全 文 ：微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定黄皮果中痕量镉
彭金云 , 梁云贞 , 袁 粟 (南宁师范高等专科学校化学与生物工程系 ,广西龙州 532400)
摘要 [目的] 测定黄皮果中痕量金属镉 ,为进一步开发提供科学依据。[方法] 采用HNO3+H2O2 作消解试剂、2段式微波消解法处理
样品 ,利用石墨炉原子吸收法测定黄皮果中金属镉的含量。[结果] 通过优化试验条件 ,建立了一种快速检测黄皮果中的痕量镉的有效
方法。镉的检出限为 0.66 ng/ml ,线性范围为 0～ 8.0 ng/ml;样品测定回收率在 97.3%～ 103.2%,相对标准偏差为1.6%。[结论] 该方法
具有检出限低 、灵敏度高、准确、快速的特点 ,用于实际样品中镉含量检测 ,结果满意。
关键词 微波消解;石墨炉原子吸收法;黄皮果;镉
中图分类号 O657.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)13-05821-02
Determination of the Content of the Cadmium in the Fruit of ChineseWampee with the Method ofMicrowave Digestion/ Graphite Furnace Atom
Absorption Spectrometry
PENG Jin-yun et al (Deptartment of Chemistry and Biological Engineering, Nanning Teacher s College , Longzhou , Guangxi 532400)
Abstract [Objective] The theoretic reference for the development of cadmium in the fruit of Chinese wampee was provided through its measurement.
[Method] The content of cadmium in fruit of Chinesewampeewas determinedwith the method of graphite furnace atomic absorption spectrometry based on
the HNO3+H2O2 being taken as the digestive dissolvent agent and the sample being treated with two periods method of microwave digestion technique.[ Results] The effective determination method of cadmium in the fruit of Chinesewampeewas established based the optimal optimum condition and the de-
tection limitation of cadmium was 0.66 ng/ml , the liner range was 0-8.0 ng/ml , the recovery rate of the samplewas 97.3%-103.2% and RSD was
1.6%.[ Conclusion] This method was with high sensitivity , accuracy , low detection limitation as well as speediness and exactness , which could be ap-
plied in the determination of Cd in samples with satisfactory results.
Key words Microwave digestion;GFAAS;Fruit of Chinese wampee;Cadmium
基金项目 广西教育厅科研项目(200709LX308)。
作者简介 彭金云(1972-),男 , 湖南衡阳人 , 硕士 ,副教授 ,从事光
谱、色谱分离与分析研究。
收稿日期 2009-02-20
黄皮果是我国南亚热带特 、优水果之一 ,果色橙黄透亮 ,
味香 ,甘甜带酸 ,食后醇香久长;可生食 ,亦可制成果干 、果
脯 、果酱 、果汁等[ 1] ;与鸡 、鸭 、鱼 、牛等肉类烹调可去异味 ,增
