微波消解-石墨炉原子吸收法测定生姜中镉的含量

生姜为植物界被子植物门单子植物纲姜目姜科姜属多年生草本植物姜的新鲜根茎，含有丰富的姜辣素、挥发油、糖蛋白、多糖和二苯基庚烷类等成分[1]。其具有解表、止咳、止吐、和脾消肿、行血解毒、抗菌消炎镇痛、抗氧化、抑制肿瘤以及降血糖血脂等作用。此外，作为药食同源植物，其被广泛应用于医药、食品、保化行业中[2]。随着工业、农业的快速发展，污水排放、矿业开采、金属冶炼、生活垃圾以及农药化肥的使用等导致土壤、大气和水体重金属污染问题日益突出，其中以重金属镉污染较为严重[3-4]。生姜在种植过程中会蓄积土壤中的镉，进而导致生姜中镉含量超标。镉通过食物链进入人体后，在肝脏、肾脏等器官中长时间蓄积，不易排出，进而破坏肝、肾功能，除了引发尿毒症、骨质酥松、糖尿病外还有致畸致癌作用[5-6]。因此，对生姜中镉含量进行监测具有重要意义，镉含量检测常用方法主要有电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）和原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectrometry，AAS)[7]。ICP-MS测定范围广、灵敏度高，但是成本昂贵、操作复杂[8]；AAS虽然测定范围不及ICP-MS，但是AAS灵敏度高、选择性好、操作简单、检测速度快、精密度高以及成本低。本文以生姜作为样品基质，采用微波消解法前处理样品，建立了以石墨炉为原子化器，用原子吸收分光光度计测定生姜中镉含量的方法，为检验检测机构提供了技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生姜样品，市售；镉标准溶液（1 000 μg·mL-1，批号GBW08612），中国计量科学研究院；硝酸（优级纯，批号K50093756810），德国默克公司；30%过氧化氢溶液（优级纯）、磷酸二氢铵（优级纯），国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

PinAAcle900T型原子吸收分光光度计（含镉空心阴极灯、石墨炉），美国PerkinElmer公司；CEM MARS6型多功能消解仪（含微波消解罐），美国CEM公司；EHD-40型多功能赶酸器，北京东航科仪仪器公司；MiLLi-Q Integral5型超纯水系统，美国密理博公司；ME204E/02型万分之一电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 仪器工作条件

原子吸收分光光度计工作参数：波长228.80 nm；狭缝0.7 nm；信号测量峰面积；灯电流8 mA；样品进样体积20 μL；基体改进剂（磷酸二氢铵10 g·L-1）5 μL。石墨炉工作程序如表1所示，微波消解程序如表2所示。

表1 石墨炉工作程序表

表2 微波消解程序表

1.3.2 标准溶液的制备

（1）镉标准中间液（10 μg·mL-1）的制备。吸取1.0 mL镉标准溶液，移入100 mL容量瓶中，用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度线。

（2）镉标准使用液（100 μg·L-1）的制备。吸取1.0 mL镉标准中间液,移入100 mL容量瓶中，用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度线。

（3）镉标准曲线工作液的制备。分别吸取0 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL以及3.0 mL的镉标准使用液于100 mL容量瓶中，用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度线，得到浓度分别为0 μg·L-1、0.5 μg·L-1、1.0 μg·L-1、1.5 μg·L-1、2.0 μg·L-1以 及3.0 μg·L-1的系列镉标准曲线工作液。

1.3.3 样品前处理

样品匀浆后储存于洁净的食品级自封袋中，于-18 ℃冰箱保存备用，称取生姜样品1 g（精确至0.000 1 g）置于微波消解罐中，同时加入8.0 mL硝酸和1.0 mL 30%过氧化氢溶液，盖好消解罐盖子后，消解样品，消解完全并冷却后，转移至赶酸器中，于140 ℃下赶酸至1.0 mL左右，冷却后，用1%（v/v）的硝酸溶液冲洗消解罐内壁3次，合并冲洗液于25 mL容量瓶中，最后用1%（v/v）的硝酸溶液定容至容量瓶刻度线处，同法制备试剂空白溶液。

1.3.4 标准曲线的制作

将系列镉标准曲线工作液注入石墨炉上机测定，镉标准曲线工作液进样体积20 μL，基体改进剂5 μL。以镉吸光度值作为纵坐标，镉标准曲线工作液浓度作为横坐标绘制标准曲线，得到线性回归方程。

1.3.5 样品的测定

在相同测定条件下，测定生姜样品消化液的吸光度值。

2 结果与分析

2.1 线性回归方程及相关系数

镉标准曲线如图1所示，得到线性回归方程为y=0.026 52x+0.000 82，斜率为0.026 52，截距为0.000 82，相关系数为0.999 7，结果表明镉含量在0～3.0 μg·L-1的线性关系良好。

图1 标准曲线图

2.2 检出限与定量限

实验平行测定试剂空白溶液11次，按LOD=3s/b（s为试剂空白溶液吸光度值的标准偏差，b为标准曲线的斜率）计算出检出限[9]。结果得到最低检出限为0.001 mg·kg-1；按LOQ=3 LOD计算定量限，则定量限为0.003 mg·kg-1。

2.3 精密度与回收率

2.3.1 精密度

实验以生姜作为样品基质，其本底中未检出重金属镉。在生姜样品中分别加入3个不同浓度的镉标准溶液，分别平行测定6次，检测结果如表3所示。由表3可知，3个不同浓度下的RSD值均小于6.0%，表明该方法精密度高，样品检测结果稳定。

表3 精密度试验结果表

2.3.2 回收率

由表4可知，3个不同浓度下的平均回收率为98.5%～102.9%，表明该方法检测结果准确可靠。

表4 回收率实验结果表

2.4 样品测定情况

在上述相同测定条件下，对市售的13个生姜样品进行测定。由表5可知，在13个样品中，有10个样品检出重金属镉，最大检出含量为0.076 7 mg·kg-1，未超出GB 2762—2017标准中规定的限值0.1 mg·kg-1，RSD值在0.02%～4.78%。

表5 样品测定结果表

3 结论

本文采用微波消解法对生姜样品进行前处理，样品消解完全，以磷酸二氢铵溶液（10 g·L-1）为基体改进剂，减少样品基质中其他成分的干扰，用石墨炉-原子吸收法测定生姜中重金属镉的含量。该方法线性关系良好、精密度高、结果稳定、数据准确以及操作简单，可为检验检测机构测定重金属镉含量提供技术参考。