粮食及加工品中重金属检测方案

分析化学(FENXI HUAXUE) 来稿摘登Chinese Journal of Analytical Chemistry第42卷2014年3月第3期459~460 分析化学第42 卷460 DOI： 10.3724/SP.J.1096.2014.31156 稀酸温和提取直接进样石墨炉原子吸收法快速测定谷物中铅的含量 周明慧 王松雪 伍燕湘 (国家粮食局科学研究院质量安全研究组，北京100037) 1 引 言 重金属铅是谷物中污染物主要卫生限量指标之一，对人体危害很大。随着日益增长的粮食质量安全监测需求，开发出能够快速准确检验谷物中铅含量的方法变得尤为迫切。目前，谷物及其它样品中铅元素的检测方法主要有原子吸收光谱法( AAS)、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法等~41，通常采用湿法消化法、干法灰化法和微波消法等~9前处理方法，这些方法步骤繁琐，耗时长，通常需要4~6h，强腐蚀性酸和氧化试剂使用量大，需要高温条件及特定仪器，在增加待测样品损失和被污染的风险的同时也增加了操作人员的安全隐患，难以适应大批样品高通量绿色环保快速检测的需求。谷物中铅元素的形态基本以酸可溶性的游离或络合态形式存在，本实验建立了稀酸快速温和提取直接进样石墨炉原子吸收法检测谷物中铅含量的方法，极大地缩短了分析时间，简化处理步骤，避免了样品的砧污，降低了分析成本。 2 实验部分 2.1 仪器、试剂和样品 ZEEnit700 石墨炉原子吸收光谱仪(德国耶拿分析仪器股份公司)；3-30K高速离心机( Sigma 公司)；粉碎机( Fritsch公司)。HNO，，HO(优级纯，北京化工厂)； Pd(NO，)(99.9%，Alfa Aesar公司)。谷物标准参考样品：糙米参考样品(0.259±0.028) pg/g、小麦参考样品(0.291±0.035) pg/g、玉米参考样品(0.613±0.016) pg/g，由国家粮食局科学研究院采集并定值。 2.2 样品处理方法 分别称取不同粮食(小麦、糙米和玉米)玉品50g各3份，粉碎至全部过0.5、0.4和0.25 mm粒径的样品筛，称取0.20g样品，常温提取后静置 10 min 或离心(3000 r/min，5 min) 取上清液，进行 HNO，浓度、提取时间、粒径及固液比等参数优化实验。同时，样品参照文献[8]进行测试，对分析结果进行比对。 2.3 石墨炉原子吸收光谱仪工作参数 谱线283.3 nm；狭缝：0.8 nm；灯电流：4.0mA；灯类型： HCl； PMT： 365.0V；磁场模式：2-磁场；AZ时间：3.0s；积分时间：3.0s；背景校正为塞曼模式。 3 结果与讨论 3.1 石墨炉基体改进和标准工作曲线的绘制 由于样品酸提液法未经过消解，样品里含有大量有机物质，使样品测定的背景吸收值很高。本实验采取添加基体改进剂的方法，将5 puL 1000 mg/L Pd(NO，)2溶液作为基体改进剂，能显著降低背景吸收；此外，为有效消除基体效应，使用标准加入校准法进行标准工作曲线的绘制，标准曲线以 40 pg/L Pb标准溶液作为母液，以待测样品作为工作曲线的加入样品，其线性回归方程为 A=0.030204+0.001826C，相关系数R²=0.9997。 3.2 酸提取液浓度和提取时间选择 考察了 HNO， 浓度对于谷物中 Pb 检测结果的影响。结果表明，HNO，在0.5%~2%浓度范围内，样品中 Pb的检出值稳定在定值范围内。进一步考察了0.5%，1%和2% HNO，的浸提效果，结果如图1所示，HNO，浓度提高到2%，浸提15 min 后，样本中的铅检测值与0.5% HNO，浸提6h无显著差异(p>0.05)。 3.3 提取固液比和粒径对于检测结果的影响 称量重量与定容体积之比及样品粒径是影响 Pd 浸出率的两个重要因素。实验表明，称样量与定容体积在2：50~5：50之间变化，对于小麦粉和糙米粉的铅检出值无明显影响，而对玉米粉的铅浸出率影响较大，随着称样量的增多，铅检出值有明显下降趋势。 图1 HNO， 浓度对于谷物中铅浸出的影响 Fig.1 Effects of concentration of HNO 实验结果表明，粒径<0.5 mm， 粒径对糙米粉和粉麦粉的影响很小，各粒径的检测值之间没有显著差异；粉碎粒径大于0.25mm时，玉米粉中铅检出值显著下降(p<0.05)，所以需将玉米粉的粒径控制在0.25 mm以内。 ( 2013-11-05收稿；2013-12-16接受 ) ( 本文系粮食公益性行业科研专项(No.201313005-2)和中央级公益性科研院所基本业务费课题(No.ZX1301)资助 ) ( *E-mail： wsx@ chinagrain.org ) 13.4 方法的检出限、加标回收率和准确度 (1)检出限 通过仪器软件测定浸出液直接进样法的检出限为0.64 pg/L，定量限为2.1pg/L。