不同前处理对原子吸收法测定籼米中镉含量的比较

不同前处理对原子吸收法测定籼米中镉含量的比较

李舒敏

广东省珠海市质量计量监督检测所  广东珠海  519000

摘要：在食品安全监测领域，石墨炉原子吸收法被广泛应用于镉含量的定量分析。为了确保实验结果的准确性，通常采用两种样品前处理技术：一是湿式消解法，二是微波消解法。本试验通过利用PinAAcle900T 型原子吸收光谱仪（含石墨炉）对上述两种消化方法处理的籼米进行镉含量的测定分析，在试验中选择四种不同消解剂体系进行处理，微波消解处理测定镉的精密度重复性要高一些，其中6mL硝酸＋1mL过氧化氢体系进行微波消解，效果最好，在此条件下镉元素测定的回收率在94.0％～102.0％。试验结果表明，微波消解相对于湿法消解具有操作更简便、消解速度快和结果准确度高的特点，且安全系数也高。

关键词：原子吸收；湿法消解；微波消解；消解剂；镉

近年来，随着工业农业生产的迅猛发展，食品安全问题也日益严重。重金属污染问题是当前的热点，严重影响食用人群的身体健康。籼米在种植过程中，难免会受到土壤和水中重金属的污染，而其中最容易被籼米吸收且含量较高的重金属是镉元素[1]。镉通过食物链进入人体后，在肝脏、肾脏等器官中长时间积累，不易排出，进而破坏肝、肾功能，除了引发骨质疏松、糖尿病外还有致畸致癌作用[2]。

石墨炉原子吸收光谱法在重金属含量的测定方面具有灵敏度高、操作简单、检测速度快、准确性好、成本低的特点，是目前检测含有重金属元素样品最有效的方法之一，已经被大范围应用于食品检测行业。在对籼米样品进行前处理时，常用的方法包括湿式消解法和微波消解法。这两种方法的消解效果是决定其成功与否的关键因素。为了寻找一种低耗、高效、操作简便且安全的前处理方法，在此次实验中采用了这两种方法，并尝试了四种不同比例的消解剂体系对籼米样品进行前处理，使用PinAAcle900T型原子吸收光谱仪（含石墨炉）来测定消化液中的镉含量。通过对比实验结果，寻求一种最佳的籼米样品前处理方式。

1.实验部分

1.1仪器与试剂

PinAAcle900T 型原子吸收光谱仪（含石墨炉），美国 PE珀金埃尔默；BSA224S型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；Mars6高级微波消解仪（含微波消解罐），美国培安科技公司。

镉标准物质(1000μg/mL)，中国计量科学研究院，使用时再逐级稀释。

硝酸，30%过氧化氢溶液，优级纯；实验用超纯水，E20奥思德超纯水机。

1.2样品前处理

1.2.1样品制备

    将籼米样品磨碎成状态均匀的粉末状，储存于洁净的塑料袋中，并标记清晰，于通风干燥的室温下保存备用。

1.2.2湿法消解

称取预先处理好的样品0.5g（精确至0.0001g）放入锥形瓶中，加入一定体积的硝酸和高氯酸，盖上表面皿，浸泡过夜，置于电加热板上加热。在消化过程中，如果观察到消化液呈现棕褐色，需要补加硝酸，直到出现白烟为止。此时，消化液接近干燥且颜色变为无色透明或略带微黄色时，即可判断消化过程已经完成。接下来，待消化液冷却后转移到容量瓶中，并用少量水清洗锥形瓶三次。将冲洗液合并到容量瓶中，并用水稀释至25mL，混合均匀后保存备用。同时，进行空白试验。

