微波消解—石墨炉原子吸收法测定红薯粉中的痕量铅

微波消解—石墨炉原子吸收法测定红薯粉中的痕量铅

摘要:通过对红薯粉丝中有害元素铅含量的测定，建立红薯粉丝中铅含量的测定方法。采用微波消解法处理红薯粉丝样品，加入质量分数2%NH4H2PO4- 0.2%Mg(NO3)2 混合液作为基体改进剂，使用石墨炉原子吸收分光光度法测定铅含量。铅元素在2.0 ng/mL～40.0 ng/mL 的范围内吸光度与浓度呈良好的线性关系(r=0.9957)，平均回收率为

98.05%，RSD=1.68%(n=6)。该法简单、准确，可作为检测红薯粉丝中铅含量的方法，为食品安全提供可靠的技术保障。

关键词:微波消解;石墨炉原子吸收光谱法;红薯粉;铅

红薯又叫地瓜、番薯，不仅富含碳水化合物、膳食纤维，还富含β-胡萝卜素、赖氨酸、维生素A、维生素C、维生素B6、叶酸以及钾、镁、硒、钙等10余种元素。《本草纲目拾遗》记载，红薯能补中、和血、暖胃、肥五脏。李时珍的《本草纲目》记载，红薯有“补虚乏，益气力，健脾胃，强肾阴”的功效。研究表明：红薯具有的活性氧有助于抵抗氧化应激对遗传物质脱氧核糖酸(DNA)的损伤，能有效地消除人体内的自由基，抑制癌细胞，具有抗癌作用;其中的叶酸和维生素B6有助于降低血液中高半胱氨酸水平，防止动脉粥样硬

化，有助于预防心血管疾病;钙和镁可预防骨质疏松症。红薯是一种碱性食品，能与肉、蛋等酸性食品中和，从而调节人体的酸碱平衡，是养生保健的好食品。但红薯不耐贮藏，因此常被加工制成可贮存的红薯粉丝，而成为餐桌上的佳肴。铅是一种对人体具有蓄积性有害元素，被列为食品监督领域中的重要检测项目。而红薯粉在原料来源、加工、包装的过程中，很容易引入铅污染。因此，检测红薯粉中铅的含量非常重要。考虑到金属元素在食品中与有机物容易结合成稳固的难溶、难离解的化合物，从而失去金属原有的特性，一般不能直接进行测定，往往需要在测定前破坏有机结合体，释放出待测金属元素。目前鲜有有关红薯粉中重金属元素检测方法的研究文献报道，本文采用微波消解样品，石墨炉原子吸收光谱法测定红薯粉中铅的含量，并与传统的普通高压消解、干法消解、湿法消解等样品处理方法进行比较，从而建立起检测红薯粉中铅含量的测量方法。

1 仪器与试剂

1.1 仪器、试剂与样品

石墨炉原子吸收分光光度计;铅空心阴极灯;普通石墨管;微波消解仪;智能控温电热器;消解罐;可调温电热板;箱形电阻炉;电热鼓风干燥箱;电子天平;微型高效粉碎机;标准分样筛。所用玻璃仪器均用质量分数25%硝酸浸泡24 h，用去离子水冲净滴干备用。

Pb 标准储备液(购自国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院);硝酸，过氧化氢为优级纯;磷酸二氢铵、硝酸镁及其他试剂均为分析纯;水是去离子水，铅的空白值为零;红薯粉丝样品。

1.2 仪器工作条件

仪器的工作条件选择见表1。

2 实验方法

2.1 样品溶液的制备

将红薯粉丝粉碎并过40目筛，称取1.000 g 于消解内罐中，加8 mLHNO3、2 mLH2O2 放置在智能控温电热器上(控温120℃) 加热，当溶液中无明显颗粒状物质，棕黄色烟雾冒尽后，放入微波消解仪进行微波消解。

微波消解完毕后将消解液冷却，然后将微波消解内罐放在电热板上150 ℃加热去除氮氧化物，直至白烟冒尽溶液澄清，蒸发至溶液留0.5 mL 左右，用质量分数1%的硝酸溶液将样品转移至10 mL 量瓶中，并定容至刻度，即为样品溶液，同时做试剂空白。

2.2 标准工作曲线的绘制

精密移取1.000 mg/mL 的铅标准贮备液1.00 mL于100 mL 容量瓶中，用质量分数1%硝酸定容，摇匀，从中精密移取5.0 mL 置250 mL 容量瓶中，以质量分数1%硝酸定容，配制成浓度为0.2μg/mL 的

铅标准溶液。分别精密移取1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0 mL、10.0 mL、20.0 mL 铅标准溶液置于7 个100 mL 容量瓶中，用质量分数1%硝酸溶液稀释至刻度，得到每1 mL 溶液含Pb 分别为2.0 ng、

