快速消解-标准加入法测定大米中镉含量的研究

吴丽敏 甘鹏

【摘 要】我国是农业大国，为人们提供优质农产品是我国农业生产的基本要求。但是近些年环境污染较为严重，让农作物发育期间积累过多重金属，会对人们身体健康造成一定影响。本文利用快速消解-标准加入法，对于大米镉含量进行测定。和微波消解法并无显著性差异。旨在为我国农作物测定贡献力量，促进我国农业生产质量。

【关键词】快速消解-标准加入法；镉；大米测定

Determination of Cadmium in rice by rapid digestion and standard addition method

WU Limin， GAN Peng

Shapingba District Center for Disease Control and Prevention， Chongqing 400038， China

【Abstract】China is a large agricultural country. Providing people with high-quality agricultural products is the basic requirement of Chinas agricultural production.However，in recent years，environmental pollution is more serious， so that excessive heavy metals are accumulated during crop development， which will have a certain impact on peoples health. In this paper， the content of cadmium in rice was determined by rapid digestion standard addition method. There was no significant difference with microwave digestion. It aims to contribute to the determination of crops in China and promote the quality of agricultural production in China.

【Key Words】Fast digestion standard addition method； Cadmium； Determination of rice

作為一种拥有较强毒性的重金属，镉会通过人的饮食，逐渐在人体中产生富集，通过慢性中毒方式，对于人的肝、肾等器官造成损伤，严重会造成器官功能衰竭，影响人正常生活与发育。而作为主食的大米、小麦，如果发生镉金属污染，对于大众群体的生命健康将会造成严重影响。所以，需要对大米含有的镉进行系统性研究。

1 实验材料与检测方法

1.1 实验材料

本文应用到以下实验仪器：ICE3500原子吸收光谱仪、MARS6微波消解仪、BHW石墨电热赶酸器、明澈TM-D 24UV超纯水系统，以及XS104电子天平、研磨机与50mLPP刻度离心管。而实验材料则有GBW08612镉单元素标准物质，浓度为1000μg/mL、分析级65%硝酸、优级纯磷酸二氢铵，以及大米成分分析标准物质。

1.2 检测方法

以《食品安全国家标准 食品中镉的测定》（GB 5009.15-2014），进行镉元素的检测[1]。对于快速消解-标准加入法，需要在进行快速消解前，预先称取0.3g的实验样品，将其置入于离心管内，注入2mL的硝酸，并将盖子调整至合适松紧度，通过加速烟气散发，避免管内压力超过最大限度，也可以降低因硝酸蒸发影响检测效果。把离心管放于石墨赶酸器内，以120℃消解15min。然后将盖子打开，静置10min。于烟气完全消散后，等待液体并冷却，通过纯水对其定容；对于微波消解法，需要在微波消解前，称取0.3g的实验样品，将其放在消解罐内，添加8mL的硝酸，放进微波消解仪内，进行相应的消解处理，待温度降至50℃以下后，开罐放在石墨赶酸器上，以160℃进行赶酸，直到溶液接近干燥，冷却，并转移到10mL容量瓶内，通过纯水进行定容。

1.3 仪器运行条件

对于原子吸收光谱仪运行检测条件，需要将波长控制在228.8nm，以4mA的HCL灯，调整狭缝至0.5nm，并利用塞曼背景进行校正。石墨炉升温条件，见表1；微波消解程序，见表2。

1.4 标准曲线制作

利用标准加入法设计大米的标准曲线，以1mL的规格吸取已消解定容的大米样品，将其记作“Test”，作为加标基质应用。标准组是为空白试剂，其进样程序如表1所示。吸取16μL的大米样品、16μL的纯水作为稀释液、5μL的磷酸二氢铵作为基体改进剂，让实际进样量可以控制在37μL左右，见表3。

