微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定沃柑中铅和镉的含量

王鹰燕， 谭小林， 罗永波， 余音， 何增

(永州市食品质量安全监督检测检验中心， 湖南 永州 425000)

沃柑系春橘，是晚熟型的柑橘杂交品种，其口感清甜，营养成分丰富，富含大量维生素、果糖、膳食纤维和果胶等对人体有益的物质[1]，具有长势旺盛，外观漂亮，果实落地少，挂果能力强，挂果采收期长，果实耐贮性好的特点[2]，同时还具有早结丰产、适应性广等特点[1-3]。目前沃柑在云南、四川、广西、贵州等地均有大量种植，现已成为当地带领群众增薪创收的“致富果”[4]。近年来，人们对食品安全日益关注，重金属污染问题是当前热点[5]，严重影响人们的身体健康。沃柑在种植过程中，不可避免地会受到土壤和水中重金属的污染，而易被沃柑吸收且含量高的重金属是铅和镉2种元素[6]。铅和镉2种元素易富集在人体内，并引起慢性中毒[7]，会导致肾脏功能衰退、骨质疏松、神经弱化等综合症状[8]。目前，检测食品中铅和镉元素的主要分析方法是原子吸收光谱法，可分为石墨炉法和火焰法[9]，而本试验通过比较湿法消解和微波消解2种不同前处理方法，用磷酸二氢胺为基体改进剂，得出用微波消解-原子吸收法能准确快速测定沃柑样品中的铅和镉2种元素含量。该方法具有操作简便、灵敏度高、结果准确等优点。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 样品

沃柑为种植基地采摘。

1.1.2 试剂

试剂包括硝酸(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，高氯酸(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，盐酸(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，磷酸二氢胺(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；1 000 μg·mL-1铅、镉标准贮备液(北京坛墨质检科技有限公司)；试验用水为超纯水。

1.1.3 仪器

试验仪器是德国耶拿ZEEnit 700P原子吸收光谱仪，铅、镉元素空心阴极灯；微波消解仪(MASTER-40，上海新仪微波化学科技有限公司)，高速匀浆机(FA25，弗鲁可)，超纯净水机(LEHP-18-Z，重庆力德)，其他玻璃器皿等。

1.2 试验方法

1.2.1 标准溶液制备

将1 000 μg·mL-1的铅、镉标准溶液用0.5%硝酸溶液逐级稀释，分别配置铅的标准系列浓度溶液0、1、2、5、10、20 μg·L-1，镉的标准系列浓度溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0 μg·L-1。基体改进剂磷酸氢二铵浓度为10 g·L-1[10]，加入量2 μL。

1.2.2 试验前处理

湿法消解。取采摘的沃柑样品，去皮，充分混匀，采用四分法[11]称取0.5 g(精确到0.000 1 g)于三角锥形瓶中，加入7 mL硝酸和1 mL高氯酸，放一三角漏斗于锥形瓶口，起回流作用，放置过夜；在电热板上先设置120 ℃加热30 min，再升至180 ℃进行赶酸；若锥形瓶中样品呈棕黑色，则继续加2 mL硝酸，直至冒白烟。赶酸至锥形瓶中余液为1 mL左右，冷却至10 mL容量瓶中，用0.5%硝酸溶液洗涤定容，同时做空白溶液。

微波消解。取采摘的沃柑样品，去皮，充分混匀，采用四分法[11]称取0.5 g(精确到0.000 1 g)左右于消解罐中，加入8 mL硝酸预加热处理至黄烟冒尽后，补加1 mL硝酸和1 mL双氧水，再按照升温程序进行消解，微波消解程序为：功率1 400 W、150 ℃保持10 min；1 800 W、180 ℃保持15 min。冷却后取出消解管，在电热板上于160～180 ℃赶酸至1 mL左右，冷却至室温后将消解液转移至25 mL容量瓶中，用0.5%硝酸溶液定容至刻度，混匀备用。同时做空白试验。