加香味 ,具有消腻开胃 、增进食欲之功效 ,深受人们喜爱。为
综合利用这一优质资源 ,已有学者对黄皮果进行过研究 ,但
目前有关黄皮果中重金属含量检测的研究 ,国内外尚未见
报道。
近年来 ,环境有毒或潜在有毒化学物特别是重金属的种
类和数量在不断增加。它们通过各种途径进入生物圈 ,再经
过食物链对人类构成了严重威胁。在这些金属中 ,镉尤为突
出 ,毒性最大 ,不管哪种化学形态都可以毒害人体各系统 ,如
肾脏 、肝脏 、胃肠系统 、心脏 、胰脏等[ 2] 。因此国家标准对食
品中Cd的含量有严格的规定 ,即允许量≤0.05 μg/g。目前
测定镉的方法有分光光度法[ 3] 、原子吸收光谱法[ 4] 、电感耦
合等离子体原子发射光谱/质谱法[ 5] 、原子荧光光谱法[ 6] 、极
谱法[ 7]等。石墨炉原子吸收(GFAAS)法由于具有灵敏度高 、
用样量少和分析速度快等特点 ,受到许多学者的青睐[ 8-9] 。
笔者利用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定广西龙州
产黄皮果中镉含量 ,方法快速 、灵敏 、准确 ,操作简单 ,可为黄
皮果的综合利用提供基本参数。
1 材料与方法
1.1 主要仪器与试剂 TAS-990型原子吸收分光光度计(配
GF-990石墨炉 ,购于北京普析通用仪器有限责任公司),Cd
空心阴极灯(由Varsal Instruments.Inc.生产), FINNPIPETTE
可调式移液器(由热电(上海)仪器有限公司生产),KJ23B-
AN美的微波炉(由美的微波电器制造有限公司生产),UPT-
11-10T优普超纯水器(由成都超纯科技有限公司生产)。
镉标准溶液:准确称取 1.000 0 g高纯金属镉 ,溶于少量
硝酸(6 mol/L),用水稀释至 1 000 ml即得 1.0 mg/ml镉标准
贮备溶液 ,临用前用 0.5 mol/L硝酸逐级稀释至 50 ng/ml ,此
液为标准工作液;测定用水为超纯水;其余试剂均为分析纯。
龙州产黄皮果:新鲜黄皮果以自来水洗净 ,再用超纯水
冲洗 3次 ,晒至半干;弃核 ,留皮 、肉分别晒干;磨碎备用(150
～ 200目)。
1.2 方法
1.2.1 分析条件 。
1.2.1.1 微波消化条件 。微波消化程序见表 1。
表 1 微波消化程序
Table 1 The digestion procedure of microwave oven
阶段 Stage 火力 Firepower 保持时间 Retention time ∥min
1 最大 10
2 最大 5
1.2.1.2 仪器工作条件 。波长:228.8 nm;光谱通带:0.2 nm;
灯电流:2.0 mA;测定方式:峰高法;进样体积:10 μl;氩气出
口压力:0.4～ 0.5 MPa;冷却水流量:>1.5 L/min。石墨炉升
温程序见表 2。
表2 石墨炉程序
Table 2 The procedure of graphite furnace
序号
Serial
number
温度
Temperature℃
升温时间
Temperature-rising
time∥s
保持时间
Retention
time∥s
内气流量
Air flow
1 120 5 10 大
2 450 10 10 大
3 1 700 0 3 关
4 1 800 1 1 大
注:氘灯扣背景。
Note:Deuterium lamp deducting backgroundwas used.
1.2.2 样品消化 。取样品约 0.5 g(精确称量)置聚四氟乙烯
密封消解罐中 ,加入 6ml硝酸和 1 ml双氧水 ,置于电热板上
于 150 ℃预处理 60 min ,冷却至室温后再放入微波消解外罐
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2009 ,37(13):5821-5822 责任编辑 王淼 责任校对 卢瑶
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.13.026
中 ,旋紧密封盖 ,将消解罐置微波炉中消解 。先将微波炉调
至高档 ,加热时间为 10 min ,待其稍微冷却之后再加热 5 min。
消解结束后冷却至室温 ,于通风橱内开启罐盖 ,将消解液移
入 10 ml的容量瓶中 ,用 0.5 mol/L的硝酸定容 ,摇匀备用;同
时做空白对照。
1.2.3 镉标准曲线绘制。分别吸取 50 ng/ml镉标准工作溶
液 0、1 、2、4 、6、8ml于 50 ml容量瓶中 ,用 0.5 mol/L硝酸溶液
