-69．