1.2.3 仪器分析条件

原子吸收光度计的保护载气为高纯氩气，纯度≥99.999%，调节气体出口减压阀压力为0.5 MPa，利用循环水冷凝石墨管；原子吸收仪器使用时先预热30 min，均采用塞曼背景校正。仪器参数具体设置为铅(Pb)，波长283.3 nm，灯电流2 mA，狭缝0.8 nm，干燥110 ℃保持30 s，灰化800 ℃保持10 s，原子化1 500 ℃保持4 s；镉(Cd)，波长228.8 nm，灯电流3 mA，狭缝0.8 nm，干燥110 ℃保持30 s，灰化500 ℃保持20 s，原子化1 200 ℃保持3 s。

2 结果与分析

2.1 基体改进剂用量的选择

试验了用质量浓度为0、5、10、15、20 g·L-1的磷酸二氢铵溶液作为基体改进剂对测定铅和镉元素含量的影响。结果表明，当添加质量浓度为10 g·L-1的磷酸二氢铵溶液，有利于消除基体干扰。加入基体改进剂，与待测元素生成难挥发的化合物，可适当提高挥发温度，降低原子化温度，减少铅和镉元素在石墨炉中的损失，达到减小和消除基体化学干扰和背景吸收影响[12]。

2.2 标准曲线及检出限

按1.2.3节条件设定仪器，分别测定铅、镉标准溶液的吸光值，以浓度(X)为横坐标，吸光值(Y)为纵坐标，绘制标准工作曲线。图1显示，铅和镉的浓度与其吸光值均具有良好的线性关系。铅的回归方程是Y=0.008X+0.006 9，R2为0.997 6；镉的归方程是Y=0.070 5X+0.002 1，R2为0.998 9。按试验方法对11份空白溶液进行测定，测定值的3倍标准偏差进行计算，按照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定计算检出限，得出湿法消解法的铅、镉检出限分别是0.006 4和0.004 5 mg·kg-1，微波消解法的铅、镉检出限分别是0.004 2和0.002 4 mg·kg-1。

图1 铅镉标准曲线

2.3 精密度的比较

精密度表现为测定值有无良好的重复性和再现性，是GB/T 27417—2017的理化要求。本试验分别采用湿法消解和微波消解测定沃柑样品中铅和镉元素的含量，平行试验6次。表1显示，湿法消解处理的样品相对标准偏差为7.87%和9.20%，微波消解处理的样品相对标准偏差为6.67%和5.30%。由此得出，用微波处理样品测定铅和镉的精密度要高一些。

表1 相对标准偏差的测定结果

2.4 加标回收率的比较

加标回收率反映测试结果的准确度。本试验精确称取0.5 g沃柑样品(精确到0.000 1 g)，分别加入适量3个不同浓度的铅、镉标准溶液，每个浓度做6个平行样，按照本试验的前处理方法和仪器条件，进行分析测定，计算加标回收率。由表2可知，在不同浓度下，湿法消解的铅回收率在96.00%～109.00%，镉的回收率在90.00%～108.00%；微波消解的铅回收率在92.00%～96.50%，镉的回收率在94.00%～104.00%。二者比较，用微波消解处理沃柑样品测得铅和镉的加标回收率要好一些。

表2 加标回收率的比较

2.5 样品测定

综合上述试验结果，用微波处理沃柑样品测得铅和镉含量的方法更为准确，精密度高。所以本试验用微波消解法对本地区不同种植基地的10份沃柑样品进行铅和镉含量的测定，结果如表3。所测样品中铅和镉的含量均未超过《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中规定的限量值。

表3 沃柑样品中铅和镉的含量

3 小结

本试验通过比较2种样品前处理方法的效果，硝酸和双氧水作为消解液，磷酸二氢铵作为基体改进剂，并通过方法的线性系数、检出限、精密度及加标回收率等试验，结果表明，微波消解结合石墨炉-原子吸收光谱法测定沃柑中的铅和镉2种重金属元素含量，操作简便、精密度好、检出限低、回收率高，可用于快速测定沃柑样品中铅和镉元素的含量。