在食品检测中,砷和铅作为有害元素经常同时被作为食品中的必测卫生指标。按照国标检测,测定砷和铅反应介质不一致,砷和铅同时测定的矛盾一直困扰着人们。而本文通过反复试验,选择合适的条件,可以对砷和铅进行同时测定,还可以避免一些繁杂的重复性操作,节省了测定时间。该方法简便快速,稳定性好,适用性强,结果准确可靠。
原 理
1.仪器原理
原子荧光光度计是利用硼氢化钾或硼氢化钠作为还原剂,将样品溶液中的待分析元素还原为挥发性共价气态氢化物(或原子蒸汽),然后借助载气将其导入原子化器,在氩-氢火焰中原子化而形成基态原子。基态原子吸收光源的能量而变成激发态,激发态原子在去活化过程中将吸收的能量以荧光的形式释放出来,此荧光信号的强弱与样品中待测元素的含量成线性关系,因此通过测量荧光强度就可以确定样品中被测元素的含量。
2.方法原理
原子荧光法分别测定砷和铅反应介质不一致,砷需在预还原剂硫脲的作用下使As5+预还原为As3+,再加入硼氢化钾或硼氢化钠使还原为砷的气态氢化物;而铅需在氧化剂铁氰化钾的作用下使Pb2+氧化为Pb4+,再加入硼氢化钾或硼氢化钠使还原为铅的气态氢化物。砷和铅同时测定存在一定的矛盾,但可以选择最佳酸度,将硫脲作为预还原剂放入测定液中,将铁氰化钾放入硼氢化钾的碱性溶液中进行砷和铅的同时测定,硫脲和铁氰化钾对对应元素的测定又无任何影响。
材料与方法
1.仪器工作条件
负高压:300 V;灯电流:As:60 mA,Pb:40 mA;原子化器高度:8mm;载气流量:400mL/min ;屏蔽气流量:1000mL/min;读数时间:10;延迟时间:1s。
2.分析方法
砷、铅标准系列的测定:吸取0.1μg/mL砷、0.5μg/mL铅混合标准使用液0.0、0.10、1.0、2.0、4.0、10.0、15.0mL(各相当于砷0.0、0.2、2.0、4.0、8.0、20.0 、30.0 ng/ mL;铅0.0、1.0、10.0、20.0、 40.0、100.0 、150.0 ng/ mL)于50 mL 容量瓶中,加适量水,再加入1+1盐酸2.0 mL,50g/L硫脲 5.0 mL,加水定容至刻度。 样品的测定:取固体样品0.5g,液体样品2.0~5.0 mL(食用植物油取0.5g),微波消解后,于溶样杯加5 mL水,在小型控温加热板上赶酸至0.5~1.0 mL ,冷却后用少量水转入50 mL容量瓶中,再加入1+1盐酸2.0 mL ,50g/L硫脲 5.0 mL,加水定容至刻度。
结果与讨论
1.样品消化条件的选择
微波消解样品与其它消解方法相比,具有快速、简便防污染的特点。但应注意取样量、酸用量、控温、时间等方面的问题。酸的用量太少,样品消化不彻底,而太多消化完毕赶酸不尽,使空白值提高,影响测定结果。消解温度高低与时间长短是影响消化效果的两个重要因素,如温度太高,高压消解罐压力超出它所能承受的最大压力,则会泄压,造成被测元素随酸雾外泄,回收率降低。为了防止在消解反应中产生过高的压力,样品冷消化时间不能太短。
2.负高压和灯电流的选择
灯电流增高,产生的荧光强度信号增大,灵敏度增加,如果电流过高,会缩短灯的使用寿命,还会出现信号溢出等现象;负高压增高,灵敏度增加,但噪声(苏州校准)增大,稳定性降低。在灵敏度达到的情况下,建议尽量使用低负高压、低电流。
3.测定体系及其浓度的选择
样品定容时,能用盐酸的不用硝酸,因硝酸有可能被样品基体还原成硝酸根(强氧化剂),抑制氢化物的释放,所以一般采用盐酸定容。盐酸浓度对测定(特别是对铅的测定)影响极大,砷的测定酸度范围较宽,而铅的氢化物发生条件对酸度要求苛刻,要求保持反应后废液pH在8~9之间。综合考虑,选择体系盐酸浓度为2%,反应后废液pH为8,此时砷和铅测定的灵敏度都较大,重现性好。
4.载液及其浓度的选择
试验表明,载液可选择2%盐酸或5%硝酸。但盐酸较硝酸的灵敏度高且荧光强度稳定。特别注意的是,不论用盐酸还是硝酸最好用优级纯的,有的劣质盐酸中含As较高,而有的劣质硝酸中含Pb较高。
5.硼氢化钾浓度的选择
硼氢化钾作为还原剂,直接影响测试结果。浓度过高时,反应生成氢气量过大,灵敏度下降,并引起气、液相干扰,重现性差;浓度过低时,又难以形成气态氢化物,氢化反应不完全而使灵敏度降低,但信噪比会得到改善。综合砷、铅荧光强度、信噪比、灵敏度等因素,硼氢化钾浓度选择2.5%较适宜。
6.铁氰化钾浓度的选择
通过多次试验,在硼氢化钾浓度为2.5%时,铁氰化钾浓度在1%~3%时测定砷的灵敏度较高,铁氰化钾浓度在0.8%~1%时测定铅的灵敏度较高,所以同时测定砷和铅应选择铁氰化钾浓度为1%。
7.标准曲线回归方程、线性关系、检出限和线性范围
标准曲线回归方程:砷 y=45.896x+9.153 铅 y=42.788x-11.159
相关系数(r):砷(0.9999) 铅(0.9998)。
检出限(ng/mL):砷(0.1563) 铅(0.3)。
线性范围(ng/mL):砷(0~30) 铅(0~150)。
8.精密度试验
以砷、铅浓度分别为8.0 ng/mL、40.0 ng/mL的标准液,连续测定11次,测得砷、铅的相对标准偏差(RSD)分别为1.4%、2.5%。
9.回收率试验
通过加标试验,砷的平均回收率为97.1%;铅的平均回收率为97.8%。
10.与国标方法的比较
GB/T 5009.12-2003 中氢化物原子荧光法测定食品中铅时,将氧化剂铁氰化钾放入到铅标准系列和样品溶液中,测定前铅在铁氰化钾的作用下使Pb2+氧化为Pb4+,造成铅标准系列和样品溶液的不稳定(溶液在短时间内就变色),影响测定;而本文研究的方法则是把氧化剂铁氰化钾放入还原剂(硼氢化钾的碱性溶液)中,这样标液(或样液)在和还原剂同时进入蠕动泵时铁氰化钾才使Pb2+氧化为Pb4+,进而转化为铅的气态氢化物。这样就大大提高了铅标准系列和样品溶液中的稳定性,减少了对测定的影响。