原子熒光法測(cè)定無機(jī)鹽類食品添加劑中的鉛

摘要－－-建立了氫化物發(fā)生–原子熒光光譜法測(cè)定無機(jī)鹽類食品添加劑中鉛的分析方法�？疾炝藘x器工作條件、載流的酸度、還原劑濃度、氧化劑和掩蔽劑的用量以及共存元素對(duì)測(cè)量體系的影響。在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，該方法的線性范圍為0～60μg／L（r=0.9997），方法檢出限為3.3μg／kg。以5種無機(jī)鹽類食品添加劑為例，加入鉛的質(zhì)量濃度分別為12，24，48μg／L，每種濃度均進(jìn)行6次平行測(cè)定，鉛的回收率在95.0%～103.8%之間，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.05％～2.71%（n=6）。該法適用于食品添加劑的質(zhì)量控制和日常檢測(cè)。中圖分類號(hào)：O657.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008–6145(2014)02–0013–04

Determination of Lead in Inorganic Salt Food Additives by Hydride GenerationAtomic Fluorescence Spectrometry

Li Peiting, Wang Xueting, Wang Haitao, Liu Jian, Yao Yanlin, Xu Wenke

（Lianyungang Exit–Entry Inspection ａnd Quarantine Bureau, Lianyungang　222042, China）

Abstract　A method was established for the determination of lead in inorganic salt food additives by hydridegeneration atomic fluorescence spectrometry. The effects of the work conditions of apparatus, the acidity of liquid carrier,the concentration of reducing agent, the quantity of oxidant ａnd masking agent, ａnd co-existent elements were investigatedin detail. Under the optimal conditions, the calibration curve was linear in the range of 0–60 μg／L with detection limit of3.3 μg／kg. The average recoveries were 95.0–103.8% at the spiking levels of 12, 24, 48 μg／L of lead in 5 samples andthe relative standard deviations were 1.05%–2.71%（n=6）. This method was suitable for the normal detection ａnd qualitycontrol of food additives.

Keywords　hydride generation atomic fluorescence spectrometry; inorganic salt food additive; lead

隨著生活水平的提高，人們的健康意識(shí)不斷增強(qiáng)，作為食品加工業(yè)中一類特殊的輔料，食品添加劑的質(zhì)量安全引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。鉛是一種常見的重金屬污染物，具有蓄積性，其突出的生化作用就是與蛋白質(zhì)上的巰基發(fā)生親和反應(yīng)，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，進(jìn)而對(duì)人體產(chǎn)生毒害。人體內(nèi)理想的血鉛濃度應(yīng)為零［1–2］。生產(chǎn)食品添加劑使用的原料中可能含有鉛，在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸過程中使用含鉛器皿也會(huì)導(dǎo)致食品添加劑產(chǎn)品中鉛含量升高。

目無機(jī)鹽類食品添加劑中鉛含量的檢測(cè)方法主要有雙硫腙比色法［3］和原子吸收光譜法［4–6］。作為食品添加劑中鉛含量檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，雙硫腙比色法雖然準(zhǔn)確度高，但操作繁瑣、費(fèi)時(shí)，且使用的試劑對(duì)操作人員危害較大；原子吸收光譜法不僅檢測(cè)靈敏度低，而且測(cè)定高鹽食品添加劑時(shí)高背景吸收值會(huì)掩蓋樣品中鉛的響應(yīng)值。氫化物發(fā)生–原子熒光光譜法是一種操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)靈敏度高、樣品基體干擾少的現(xiàn)代分析方法，其用于無機(jī)鹽類食品添加劑中鉛含量的測(cè)定尚未有報(bào)道。

以氯化鉀、碳酸鎂、磷酸三鈉等無機(jī)鹽類食品添加劑為研究對(duì)象，通過優(yōu)化分析條件，建立了氫化物發(fā)生–原子熒光光譜法快速測(cè)定無機(jī)鹽類食品添加劑中鉛含量的分析方法。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要儀器與試劑

雙道原子熒光光度計(jì)：AFS–680型，上海美析儀器有限公司；

鉛原子熒光空心陰燈：北京有色金屬研究總院；

電子分析天平：XS204型，感量為0.1mg，瑞士梅特勒–托利多公司；

酸度計(jì)：FiveEasy型，瑞士梅特勒–托利多公司；

鹽酸溶液：以優(yōu)純?cè)噭┡渲�，體積配比分別為1∶3和1∶99；

氫氧化鈉溶液：250g／L，以優(yōu)純?cè)噭┡渲疲?/span>

鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：1000mg／L，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院；

鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：1.2mg／L，用鹽酸溶液（1∶99）將鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐稀釋制得；

硼氫化鉀–氫氧化鈉–鐵氰化鉀混合溶液：稱取適量硼氫化鉀，溶于8g／L氫氧化鈉溶液中，待其溶解后，再加入適量鐵氰化鉀，攪拌至鐵氰化鉀完全溶解，使得硼氫化鉀、鐵氰化鉀的質(zhì)量濃度分別為10，15g／L。該混合液需臨用現(xiàn)配；

草酸溶液：100g／L；

孔雀綠指示劑：1g／L，稱取約0.1g孔雀綠指示劑溶于100mL水中；

實(shí)驗(yàn)所用玻璃器皿及進(jìn)樣試管均用硝酸溶液（1∶5）浸泡過夜；

實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為分析純；

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2儀器工作條件

光電倍增管負(fù)高壓：270V；

燈電流：80mA；

載氣：Ar，流量為400mL／min；

屏蔽氣：Ar，流量為800mL／min；

原子化器高度：8mm；

讀數(shù)時(shí)間：9.0s；

延遲時(shí)間：0.5s；

測(cè)量方法：標(biāo)準(zhǔn)曲線法；

讀數(shù)方式：峰面積。

1.3鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液的配制

向盛有40mL水的100mL容量瓶中準(zhǔn)確移入5.00mL1.2mg／L的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入1mL濃鹽酸、2mL草酸溶液，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。制得60.00μg／L的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1.4試樣溶液的制備

準(zhǔn)確稱取約1.0g的試樣于100mL燒杯中，加入20mL水和0.5～2mL濃鹽酸，使試樣完全溶解。加熱煮沸1min，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，加入1mL草酸溶液及1滴孔雀綠指示劑，用氫氧化鈉或鹽酸溶液（1∶3）調(diào)節(jié)溶液至綠色，用鹽酸溶液（1∶99）定容至標(biāo)線，搖勻，待測(cè)。

1.5樣品測(cè)定

以鹽酸溶液（1∶99）作載流液、氫氧化鈉–硼氫化鉀–鐵氰化鉀混合溶液作還原劑，在優(yōu)化的儀器工作條件下，通過測(cè)定空白溶液、鉛系列標(biāo)準(zhǔn)溶液及試樣溶液的熒光強(qiáng)度，得到試樣中鉛的含量。

2結(jié)果與討論

2.1儀器工作條件的選擇

采用單因素試驗(yàn)法對(duì)原子熒光光譜儀的工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：鉛的熒光強(qiáng)度隨著光電倍增管負(fù)高壓的增大而增大，但同時(shí)噪聲也隨之增大。此外，負(fù)高壓過高或過低時(shí)，熒光強(qiáng)度均不穩(wěn)定。負(fù)高壓為240～300V時(shí)，信噪比高且熒光強(qiáng)度重現(xiàn)性較好，故本實(shí)驗(yàn)選擇負(fù)高壓為270V。燈電流越大靈敏度越高，但燈電流過高會(huì)出現(xiàn)自吸現(xiàn)象并縮短燈的使用壽命。因此在滿足分析靈敏度的條件下，應(yīng)選擇較低的燈電流，本實(shí)驗(yàn)選擇燈電流為80mA。原子化器高度與試樣的原子化率有關(guān)，當(dāng)原子化器高度為8mm時(shí)，鉛的相對(duì)熒光強(qiáng)度比較強(qiáng)、噪聲小、穩(wěn)定性較好，故本實(shí)驗(yàn)選擇原子化器觀察高度為8mm。載氣和屏蔽氣流量對(duì)鉛的熒光強(qiáng)度和熒光峰峰形影響較大。載氣流量過高會(huì)對(duì)氫化物產(chǎn)生稀釋作用，降低檢測(cè)的靈敏度；載氣流量過低則無法將形成的氫化物迅速帶入原子化器，并易使其產(chǎn)生記憶效應(yīng)。試驗(yàn)表明載氣流量為400mL／min時(shí)鉛的熒光強(qiáng)度大。屏蔽氣可防止基態(tài)原子在原子化器中擴(kuò)散，降低熒光強(qiáng)度。適當(dāng)?shù)钠帘螝膺�可防止周圍空氣進(jìn)入原子化器，保證火焰形狀穩(wěn)定，提高信噪比，增強(qiáng)檢測(cè)的靈敏度。本實(shí)驗(yàn)選擇屏蔽氣流量為800mL／min，可以滿足試樣測(cè)定的要求。

