粒度对X射线荧光光谱法测定小麦（粉）中镉含量的影响

摘要：为了探究小麦（粉）样品粉碎粒度对X射线荧光光谱法测定小麦（粉）中镉含量的影响，将两个不同梯度镉含量的小麦天然阳性样品，分别粉碎制成能够通过网筛孔径为0.20、0.25、0.50、1.00、1.50 mm的不同颗粒粒度小麦粉，测试5种颗粒状态的小麦粉及原粮中镉含量。结果表明，样品的粉碎粒度对检测结果稳定性有显著影响。采用不同X射线荧光光谱仪检测小麦（粉）镉含量，建议选择通过孔径不大于0.50 mm筛孔的小麦粉作为测试样品，其测定结果具有较好的稳定性和精密度。

关键词：X射线荧光光谱法；镉；小麦；粒度

中图分类号：TS211.7 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240521

Effect of particle size on determination of cadmium content in wheat （flour） by X-ray fluorescence spectrometry

Yin Hao 1， Yin Chenghua2， Lu Huili3， Li Min4， Geng Lina5

（ 1. Henan Institute of Food science Co.， Ltd.， Zhengzhou， Henan 450004； 2. Henan Province Measurement Standards and Product Quality Inspection and Testing Center， Zhengzhou， Henan 450000； 3. Henan Institute of Food and Salt Industry Inspection Technology， Zhengzhou， Henan 450003； 4. Zhengzhou Product Quality Inspection and Testing Center， Zhengzhou， Henan 450003； 5. Kaifeng Military Grain Supply Center， Kaifeng， Henan 475000 ）

Abstract： In order to explore the effect of grain size of wheat （powder） samples on the determination of cadmium content in wheat （flour） by X-ray fluorescence spectrometry， two naturally positive wheat samples with different gradients of cadmium content， Different grain sizes of wheat flour with mesh sizes of 0.20， 0.25， 0.50， 1.00 and 1.50 mm were crushed， and the cadmium content of wheat （flour） in 5 grain states and raw grains was measured. The results indicated that the particle size of the sample has a significant influence on the stability of the test results. Different X-ray fluorescence spectrometers were used to detect cadmium content in wheat （flour）. It was suggested to select wheat flour with mesh size less than 0.50 mm as the test sample， and the determination results had good stability and precision.

Key words： X-ray fluorescence spectrometry； cadmium； wheat； particle size

镉是一种有毒的重金属元素，过量摄入会对人体产生强烈的致癌和致畸作用[1-3]。随着工业的不断快速发展，环境中随着工业废物和污水、金属开采和冶炼等释放的重金属部分会进入土壤中，依赖于土壤生长的农作物极易受到重金属污染[4-6]。由于镉元素在土壤与植物间的高转移率，依赖土壤生长的小麦、水稻等粮食作物极易吸收土壤中的镉[7]。粮食中积累的镉元素会通过食物链传递，可能带来严重的食品安全风险，因此重金属镉元素检测是粮食质量监测的一项重要指标[8-9]。镉元素的检测方法主要有石墨炉原子吸收法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等，其中石墨炉原子吸收法是食品中镉测定的国家标准方法，具有较高的准确度。传统的检测小麦（粉）中镉的方法使用的是国标方法，为石墨炉原子吸收法。该法因其稳定可靠、灵敏度高等受到广泛应用，但该法样品前处理操作复杂，周期较长，并且受到设备、人员和环境的制约，不适合基层人员的掌握和推广。X射线荧光光谱法近年来逐渐用于粮食中镉的检测，该方法是一种快速的物质测量方法。

本试验拟在前人[10]研究的基础上，研究粒度对X射线荧光光谱法测定小麦（粉）镉含量的影响，以期提高小麦（粉）中镉含量测定的准确性。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

JYF-1/8型分样器：无锡穗邦科技有限公司；FM200型超离心研磨仪：北京格瑞德曼仪器设备有限公司；BLH5700型粮食水分测试粉碎磨：浙江伯利恒仪器设备有限公司；CHOPINMR10L型混样仪：法国肖邦技术公司；SYH-5型三维运动混合机：常州市东南干燥设备有限公司；PinAAcle 900T型原子吸收光谱仪：珀金埃尔默仪器有限公司；861L96型、861L13型 X射线荧光光谱仪：苏州三值精密仪器有限公司；201488型、201489型X射线荧光光谱仪：北京钢研纳克有限公司；01A型、04A型 X射线荧光光谱仪：江苏天瑞仪器股份有限公司。

