大米中铅和镉检测方案(原子吸收光谱)

014392_CHN_01 PKI 简介 铅(Pb)、镉(Cd)等有毒元素因环境污染进入食物链。大米是亚洲地区最常见的粮食。大米能够从土壤中快速吸收铅和镉元素，进而通过饮食严重影响人体健康。1.2因此需对这些有毒元素的浓度进行严格监测。亚洲国 家，尤其是中国，对食物中铅和镉的限定浓度有着严格规定；因此，开发一种简单、可靠的大米中铅和镉微量浓度测定方法尤为重要。 欧盟和中国规定粮食中铅和镉的最大允许浓度必须低于 0.2mg/kg(欧洲委员会条例EC 1881/2006和中国国标 GB2715-2016《卫生标准》)。石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)是一项官方推荐的用于检测各类食物中微量元素的技术 (GB/T5009.15-2017、GB/T5009.12-2017 和 EN 14083：2003)。在 GFAAS 分析前，通常利用微波消解、压力罐消解、干法灰化、湿法消解等方法对食物样品进行预处理。这些常规消解程序通常操作很复杂杂且时较长(2-4小时甚至更长)。此外，这些方法需要大量具有腐蚀性和氧化性的试剂，增加了样品污染的可能性，从而导致分析结果不准确。然而，由 PerkinElmer 公司开发并验证3的快速消解能够有效缩短样品制备的时间，同时还能减少强腐蚀性酸和氧化剂的使用并降低样品污染的可能性。 在该实验中，首先通过快速消解对米粉进行预处理，然后利用珀金埃尔默 PinAAcleTM900H石墨炉原子吸收光谱仪进行分析。据此建立并验证了一种快速、经济、准确的稻米中铅和镉微量浓度分析方法。 实验条件 样品制备 通过方便迅速的快速消解方法对样品进行预处理，操作过程如下：精确称取0.5g米粉样品于 50mL 聚丙烯离心管中；加入1.5mL浓硝酸后，将离心管放置于石墨消解装置(珀金埃尔默 SPB 系列)中；此时离心管加盖但不完全旋紧；在120℃下加热30分钟后即可，所得溶液如图1所示；最后利用去离子水将样品定容至25mL。样品消解过程大大缩短至半个小时。 图1.大米粉快速消解前(黄色盖子)、快速消解后(绿色盖子)示意图。 仪器 利用 PinAAcle900H 原子吸收(AA)光谱仪(美国康涅狄格州谢尔顿市珀金埃尔默公司)进行测量—PinAAcle900T、900Z 光谱仪也可用于此应用。3 PinAAcle 900H配备了 Syngystix'" 原子吸收软件用于样品分析、数据报告和结果存档一还可以使用 SyngistixM AA ExpressTM软件。 PinAAcle 900H 还配备了 HGA 石墨炉和灯连续光源背景校正功能、AS900自动进样器、水再循环装置系统、高速自动波长传动装置、灯源自动选择功能以及无极放电灯(EDL)电源。PinAAcle 900 光谱仪中光纤的使用最大限度地提高了光通量，从而改善了检出水平。 本次实验中对未知样品A 和能力验证测试样品B中的铅(Pb)和镉(Cd)进行了测量。同时利用有证标准物质(CRM)一米粉 NIST1568 来验证消解和分析方法。各样品通过快速消解制备两份(FD1，FD2)。仪器条件如表1所示，石墨炉温度程序如表2和表3所示。 表1.使用 PinAAcle 900H 光谱仪分析稻米中铅和镉浓度的仪器条件 参数 铅(Pb) 镉(Cd) 波长(nm) 283.31 228.80 狭缝宽度(nm) 0.7 0.7 灯类型* HCL EDL 信号处理 峰面积 峰面积 读数时间(sec) 5 5 样品体积(uL) 12 12 稀释剂体积(uL) 12 12 基体改进剂 0.05%Pd(NO3)2 0.3%Pd(NO3)2 基体改进剂体积(uL) 5 5 校准方程 标准加入法，校准 标准加入法，校准 加入标准浓度(ug/L) 0，5，10，15，20 0，0.5，1.0，1.5，2.0 *大米中镉浓度测定结果可通过 HCL 灯和 EDL灯获得。但是，实际使用了检出限和灵敏度更好的镉EDL灯。 表2.使用 PinAAcle 900H 光谱仪分析稻米中铅浓度的优化温度程序 铅(Pb) 温度(℃) 坡升(s) 保持时间(s) 内部气体流量(mL/min) 气体 类型 120 5 30 250 正常 150 30 30 250 正常 700 10 20 250 正常 1800 0 5 0 正常 2600 1 5 250 正常 表3.使用 PinAAcle 900H 光谱仪分析稻米中镉浓度的优化温度程序 镉 (Cd) 温度 坡升(s) 保持时间 (s) 内部气体流量(mL/min) 气体类型 (℃) 120 5 30 250 正常 150 30 30 250 正常 650 10 20 250 正常 1900 0 5 0 正常 2600 1 5 250 正常 结果和讨论 铅和镉的标准加入校准曲线如图2所示，相关系数R²值均≥0.999，证明分析线性较好。校准标准品和样品的峰型如图3和图4所示。相同的出峰时间和峰型证明标准加入法有效消除了基体干扰。 图3.标准加入校准中铅(上)和镉(下)测定谱图。 图 2.米米中铅(上)和镉(下)的标准加入曲线。 图 4.两种样品、NIST 1568 及其复制品中铅(上)和镉(下)测定谱图。 方法检出限计算结果汇总如表4所示。方法检出限远低于规定浓度，这说明较小的样品体积(12uL)对检出限没有影响，另外也证明 PinAAcle 900H 能够测量复杂基质中的低浓度物质。 表4.