2.2載流及其濃度的選擇

鉛的氫化物生成需要一定的酸度，在常用的各種酸中，氫氟酸在較低濃度下即產(chǎn)生干擾，而鹽酸、硝酸和硫酸只有在較高濃度時(shí)才會(huì)抑制熒光信號(hào)的產(chǎn)生［7］�？紤]到硫酸具有腐蝕性，在其它條件不變的情況下，分別使用（1∶199）～（3∶47）不同配比的鹽酸、硝酸溶液作載流，按照儀器工作條件，測(cè)定10μg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度，以研究載流用酸類型及其濃度對(duì)鉛測(cè)定結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鹽酸和硝酸作載流時(shí)對(duì)鉛測(cè)定的影響基本一致，即隨著酸度的增大，熒光強(qiáng)度起初急劇增強(qiáng)，然后逐漸減弱。在酸溶液配比為1∶99時(shí)熒光強(qiáng)度大。硝酸具有強(qiáng)氧化性，易產(chǎn)生氮氧化物因而影響方法的精密度，而鹽酸具有良好的還原性［8］，故實(shí)驗(yàn)選用鹽酸溶液（1∶99）作為載流液。

2.3溶液酸度的選擇

鉛的氫化物發(fā)生反應(yīng)體系對(duì)酸度的要求非常嚴(yán)格，而不同類型的無機(jī)鹽類食品添加劑其酸堿度差異卻很大。為了確保反應(yīng)的總體酸度及反應(yīng)后產(chǎn)生的廢液pH值能夠達(dá)到8～9，以孔雀石為指示劑，使用氫氧化鈉和鹽酸溶液（1∶3）對(duì)進(jìn)樣溶液的酸度進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)樣溶液的顏色為綠色時(shí)，其酸度與載流溶液的酸度基本一致，鉛的熒光強(qiáng)度大并且可得到對(duì)稱的熒光光譜峰。

2.4氫氧化鈉溶液濃度的選擇

硼氫化鉀溶于水中會(huì)發(fā)生一定程度的分解而不斷產(chǎn)生氫氣，因此在配制硼氫化鉀溶液時(shí)需加入適量的氫氧化鈉以增強(qiáng)硼氫化鉀的穩(wěn)定性。但氫氧化鈉用量過大會(huì)導(dǎo)致氫化物發(fā)生反應(yīng)體系酸度的降低，從而影響氫化物反應(yīng)的發(fā)生。按照儀器工作條件，固定其它條件，將等量的硼氫化鉀分別溶解于不同質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液中，測(cè)定10μg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度。結(jié)果表明，氫氧化鈉質(zhì)量濃度在6～10g／L范圍時(shí)，鉛的熒光強(qiáng)度大且趨于穩(wěn)定，超出該范圍時(shí)鉛的熒光強(qiáng)度急劇降低。因此實(shí)驗(yàn)采用氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為8g／L。

2.5硼氫化鉀溶液濃度的選擇

作為還原劑，硼氫化鉀對(duì)氫化物生成的速度影響較大，從而直接影響鉛的測(cè)定靈敏度。按照儀器工作條件，固定其它條件，以不同質(zhì)量濃度的硼氫化鉀溶液作為還原劑，測(cè)定10μg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度。結(jié)果表明硼氫化鉀溶液的質(zhì)量濃度在8～18g／L之間時(shí)，鉛的熒光強(qiáng)度相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)硼氫化鉀溶液的濃度繼續(xù)增大時(shí)，因反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣過多，靈敏度反而降低。從節(jié)約試劑角度考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇硼氫化鉀溶液的質(zhì)量濃度為10g／L。