1.2.3微波消解

称取籼米样品0.5g（精确至0.0001g），将样品投放入聚四氟乙烯微波消解罐中，向消解罐中加入适量的硝酸和过氧化氢，盖上消解罐内衬盖子，进行隔夜浸泡预处理后，按照微波消解的标准操作流程，对试样进行消化处理。具体的消解条件参照表1。当消解完毕并且消解罐冷却至室温时，取出并打开消解罐盖子，将消解罐转移到赶酸器中进行加热赶酸。待消解罐完全冷却后，将消化液缓慢转移至25mL的容量瓶中。为了确保所有消化液都被转移到容量瓶中，可以使用少量水对消解罐进行三次冲洗，并将冲洗液合并至容量瓶中。最后，用水稀释至刻度线，充分混合均匀后备用。用同样的方法做空白试验。

1.3实验方法

1.3.1仪器参数

设置原子吸收光谱仪工作参数：波长 228.8nm；狭缝宽度 0.7 nm；信号类型 背景校正AA-BG；信号测量 峰面积。石墨炉升温程序如表2所示。

1.3.2标准曲线

用1%硝酸溶液稀释浓度为1000μg/mL的镉标准溶液，通过多次稀释，配置镉标准曲线工作液浓度为4.0μg/L。上机通过方法设置自动稀释功能得到系列浓度（0μg/L、0.6μg/L、1.2μg/L、2.4μg/L、3.6μg/L、4.0μg/L）并检测，得到相应吸光度。采用该吸光度值作为纵坐标，以溶液浓度为横坐标，绘制与获取标准曲线。

2.结果与分析

2.1线性方程

镉的标准曲线见下图1，线性方程为y=0.06599x+0.00792，相关系数R2为0.9986，测试可知镉在0～4.0μg/L浓度范围内具有良好的线性。

2.2精密度试验

在试验中，采用两种不同的消解方法对预处理过的籼米样品进行分析。湿法消解使用了硝酸和高氯酸混合溶液，而微波消解则选用了硝酸与过氧化氢的混合物，并利用原子吸收石墨炉法测定了其中的镉含量。相关数据已详细列出在表3中。通过对比不同消解剂处理效果及平行样的相对标准偏差（RSD），可以发现微波消解法不仅操作简便、消解时间短，而且平行样的误差较小，RSD值也更低，从而显示出更高的精度。

2.3回收率试验

将预先处理好的籼米样品采用两种消解方法，四种不同比列的消解剂，并向每个样品中加入了适量的镉标准溶液，具体的实验结果整理在表4中。由此可见，采用湿法消解处理样品测得的镉加标回收率在88.0%～109.0%之间，而采用微波消解处理样品测得的镉加标回收率在94.0%~103.0%之间，说明微波消解法能获得较好的加标回收率，准确度较高。

3结论

研究结果显示，采用微波消解技术处理试样时，所得到的数据具有较高的精密度和准确度。相比之下，传统的湿式消解法效果略逊一筹。

湿式消解过程中由于系统的开放性，容易产生大量有害气体，且需使用高氯酸等危险化学品，这不仅增加了风险，还导致酸试剂使用量增多，提高了成本。相反，微波消解法则通过在封闭容器中加热消解液和样品，实现快速溶解。这种方法在密闭环境下进行，具备高温高压的特点，显著提升了消解效率。因此，相较于湿式消解，微波消解法在消解酸的使用量上有所降低。此外，该方法还能有效减少试样空白值，避免挥发元素的损失和环境污染，进一步提高结果的精密度和准确度[3]。

综上所述，微波消解法具有明显优势，是测定籼米中镉含量的理想前处理方法。同时，本实验采取添加过氧化氢与硝酸和只添加硝酸两种不同比例的消解剂进行微波消解，从结果可以看到，硝酸和过氧化氢一起使用测定的RSD值更小，精密度更好，回收率优于单一使用硝酸为消解溶剂的结果，准确度更高。

参考文献

［1］朱文进，章小雨，王辉．快速消解—石墨炉原子吸收法测定土壤中镉［J］．中国卫生检验杂志，2017，27（6）：789－791，794

[2] 李好琢. 农产品常见重金属危害及预防措施 [J]. 现代农业科技，2021（15）：228-230.

[3] 柯尚义．食品理化检验中样品前处理技术的应用[J]．质量安全与检验 检测，2020，30(6)：91-93．