小麦中镉含量测定与分析—石墨炉原子吸收光谱法

王小平

（江苏省句容市粮食局中心化验室，江苏镇江 212400）

镉（Cd）在自然界中多以化合态存在，其化合物毒性很大。环境受到镉污染后，镉可以在生物体内富集，通过食物链进入人体，引起慢性中毒。GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》规定小麦中镉限量为0.1 mg/kg。国家粮食和物质储备局每年进行的新收获粮食质量安全监测工作，不仅是为了全面了解我国粮食品种、质量情况，也是为贯彻国家粮油质量标准提供科学依据，最终为确保国家粮食安全提供有力保障。

做好粮食质量安全监测是粮食和物质储备部门履职尽责的具体体现，加强对新收获和库存环节粮食质量监测是粮食部门的日常工作。2021 年江苏省句容市粮食局中心化验室接受并顺利完成了上级布置的新收获和入库小麦的安全指标监测任务，在工作中获得了采用石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量的一些经验和体会，供同行参考。

1 测定原理、仪器、试剂与配置

1.1 测定原理

试样经酸消解后，注入一定量样品消化液于原子吸收分光光度计石墨炉中，石墨管产生高热，在短时间内实现电热原子化后吸收228.8 nm 共振线，在一定浓度范围内，其吸光度值与镉含量成正比，采用标准曲线法定量。

1.2 仪器与设备

原子吸收分光光度计、安捷伦240Z 附石墨炉及镉空心阴极灯，美国安捷伦科技有限公司；微波消解仪WX-8000，上海屹尧仪器科技发展有限公司；自动控温赶酸电热仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司；天平（感量0.01 g、0.000 1 g），赛多利斯科学仪器北京有限公司；BLH-560K 高速全自动锤式旋风磨，浙江伯利恒仪器设备有限公司，等。

1.3 试剂与配制

实验采用的化学试剂均符合国家标准或检验标准的试剂，主要有硝酸（HNO3，优级纯）、过氧化氢（H2O2）、氩气（Ar，纯度99.99%）；所有用水均为实验用光谱专用去离子水。

1% HNO（3配镉标准液和样品定容）：量取900 mL 水于烧杯中，倒入10 mL 优质纯HNO3，边倒边搅拌。

0.1% HNO（3洗针液用）：吸取25 mL 1% HNO3于250 mL 容量瓶中，水定容。

标准品配制：储备液1μg/mL（吸1mL 母液于100 mL容量瓶中以1%HNO3定容）；上机液10 ng/mL（吸1mL 储备液于100 mL 容量瓶中以1%HNO3定容）。

2 样品制备

采集2021 年5—7 月江苏省句容市新收获和已入库的小麦共280 余份。

2.1 样品预处理

杂质是指小麦以外的其他物质，包括筛下物、无机杂质和有机杂质等。首先分取大样1000 g，分4次筛选，每次约250 g，捡出筛上大型杂质并除去筛下物，合并上、下筛的粮食籽粒测定容重，然后再进行分样，部分样品留作水分和不完善粒测定用，部分样品按质量标准规定检出杂质后作为净小麦留作粉碎。

2.2 样品粉碎

取不少于500 g 的小麦样品，用锤式粉碎磨将其磨成面粉（粒度要求全部通过80 目筛孔），混合均匀后缩分至100 g，置于样品瓶中密封保存。

3 操作步骤

3.1 样品前处理

3.1.1 器皿准备

消解罐浸泡清洗：由于微波消解罐罐壁内里、外壁和螺口位置易残存污染，普通处理不能达到良好的清洁效果，所以消解罐需用20%HNO3溶液浸泡24 h 以上，临用时再用少量新配置的20%HNO3溶液超声清洗20 min，自来水冲洗干净后，再用去离子水冲洗，烘干备用；所用玻璃及塑料器具也用20%HNO3浸泡过夜，用自来水冲洗干净后，再用去离子水冲洗、干燥备用。

3.1.2 微波消解

称取经粉碎的小麦样品0.3 000 g（±0.0 001 g）于消解罐内罐中（试样尽量放置于罐底部，罐壁尽量不要粘有样品）→罐中加入5 mL 浓HNO3和1 mL过氧化氢。

样品空白→内罐中同上加入试剂。

样品消解罐对称放入消解炉→先放内圈→再放外圈→通电。

选择方案→步骤5→START 开始→运行约1h。

3.1.3 赶酸定容

消解完成后先降温至80 ℃以下→侧身开门取罐放入通风橱中→缓慢拧松密封盖排出气体→取出样品内罐（用手向上顶起消解罐套筒底部中心圆孔）→拧开密封盖取下密封塞。

赶酸：将样品内罐放入已调至160 ℃的赶酸仪中→赶走棕黄色气体→消解液赶至黄豆大小时即可。

定容：1%HNO3冲洗样品内罐3 次→定容10 mL试管待测（样品空白管同上操作定容）。

3.2 原子吸收石墨炉法操作条件

根据所用仪器型号将仪器调至最佳状态：波长228.8 nm，狭缝宽度0.5 nm，灯流量4.0 mA，炉体高度8.5 mm，原子化温度（梯度升温）85～1 800 ℃。