满足GB2762-2012《食品中污染物限量》中对于谷物中铅限量的检测要求。(2)标准加入回收率采取加标回收实验进行方法的准确度研究，加标水平均设在50%样品铅含量左右，结果(表1)表明，玉米、小麦和糙米的加标的回收率分别为94.6%，92.0%和91.6%，方法准确度符合仪器检测要求。(3)方法的准确度 采取不同方法比对的方式进行酸提取石墨炉直接进样测定定物中铅含量的方法准确度，比对的方法参照欧盟标准方法微波消解-石墨炉原子吸收法。结果(表2)表明，本方法与微波消解-石墨炉原子吸收法吸3种样品检出值无显著差异(p>0.05)。 表1 酸提液液直接进样法测定谷物中铅含量回收率(n=3) 表22酸提取与微波全消解方法的结果比较(n=3) Table 1 Recoveries of Pb in grain extract(n=3) Table 2 Comparison of microwave digestion and directsampling method(n=3) 样品 Sample 测定值 Results of 加标水平 Standard 总测定值 回收率 Total found (pg/g) Recovery sample (pg/g) addition level (pg/g) (%) 玉米 Corn 0.590 0.1 0.874 94.6 小麦Wheat 0.267 0.1 0.359 92.0 糙米 Brown rice 0.248 0.1 0.339 91.6 样品 Sample 测定值 Found(pg/g) 稀酸提取 Direct Sampling 微波消解 Microwave digestion 玉米 Corn 0.595±0.012 0.602±0.029 小麦 Wheat 0.283±0.008 0.289±0.017 糙米 Brown Rice 0.249 ±0.007 0.257±0.013 与经典基于剧烈消解模式的干法、湿法和微波法相比，本方法除能节省大量前处理时间外，还具有酸试剂用量少，无需高温，定容体积可控性强，所需容器和仪器的量及种类少等优点，尤其适合大量谷物样品中铅元素的检测。 ( References ) ( 1 Gunduz S， Akman S. 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Fo o dstuffs Determination of trace elements D etermination of lead， cadmium， chromium and m olybdenum by gr a phite f u rnace a- tomic absorption spectrometry ( GFAAS) af t er pressure di g estion ) ( 9 GB 5009.12-2010. N a tional F o od Safety Standard D e termination o f Lead i n F o ods. N a tional Standards of the P eople’s R epublic o f China ) Rapid Direct Sampling Detection of Pb in Grain Using Diluted Acid ExtractionCoupled with Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry ZHOU Ming-Hui， WANG Song-Xue*， WU Yan-Xiang ( Cereals and Oils Quality and Safety Research Group， Academy of State Administration of Grain， Beijing 100037， China) AbstractA mild rapid method for the determination of Pb in grain was established by diluted acid extraction and direct samplingdetection with graphite furnace atomic absorption spectrophotometer( GF-AAS). Some factors， such as the grain size， nitric