4.0 ng、8.0 ng、12.0 ng、16.0 ng、20.0 ng、40.0 ng 的系列标准铅溶液，分别吸取l0μL 上述系列标准溶液注入石墨炉原子化器中，同时加入5μL 质量分数2%NH4H2PO4- 0.2%Mg(NO3)2 混合液作为基体改进剂，按仪器工作条件，在石墨炉原子吸收分光光度计上测定各标准溶液的吸光度，以吸光度(A) 为纵坐标、浓度(C)为横坐标绘制工作曲线，用最小二乘法求得回归方程：

A=0.47521C-0.0584，R=0.9967

表明铅的浓度在2.0 ng/mL～40.0 ng/mL 范围内，吸光度与浓度具有良好的线性关系。

2.3 方法检测限

连续测定20 次试剂空白溶液，以标准偏差的3倍为检出限，得到检测限为0.2638μg/L。

2.4 精密度试验

取同一批红薯粉丝样品，按样品溶液的制备方法平行制备6 份溶液，在相同工作条件下，按标准加入法在石墨炉原子吸收分光光度计上分别测定铅的含量，结果见表3。

2.5 重复性实验

取浓度为16.0 ng/mL 的铅标准溶液5 份，按测定条件进样测定5 次，测量结果的RSD=1.89%，表明重复性较好。

2.6 回收率试验

精密称取已知铅含量经研细并过40 目筛的红薯粉丝样品0.5 g，共6 份，分别加入0.2000μg/mL的铅标准溶液适量，按“2.1”项方法处理，照样品测定方法测定其中的铅含量，结果见表4。

2.7 样品测定

取四个不同产地的红薯粉丝样品，按照“2.1”项方法处理制成样品溶液。分别精密吸取标准系列溶液、试剂空白和样品溶液各10μL，各加入5μL混合基体改进剂，按“1.2”项测定条件进行分别测定，采用最小二乘法拟合标准曲线，根据标准曲线求出红薯粉丝样品中铅的含量，结果见表5。

测定结果显示，不同产地的红薯粉丝中铅含量的差异较大，产生这种差异的原因，可能与红薯产地的土壤不同、生产加工设备机械的性能及包装有关，但有害元素铅的含量都在安全范围之内。

3 结果与讨论

3.1 样品消解方法的选择

试验中曾对同一品质的红薯粉样品采用微波消解、干法消解、普通高压消解、湿法消解四种方法进行处理，然后用原子吸收光谱法测定红薯粉中铅的含量(结果见表6)，发现微波消解法效率最高。

干法消解虽然试剂消耗量少、空白值低、样品分解彻底、处理样品量大，但该法费时，处理不当易造成元素的挥发损失，且坩埚对待测组分有吸留作用，致使测定结果和回收率偏低;湿法消解所用仪器设备简单，分解速度快，处理时间短，元素无损失但需用大量的混合酸，产生酸雾，污染环境，且易产生爆沸，试剂空白值偏高;高压消解法虽然集中了干法和湿法的优点，但需要配套高压罐和恒温干燥箱，且消解时间太长;微波消解是利用酸与样品在微波磁场的作用下，作高速极性变换运动，从而引起键的振动、撕裂和离子之间的相互摩擦、碰撞产生大量热量，同时促使酸与试样更好的接触和反应，将高压消解和微波快速加热相结合，具有溶样能力强、分解完全、速度快、损失小、污染少、空白值低和省时节能的优点，适合各类分析试样的前处理，尤其适合痕量分析。

3.2 供试品溶液的制备

微波消解法中，样品制备常用硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸、过氧化氢等作为溶剂，本实验选用空白值低的工艺超纯硝酸作为消解酸，并加入无污染的过氧化氢作为消化样品的溶剂。试验中发现，采用硝酸—过氧化氢氧化体系能将红薯粉中的有机成分消化完全，但消化后的样品溶液酸度较大，如果直接定容测定，则样品中残余的硝酸对石墨管的寿命影响较大，同时残余的硝酸和过氧化氧在原子化阶段会产生较强的背景吸收，从而对铅元素的测定产生影响，因此样品消化后必须再进行蒸发至溶液只留0.5 mL 左右，则可消除残余的硝酸对石墨管寿命和铅元素测定的影响。

3.3 基体改进剂的作用及选择

有文献报道，石墨炉原子吸收法测定金属元素的主要困难在于灰化损失和背景吸收干扰，灰化温度高，易导致分析元素的损失，灰化温度低，基体烧不尽，造成在石墨炉内产生分析元素原子与基体成分的时间重叠。本实验通过加入质量分数2%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁作为混合基体改进剂，采用标准加入法进行测定，可有效地消除基体的干扰，使铅灰化、原子化温度大大提高，信号峰形得到改善，分析的灵敏度提高，方法简便快捷，分析结果满意。

4 结论

本文建立了微波程序消解样品，石墨炉原子吸收光谱法测定红薯粉丝中有害元素铅残留量的方法，方法具有简便快速、灵敏度和精密度高、准确可靠等特点，可满足红薯粉丝中铅残留量的检测要求。