超声辅助分光光度法快速检测大米中重金属铅

◎ 张 展

（上海药明康德新药开发有限公司，上海 200131）

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本文采用的材料及试剂如表1所示。

表1 材料与试剂表

1.2 仪器与设备

本文采用的仪器及设备如表2所示。

表2 仪器及设备表

1.3 试验方法

1.3.1 待测样品的制备

采用粉碎机将大米样品粉碎后，过100目筛，备用。取3份粉碎的大米样品，每份重量为50.0 g，将其置于100 mL的离心管中，加入4 mol/L的HNO3溶液，摇匀后将离心管置于超声机中进行超声混合，设定超声温度为60 ℃，超声时间为20 min，在超声处理完成后将离心管冷却到室温，在25 ℃下，以8 000 r·min-1离心处理10 min，离心完后取上清液，采用纳米膜过滤后，留取滤液备用[1-3]。

1.3.2 待测样品铅离子含量的测定

取一定量的备用滤液调节pH值到12，按照标准曲线的操作方法添加相应的试剂，当显色体系稳定后，利用紫外分光光度计测定重金属铅离子的浓度，铅离子与试铅灵反应形成的络合物，其最大吸收波长位于480 nm，根据测试结果对照标准曲线和公式计算出样品中铅离子的含量，每个样品重复测试3次，取平均值[4]。重金属离子的提取率计算如式（1）所示[5]。

式中：X为样品中重金属铅的含量，mg·kg-1；A1为测定用样品液中铅的含量，µg；A2为试剂空白液中铅的含量，µg；m为样品的质量，g；V1为样品过滤液的总体积，mL；V2为测定用样品过滤液的体积，mL。

2 结果与分析

2.1 重金属铅标准曲线测定

配制1.0 µg·mL-1的铅标准溶液，依次移取0 mL、4 mL、8 mL、12 mL以及16 mL的铅标准溶液转移到25 mL的容量瓶中，取固定pH值的样品10 mL置于25 mL的容量瓶中，在标准样、待测样品以及空白对照样中按顺序依次加入2 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液，2 mL 0.01%的铅试剂DMF溶液，1 mL 10%的曲拉通TritonFX-114溶液。随后采用纯水定容到刻度线，摇匀后静置6 min，转移溶液到1 cm的比色皿中，随后将其置于分光光度计上进行测试，取480 nm处的吸光度值进行计算，其中，以移取0 mL铅标准溶液的样品作为空白对照，重金属铅的标准曲线如图1所示。

图1 重金属铅的标准曲线图

由图1可知，重金属铅的质量浓度在0～16 µg·mL-1，重金属铅的含量与吸光度之间的关系符合朗伯比尔定律，其对应的方程为y=0.009 8x+0.004，相关性系数R2=0.999 4，摩尔吸光系数ε(480nm)=2.02×105L·mol-1·cm-1，检测限为 3.0 µg·L-1。

2.2 超声辅助提取条件优化

2.2.1 超声提取时间对重金属铅提取率的影响

称取5份20 g的大米样品分别置于100 mL的离心管中，随后向5个离心管中分别加入1 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，在同一温度对5个离心管分别超声处理5 min、10 min、15 min、20 min和25 min，超声提取后测定提取率，结果如图2所示。结果表明，在同样的酸浓度以及超声温度下，随着超声提取时间的增加，大米样品中重金属铅的提取率逐渐升高，当超声提取时间为20 min时，铅提取率达到较高值，随着超声提提时间的继续增加，铅提取率增加不明显，趋于稳定。因此超声提取时间选择20 min。

图2 超声提取时间对重金属铅提取率的影响图

2.2.2 超声提取温度对重金属铅提取率的影响

称取5份20 g的大米样品分别置于100 mL的离心管中，随后向5个离心管中分别加入1 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，将5个离心管分别在20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃下超声提取20 min后，测定提取率。由图3可知，在同样的酸浓度以及超声提取时间下，随着超声提取温度的升高，大米样品中重金属铅的提取率先升高后下降，在超声提取温度为50 ℃时，重金属铅的提取率最高。在试验开始时，将超声温度设置为70 ℃，超声提取后对其滤液进行吸光度测试，发现吸光度很小，这可能是因为提取温度太高导致粉碎的大米样品出现煮熟或者形态变化。因此超声提取温度50 ℃较为适宜。

图3 超声提取温度对重金属铅提取率的影响图

2.2.3 酸浓度对重金属铅提取率的影响

称取5份20 g的大米样品分别置于100 mL的离心管中，分别向5个离心管中加入1.0 mol·L-1、1.5 mol·L-1、2.0 mol·L-1、2.5 mol·L-1以 及 3.0 mol·L-1的硝酸溶液30 mL，将5个离心管依次在50 ℃下超声提取20 min后测定提取率，结果如图4所示。由图4可知，在同样的超声时间以及超声温度下，随着超声提取酸浓度的逐渐增加，大米样品中重金属铅的提取率逐步增加，当超声提取酸浓度为2.5 mol·L-1时，提取率达到最大。随着超声提取酸浓度的进一步增加，大米样品中的重金属铅的提取率增加不明显，因此酸浓度为2.5 mol·L-1时更为适宜。由此可见，对于超声提取试验而言，并不是酸的浓度越大，其提取率就越高，酸浓度的增加反而会增加操作人员的危险性，此外对于不同的重金属离子，提取的时间以及温度不同，也会影响酸浓度的选择。

图4 酸浓度对重金属铅提取率的影响图

通过对超声时间、温度条件的优化，结果表明，选择酸浓度2.5 mol·L-1、超声提取温度50 ℃、超声提取时间20 min时，铅提取率相对最高，此时提取率为23.2%。

2.3 样品测定

由于本底样品中浓度相对较高，因此本底样品采用ICP-MS法进行测定，而待测样品中由于重金属铅的含量相对较少，采用超声辅助分光光度法进行测定。具体操作为分别移取浓度为 50 µg·L-1、100 µg·L-1、200 µg·L-1的铅离子标准溶液各1 mL，在消化前将其添加到样品中测定其吸光度值，根据吸光度结果计算样品中铅的含量为 149.32 μg·kg-1。

3 结论

本文在对粉碎大米样品进行超声辅助提取时，选择酸浓度2.5 mol·L-1、超声提取温度50 ℃、超声提取时间20 min时，铅提取效果最佳，提取率为23.2%，采用超声辅助分光光度法对大米样品中的重金属铅进行测定，其中样品中铅的含量为149.32 μg·kg-1。