1.2 材料和样品处理

根据使用PinAAcle 900T型原子吸收光谱仪测定的小麦样品镉含量结果，选取两种不同梯度镉含量的天然阳性小麦样品，分别标记为1号样品和2号样品。每种样品充分混匀后分成6份，其中4份样品分别使用网筛孔径为0.20 mm（75目）、0.25 mm（60目）、0.50 mm（35目）、1.00 mm（18目）的超离心研磨仪粉碎成不同颗粒粒度的测试样品待用；一份样品使用粮食水分测试磨粉碎成能够通过网筛孔径为1.50 mm（10目）的大颗粒小麦粉测试样品待用；留取一份不经任何处理的小麦原粮样品作为测试样品待用。以上每种测试样品分别充分混合均匀。

1.3 试验方法

1.3.1 试验准备

为使X射线荧光光谱法测定小麦（粉）镉含量的检测方法（拟定粮食行业标准）中确定的样品粒度更具代表性，能够适用各个生产厂家不同型号的X射线荧光光谱仪，试验共采用市场上3个主要生产厂家6台不同型号的X射线荧光光谱仪分别对不同粒度的样品镉含量重复检测6次，按照格鲁布斯检验法剔除离散值后，采用χ2检验比较镉含量测定数据的标准差是否超过标准方法中提供的精密度要求[11]，确定方法标准适宜的样品粒度。

按照每台X射线荧光光谱仪的产品说明书要求，分别设定不同型号的X射线荧光光谱仪的测试参数。仪器预热20～30 min后，进行初始化校正，随后开始试验。不同厂家的仪器校准方法可能会略有不同，应按照产品使用说明的规定进行操作。

1.3.2 试验步骤

取足量样品并倒入样品杯中，盖上盖子并压实压平，打开仪器主机的进样口盖，将样品置于测试孔，关好进样口盖，调用仪器内置校准曲线，按“测量”键开始测量，测试时间不得少于1 000 s。当X射线管自动关闭，进入待机状态，测试结束，测试界面会出现测定值，选择打印测试结果。

2 结果与分析

从检验结果看（表1、表2），小麦原粮、水分磨粉碎通过孔径1.50 mm（10目）和研磨仪粉碎通过孔径1.0mm（18目）筛网的小麦粉样品，通过不同X射线荧光光谱仪检测其镉含量，检验结果变异系数较大，其中：未经过粉碎不同镉含量的1号样品和2号样品，6台不同型号X射线荧光光谱仪测定的镉含量检验结果变异系数最大，χ2均大于χ20.95（5）。粉碎通过孔径为1.50 mm（10目）的1号样品和2号样品，除2号X射线荧光光谱仪检测1号样品镉含量检验结果外，其他X射线荧光光谱仪测定的1号样品和2号样品镉含量检验结果，χ2均大于χ20.95（5）。粉碎通过孔径为1.00 mm（18目）的1号样品和2号样品，6号X射线荧光光谱仪检测1号样品镉含量检验结果，χ2大于χ20.95（5）；6台不同型号X射线荧光光谱仪检测2号样品镉含量检验结果，χ2均大于χ20.95（5）。粉碎通过孔径分别为0.2mm（75目）、0.25mm（60目）、0.5mm（35目）筛网的1号样品和2号样品，6台不同型号X射线荧光光谱仪测定的镉含量检验结果变异系数较小，χ2均不大于χ20.95（5），说明样品的粉碎粒度大小对用X射线荧光光谱仪测定小麦（粉）中镉含量的检测结果稳定性有显著影响。

3 结 论

通过对不同粉碎粒度的小麦（粉）镉含量阳性样品进行分析发现，采用不同X射线荧光光谱仪进行镉含量的测定时，样品粒度对检测结果的稳定性有显著影响。采用水分磨粉碎通过孔径1.5 mm（10目）的小麦粉样品、采用研磨仪粉碎通过孔径1.0 mm（18目）筛网的小麦粉样品和未经过粉碎的原粮样品。因粒度较大，镉含量分布不均匀，X射线荧光光谱仪检验镉含量结果变异系数较大，不能完全符合LS/T 6402—2017《粮油检验 设备和方法标准适用性验证及结果评价一般原则》的要求。

（2） 粒度通过孔径分别为0.2mm（75目）、 0.25mm（60目）、0.5mm（35目）筛网的小麦粉样品，采用不同型号X射线荧光光谱仪检测其镉含量，测定结果均具有较好的稳定性和精密度，符合LS/T 6402—2017《粮油检验 设备和方法标准适用性验证及结果评价一般原则》的要求。因此，采用X射线荧光光谱仪测定小麦（粉）中标镉含量，建议选择通过孔径不大于0.5 mm（35目）筛孔的小麦粉作为测试样品。

参 考 文 献

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