2.6鐵氰化鉀溶液濃度的選擇

鉛的氫化物發(fā)生反應(yīng)通常需要在氧化劑存在的條件下進(jìn)行。有研究報(bào)道稱，鹽酸–鐵氰化鉀是測(cè)定鉛靈敏度較高的一個(gè)氧化體系［7］。然而鐵氰化鉀在酸性體系中卻易生成普魯士藍(lán)色絡(luò)合物，為了減小其對(duì)鉛氫化物發(fā)生效率的影響，將鐵氰化鉀直接加入到溶有氫氧化鈉的硼氫化鉀溶液中�？疾觳煌�質(zhì)量濃度的鐵氰化鉀溶液對(duì)10μg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，隨著鐵氰化鉀溶液質(zhì)量濃度的增大，熒光強(qiáng)度起初逐漸增強(qiáng)，后逐漸減弱。鐵氰化鉀溶液的質(zhì)量濃度在8～20g／L范圍內(nèi)時(shí)，鉛的熒光強(qiáng)度大且趨于穩(wěn)定，考慮到鐵氰化鉀還可抑制銅的干擾，終選擇鐵氰化鉀溶液的質(zhì)量濃度為15g／L。

2.7草酸溶液濃度的選擇

加入草酸可消除溶液中Fe，Cu，Au，Ag，Pt等元素的干擾［1］，但較高濃度草酸的加入會(huì)使鉛的熒光信號(hào)降低�？疾觳菟峒尤肓繉�(duì)鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果表明，對(duì)于低濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，草酸的加入量對(duì)鉛的測(cè)定結(jié)果影響較小，而對(duì)于較高濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨著草酸加入量的增大，起初熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，后急劇降低，草酸溶液加入量為0.5～2mL時(shí)，鉛的熒光強(qiáng)度大且趨于穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)選擇草酸溶液的加入量為1mL，即測(cè)試溶液中草酸溶液的質(zhì)量濃度為2g／L。

2.8共存元素的干擾

在1.2儀器工作條件下，對(duì)20μg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，考察樣品中可能存在的離子干擾情況（以熒光強(qiáng)度變化值不超過10%為限）。結(jié)果表明，下列共存離子的大允許質(zhì)量濃度（mg／L）分別為Fe3+，Al3+（60）；Zn2+（45）；Ni2+（16）；Se2+（12）；Cd2+（10）；Mn2+（4）；Hg2+（3）；As3+（2）；Cu2+，Sn2+（1）。由于樣品處理過程中稀釋倍數(shù)高的樣品中可能含有的干擾離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上述大允許濃度，因此在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，鉛的測(cè)定幾乎不受樣品中其它離子的影響。

2.9線性范圍、檢出限

在1.2儀器工作條件下，以60.00μg／L鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液為母液配制鉛的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，鉛的質(zhì)量濃度分別為0，6.00，12.00，24.00，36.00，48.00，60.00μg／L，測(cè)定其熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。在0～60μg／L范圍內(nèi)，鉛的質(zhì)量濃度（c）與熒光強(qiáng)度（IF）之間存在良好的線性關(guān)系，線性方程為IF=113.72c+16.60，相關(guān)系數(shù)為0.9997。連續(xù)11次測(cè)定空白溶液，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.487，得儀器檢出限為0.066μg／L（DL=3s／k）。實(shí)驗(yàn)中使用的測(cè)試液是由1g試樣溶解定容至50mL得到，故該方法檢出限為3.3μg／kg。

2.10方法精密度和回收率

每種樣品平行稱取3份，分別加入12，24，48μg／L的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.2儀器工作條件下測(cè)定，每種濃度平行測(cè)定6次，測(cè)定結(jié)果列于表1。由表1可知，本方法測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.05%～2.71%，3水平加標(biāo)回收率在95.0%～103.8%之間，表明本法精密度良好，準(zhǔn)確度較高。

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3結(jié)語

氫化物發(fā)生–原子熒光光譜法快速測(cè)定無機(jī)鹽類食品添加劑中的鉛含量，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)靈敏度高，結(jié)果重現(xiàn)性好，樣品基體干擾小，使用試劑對(duì)操作者幾乎零毒害。該方法與傳統(tǒng)方法相比，大大縮短了樣品處理時(shí)間，有效地提高了工作效率，適用于生產(chǎn)企業(yè)及檢測(cè)機(jī)構(gòu)的日常檢測(cè)工作。