使用 PinAAcle 900H 光谱仪的方法检出限 分析物 方法检出限(3o， ug/kg) 计算值 规定值 Pb 13 20 206 Cd 0.8 1.0° 20 (0.5g样品稀释至 25mL； ： GB 5009.12-2017规定值； b：(EC) 1881/2006 号条例规定值；：GB 5009.15-2014规定值。) 表5.使用PinAAcle 900H 光谱仪分析通过快速消解预处理的 NIST 1568 分析物 标准值(mg/kg) 测量值 (mg/kg) Pb 不适用 不适用 Cd 0.029±0.004 0.027 样品A和样品B分析结果汇总如表6所示。因为样品中浓度较高，所以样品B中镉浓度分析过程中采用了在线稀释。该方法的准确度与先前使用 PinAAcle 900TGFAAS (配备塞曼背景校正功能)完成的实验准确度高度一致，并且镉和铅分析中 RSD% 均小于1.0%， 再次证明了该方法的精密度。 表6.稻米(mg/kg)中铅(上)和镉(下)的检测结果。 样品 铅(mg/kg) FD1 RSD(%) FD2 RSD (%) A 0.083 <1 0.081 <1 B* 0.394 <1 0.399 <1 *能力验证测试结果为 0.390 mg/kg。 样品 镉(mg/kg) FD1 RSD (%) FD2 RSD(%) A 0.077 <1 0.082 <1 B* 0.378 <1 0.371 <1 *能力验证测试结果为 0.370 mg/kg。 经证实，快速消解是一种简单、有效、准确的稻米预处理技术。配备HGA 石墨炉和灯背景校正功能的PinAAcle 900H 原子吸收光谱仪能够有效降低大米样品基质的干扰—CRM 分析结果和较低的相对标准偏差表明， PinAAcle 900H 原子吸收光谱仪具备食品基质中痕量重金属检测所需的超高灵敏度、准确度和精密度。该应用能够扩展至粮食，如玉米、大豆，奶粉，果蔬等各类食品中的重金属分析。 ( 参考文献 ) ( 1 . IARC： h ttp：//monographs.iarc.fr/ENG/Classification/latest_ classif.php. ) ( 2. U.S. ATSDR： https：//www.atsdr.cdc.gov/csem/csem. asp?csem=6&po=12. ) ( 3 . Fast Digestion Analysis of Lead and Cadmium in Rice U s ingGFAAS with Longitudinal Zeeman Background Correction， ) S. Wei， R-K. Yang， Q-L. Liu， PerkinElmer， Shanghai， China. 所用耗材 组件 说明 产品编码 SPB50-24， 24位，50mL115/230V N9300802 石墨消解器 SPB 50-48， 48位， 50mL N9300803 镉灯 115/230V 空心阴极灯(HCL) N3050115 无极放电灯(EDL) N3050615 铅灯 空心阴极灯(HCL) N3050157 无极放电灯(EDL) HGA石墨管 带有集成平台的热解涂层 NB3001262(5支) 石墨管 B3001264(20支) N9300651(40支) 镉标准品 1000 ppm， 基质为2%HNO： N9300176(125mL) N9300107 (500mL) 铅标准品 1000ppm，基质为2% HNO： N9300175(125mL) N9300128 (500mL) 基体改进剂 Pd(NO3)2 1%钯， 50mL B0190635 尖底离心管 50 mL-500支 B0193234 请访问 www.perkinelmer.com/ContactUs 获取我们位于全球的各个办公室的完整列表 ( 版权◎2018，珀金埃尔默公司。版权所有。PerkinElmer° 是珀金埃尔默公司的注册商标。所有其他商标属于相应所有者的财产。 ) 铅（Pb）、镉（Cd）等有毒元素因环境污染进入食物链。大米是亚洲地区最常见的粮食。大米能够从土壤中快速吸收铅和镉元素，进而通过饮食严重影响人体健康。1, 2 因此需对这些有毒元素的浓度进行严格监测。亚洲国家，尤其是中国，对食物中铅和镉的限定浓度有着严格规定因此，开发一种简单、可靠的大米中铅和镉微量浓度测定方法尤为重要。欧盟和中国规定粮食中铅和镉的最大允许浓度必须低于0.2mg/kg（欧洲委员会条例EC 1881/2006 和中国国标GB 2715-2016《卫生标准》）。石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）是一项官方推荐的用于检测各类食物中微量元素的技术（GB/T5009.15-2017、GB/T 5009.12-2017 和EN 14083:2003）。在GFAAS 分析前，通常利用微波消解、压力罐消解、干法灰化、湿法消解等方法对食物样品进行预处理。这些常规消解程序通常操作很复杂且耗时较长（2-4 小时甚至更长）。此外，这些方法需要大量具有腐蚀性和氧化性的试剂，增加了样品污染的可能性，从而导致分析结果不准确。然而，由PerkinElmer 公司开发并验证3 的快速消解能够有效缩短样品制备的时间，同时还能减少强腐蚀性酸和氧化剂的使用并降低样品污染的可能性。在该实验中，首先通过快速消解对米粉进行预处理，然后利用珀金埃尔默PinAAcle™ 900H 石墨炉原子吸收光谱仪进行分析。据此建立并验证了一种快速、经济、准确的稻米中铅和镉微量浓度分析方法。