acidconcentration， extraction time， solid， liquid proportion， and the instrument conditions were optimized. The results indicated that， atroom temperature， the extraction rate of Pb in grain by diluted nitric acid was between 92.14% and 94.75%， and the averagerecoveries of Pb in grain extract reached 91.65% -94.58%， the precision of method was less than 5%， and the method detectionlimits and quantification limits were 0.64 pug/L and 2.14 ug/L， respectively， meanwhile， the extraction time was shorten to no morethan 30 min. Compared with the results pretreated by microwave digestion and determined by GF-AAS， the detection values obtainedby diluted acid extraction had no significance difference (p<0.1). Keywords Diluted acid mild extraction； Graphite furnace atomic absorption spectrophotometry； grain； Lead ( ( Received 5 November 2013；accepted 16 December 2013) ) 们 NEWS 瘤的高效、高选择性治疗是癌症治疗研究的热点。与传统的癌症治疗(手术、放疗、化疗)技术不同，光动力治疗用肿光激发光敏剂，将能量传递给周围的分子氧(’0，)，产生具有瞬时强氧化性的单线态氧('o，)，这种'O，可破坏肿瘤组织和癌细胞，实现癌症的高效治疗。在光动力治疗研究领域，光敏剂的设计与选择是其核心问题。目前临床使用的光敏剂，大多对肿瘤组织或细胞选择性不高，导致肿瘤组织周围的正常组织也受到损伤，而且病人在接受光动力治疗以后仍需长时间避光以减轻皮肤红肿、色素沉着等光毒性反应。因此，寻找新型光敏剂以实现'O，在肿瘤组织和细胞中的选择性释放是光动力治疗技术应用的关键问题。 南京大学生命分析化学国家重点实验室鞠先教授研究组在973计划“仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究”(2010-2014)与国家自然科学基金创新研究群体(2006-2014)和重点项目(2012-2016)等资助下，联合该校配位国家重点实验室沈珍教授，通过掺入重原子硒设计了一种在近红外光照射下具有“开关”可控生成0，能力的新型光敏剂，它在正常组织中无活性，而在进入肿瘤组织或癌细胞后可被激活而高效生成0，从而实现高选择性地肿瘤光动力治疗，重原子硒的存在提高了光敏剂的'O，生成效率。高选择性的设计基于肿瘤组织具有微酸性(pH6.5~6.8)以及肿瘤细胞表面叶酸受体过表达的生理特点，利用在载用内部包埋 pH 激活型卟啉光敏剂(NMe，Se N)、表面叶酸(FA)功能化的聚合物纳米粒子(FA-NMe， Se N， NP) 来实现(图1)。该纳米粒子能够特异识别肿瘤细胞表面的叶酸受体并被内吞到肿瘤细胞溶酶体，溶酶体内部低的 pH 环境(4.5~5.0)激活 NMe，SeN，产生0(图2)，导致溶酶体膜损坏，诱导肿瘤细胞以溶酶体途径凋亡。该过程对正常细胞未见任何毒副作用(图3)。活体实验表明该纳米粒子在血液中稳定，能够快速靶向至肿瘤组织。近红外光照射后，肿瘤组织的生长被明显抑制，未见其它光敏副作用。该工作为新型智能光敏剂剂设计以及肿瘤的高效、高选择性光动力治疗提供了新思路，于2013年12月2日以全文形式在《美国化学会志》在线发表(J. Am. Chem. Soc. DOI： 10.1021/ja408286k)。 图22光动力治疗过程中癌细胞内产生O的研究 图1 FA-NMe， Se Nz NP用于肿瘤高效、高选择性光动力治疗示意图 图3 FA-NMe，Se N， NP介导的光动力治疗对癌细胞和正常细胞的影响 ?China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net