3.3 测定步骤

3.3.1 样品盘放置

第1 圈51 号管→镉标准上机使用液（10 ng/mL）→52 号管→标准空白1%HNO3；

第2 圈26～50 小管；

第3 圈小管1～25；

按样品号排列放置样品提取液于第2 圈或第3圈小管中。

3.3.2 软件操作

新建文件：接通电源→开气（氩气压力0.3 MPa）→开循环水→开主机。

开电脑用户名→双击240Z 软件→工作表→新建→输文件名→确定。

设置：添加方法→Cd→默认；编辑方法→类型模式（默认）；测量→峰高；光学参数→灯的位置输2（Cd）标样浓度→（输入Cd 标样梯度1.0000、2.0000、3.0000、4.0000、5.0000）→自动配置；校正→线性；进样器→51 号为上机液浓度10 ng/mL→52 号标准空白1.0%HNO3→应用；标签总行以样品数量加样品空白计算。

3.3.3 样品检测

仪器预热和设置结束后点击开始运行（测试、洗针共计120 s/样），样品自动检测；检测完毕，语音提示。

3.3.4 检测结果

部分小麦样品镉含量的检测结果见表1。

4 监控结果有效性

应用石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量，为确保检测结果的准确性和可靠程度，就必须对检测过程中的各个环节进行有效控制，验证仪器的性能及整个检测工作质量是否满足实验要求。

4.1 加标回收

采用石墨炉原子吸收光谱法测定镉含量，样品前处理比较复杂，操作稍有不当就会使样品待测元素损失或污染，加标回收是最好的验证方法。通过加标回收找出实验中各环节存在的问题，控制实验误差，达到检测人员能提供满足要求的数据，加标回收验证结果表2。

表2 加标回收验证结果

通过空白加标、样品加标均都符合GB/T 27404—2008 附录F 回收率80.0%～110.0%的规定，证明石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量操作技能符合规范要求。

4.2 标准物质验证

标准物质就是购置已知浓度镉含量的样品（附有证书）,实验中与试验样品在相同条件下进行再测,验证其标准物质的实际检测数据与给定的检测数据是否一致（误差在允许范围）,来衡量这次检测数据的可信度，它对验证检测结果的准确性起着关键作用，标准物质验证结果见表3。从表可以看出，标准物质验证数据在可控范围内，GB 5009.15 规定重复条件下两次独立测定结果绝对差值不得超过算术平均值的20%要求，此次分别为3.4%和1.8%，说明石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量操作正确、技术过关、数据准确。

表3 标准物质验证结果

5 应用与分析

应用石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量基本要求是：一是所用器皿必须确保洁净无污染；二是样品消解提取操作要规范；三是选择合适标准梯度，取得标准品良好线性；四是进行监控结果有效性控制，保证检测工作质量。

5.1 确保所用器皿清洁干燥，防污染

器皿的清洁干燥、污染情况与石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量的准确性有密切关系，特别是对空白值的测定有着重要影响。如果检测过程中使用受到污染的器皿，样品空白值就会偏高，造成低含量样品给出未检出结果。因此器皿清洁无污染是用石墨炉原子吸收光谱法测定镉含量的重要一环，也是确保检测结果准确不可分割的部分。

5.2 消解提取操作要规范，防损失

要取得科学实验数据，样品消解提取是关键。在高温消解、冷却、取罐、排气、赶酸整个步骤中，操作要规范，并做好安全防护，以防强酸侵害；样品前处理中要注意观察消解液颜色的变化，如果消解液颜色为白色，说明消解不够完全，要查找分析原因；在赶酸过程中还需密切关注液体和气体的变化，当赶至消解液无烟时罐内液体近干（液体黄豆大小），才完成赶酸；整个过程要防止烘干，防止损失。

5.3 选择合适标准曲线梯度，以取得良好线性

原子吸收石墨炉法测定镉是在一定浓度范围内，其吸光度值与镉含量成正比，吸光度过高和过低都会影响样品的检测结果。只有在实践中不断摸索，选用合适的标准梯度，保证样液中吸光度在标准曲线线性范围内（标准系列溶液应不少于5 个不同浓度的镉标准溶液），使校正曲线相关系数达0.999以上，才能确保检测结果符合国家检测方法精密度要求。

5.4 监控结果有效性控制，确保检测工作质量

为确保检测数据的稳定性、准确性和科学性，使检验工作有序有效，在检测过程中必须对各个环节监控结果有效性进行控制。加标回收和开展标准物质验证是确保检测工作质量的具体措施，是衡量检测人员的业务技术水平的有效手段。

综上所述，为了保证石墨炉原子吸收光谱法测定小麦中镉含量准确性和科学性，必须选择得当的检测方法，注重细节处理，对监测结果有效性控制，同时实验环境也要满足仪器运作条件；检测人员只有准确掌握仪器使用性能，才能熟能生巧。