2 实验结果与分析

2.1 标准曲线绘制

为避免背景值对于检测数据造成过大影响，现应用1.4进行定量测试。把加入基质Test的待测元素含量记作x，吸光度值记作y，并以加入待测的元素镉标准浓度（μg/L）当成横坐标，而对应的吸光度在剔除Test的吸光度数值后，将数值当成纵坐标应用，利用Microsoft Office Excel2021软件，绘制标准曲线。根据测验结果，在镉浓度处于0μg/L～5μg/L阶段，拥有最佳线性条件，所以将0、0.5、1.0、1.5、2.0μg/L当成标准标准点应用。在波长为228.8nm标准下，对于大米样品绘制相应的标准曲线，吸光度值为0.001、0.060、0.108、0.172、0.217，如图1所示。经验证，大米的标准曲线相关系数超过0.995，满足相关系数要求。即以标准加入法测定大米具有稳定的线性关系。

2.2 方法处理效果与准确度

在消解程序中，快速消解-标准加入法处理时间为15min，而微波消解法则需要进行70min的处理，在处理时间方面，前者更具有优势。

以有证标准物质对于大米溶液进行检测，实验结果证明测定实际数值和标准值拥有±10%的相对误差，满足GB 5009.15-2014要求。以大米成分分析标准物质当成加标基质，以0.05mg/kg、0.1mg/kg、0.15mg/kg的3种梯度進行镉的加标回收实验，分别处理3份样品，而且每份样品需要进行3次重复测定。结果显示，3种镉浓度梯度的加标回收率在99.2%～103.5%，拥有101.8%的平均回收率，处于实验室镉回收率范围内，即证明表明快速消解-标准加入法对于镉检测可以获得良好的准确度。

2.3 方法比较

利用微波消解法处理实验样品，并通过外标法定量，配合原子吸收光谱仪，获得大米成分分析标准物质的镉含量数据。根据获得的数据，将其和快速消解-标准加入法的数据进行比对，两者的均值并没有显著性差异。即快速消解–标准加入法和微波消解法在对大米的测定结果方面拥有一致性。对两种方法进行比较， 快速消解–标准加入法在处理时间（15min）方面要远低于微波消解法的处理时间（70min）；在处理步骤方面，前者仅有称量样品、添加硝酸、消解处理、溶液定容的四个常规步骤。但是后者除这四步外，还需要进行消解罐泡酸、赶酸、转移等额外步骤。前者拥有更少的实验步骤，可以有效避免实验被外界因素污染，影响测定数据；对于样品用量，前者是以镉含量对于称样量进行调整，在0.3g～1g之间浮动[3]。后者则是以微博消解仪为准，用量则是在0.3g～0.5g之间浮动。前者可以通过提升实验用量的方法，提高实验检测准确度；硝酸用量方面，前者仅需要2mL，而后者则需要8mL，前者节约75%的硝酸用量，使用更为经济；而实验仪器，前者主要应用石墨电热赶酸器与原子吸收光谱仪，后者则需要额外购置微波消解仪，不仅需要额外花费资金购置处理设备，处理效率也有一定降低。所以，应用快速消解–标准加入法，对于我国粮食市场的大规模重金属检测更具有应用价值。

3 结论

对于快速消解-标准加入法，实际测定效果和当前广泛应用的微波消解法差别不大，而且检测速度与成本更低，使用的检测仪器采购价格低廉，可以用在大批量检测大米中镉含量工作中，对于提升食品安全具有重要意义，值得对该技术进行推广。

参考文献

[1] 张浩然，徐汀，田恺，等.快速消解-电感耦合等离子体质谱法测定饲料用菜籽粕中的铬，砷，镉，汞和铅含量[J].饲料研究，2021，44（19）：5.

[2] 李霞雪，刘爱平，陈亚，等.微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定蔬菜中铬、镉、砷、铅、汞的含量[J].期刊论文，2019，55（1）.

[3] 陈亮.快速消解-石墨炉原子吸收光谱法测定食品中砷含量[J].食品安全质量检测学报，2021，12（6）：5.