定容至刻度 ,相对应的镉浓度为 0、1、2、4、6、8 ng/ml ,此标准
系列溶液应现配现用 。
1.2.4 样品测定。用微量进样器吸取 10μl标准溶液或样品
处理液于石墨管中 ,按表 2石墨炉原子吸收操作条件进行测
定 ,再由工作曲线计算样品中镉的含量 。
2 结果与分析
2.1 微波消解条件的选择
2.1.1 消解溶剂的选择。分别称取 0.5 g样品 ,在同样的试
验条件下以HNO3+HClO4 、HNO3+H2O2 、HNO3 作为消解试剂
对 0.5 g黄皮果样品进行消解。结果表明 ,用 HNO3+HClO4
消解后溶液澄清无色 ,但反应剧烈并有冲罐现象 。这可能是
由于微波消解时未反应完的有机物与酸在微波场中 ,反应过
于剧烈 ,产生大量气体 ,瞬时压力过高 ,以至超出溶样罐的耐
压限度;单独采用浓 HNO3 消化时 ,样品消化不完全;采用
HNO3+H2O2 ,可使样品基本消化完全 ,且消化反应过程中未
出现冲罐现象 ,故采用HNO3+H2O2进行消解。
2.1.2 微波条件的选择。微波消解前 ,先将样品进行预处
理 ,分解掉一部分蛋白质和脂类 ,同时把样品中一些低分子 、
还原性强的有机物在常压下先与酸反应 ,尽量避免微波消解
时反应激烈 ,而使罐内高压气体从安全孔释放 ,造成被测元
素的流失 ,影响测定的准确性 。
结合仪器的使用条件 ,试验采用 2段式消解 ,研究不同
的微波加热时间对样品消解的影响。结果表明 ,在最大微波
火力情况下 ,消化时间不足 12 min时出现消化不完全情况;
连续消化 12 min以上有冲罐现象发生。故采用表 1程序操
作 ,可保证样品消化完全且基本无冲罐情况。
2.2 石墨炉升温程序的优化
2.2.1 干燥温度。干燥的目的是除去溶剂 ,加热升温使滴
入石墨管的样品溶液蒸发除去溶剂 ,但不允许待测元素有任
何损失。经微波处理的消化液通常含部分有机质 ,为防止管
内样品发生飞溅 ,试验采用斜坡升温方式 ,干燥温度选在高
于水沸点温度 ,即 120 ℃,并保持 10 s 。
2.2.2 灰化温度。Cd属于较易挥发的元素 ,在灰化阶段要
尽量除去基体干扰又要避免待测元素的损失。以 10μg/L Cd
标准溶液以及样品溶液为测试溶液 ,固定 Cd的原子化温度
1 700 ℃,测定灰化温度在 200 ～ 800 ℃范围内时的峰高吸光
度。试验表明 ,标准溶液中 Cd从 400 ℃开始挥发损失 ,随着
温度升高吸光值逐渐降低 ,到 700 ℃时吸光值降低最明显;样
品中Cd在高于 400 ℃后亦有同样趋势 ,故Cd的灰化温度选
择 400 ℃。Cd灰化时间选择 10 s较好。
2.2.3 原子化温度。原子化阶段的作用是使样品中待测元
素完全或尽可能多的变成自由状态的原子。在选择原子化
温度时 ,既要保证样品原子化充分 ,又要尽可能选择低的原
子化温度 ,以延长石墨管的寿命[ 10] 。由试验可知 ,Cd在1 700
℃能很好地原子化 ,且所得峰形较锐 、无拖尾现象 ,故Cd的
原子化温度选在 1 700 ℃。原子化时还要合理选择原子化开
始至原子吸收信号回到基线时的这段时间间隔 ,长了缩短石
墨管的寿命 ,短了会造成待测元素和基体物质在管内残留聚
集 ,降低吸收信号强度 ,增大记忆效应。由试验可得Cd元素
原子化时间选 3 s较好。
2.3 干扰离子的影响 针对分析样品的特点 ,考察了常见
离子如Ca 、Cu、Fe 、Mn 、K 、Na 、Mg和 Zn等对该方法的干扰情
况。在优化的测定条件下 ,对 4 ng/ml Cd标准溶液和各干扰
溶液进行测定。结果表明 ,在误差 ≤±5%的情况下 ,Mn
(1 000倍)、Cu(1 000 倍)、Mg(1 500倍)、Fe(4 000 倍)、Ca
(10 000倍)、K(10 000倍)、Na(3 000倍)和Zn(1 000倍)对Cd
的测定基本无影响。
2.4 线性范围 、检测限及精密度 在选择的试验条件下 ,测
得镉浓度范围在 0～ 8.0 ng/ml时 ,其浓度 c与吸光度 ΔA 呈
良好的线性关系 ,线性方程为■A=0.005 2c+0.001 5 ,线性
系数为 R=0.997 3。连续测定经微波处理的试剂空白 11次 ,
根据 11次空白的标准偏差的 3倍除以斜率(3σ/ k)计算检测
限(LOD),得该方法 LOD 为 0.66 ng/ml 。
用 4.0 ng/ml的镉标准溶液重复测定 7次 ,吸光度 ΔA的
平均值为 0.021 1 ,吸光度相对标准偏差为 1.6%。
2.5 实际样品的测定和回收试验 在选定的试验条件下 ,
对已处理过的黄皮果样品进行测定 ,结果见表 3。
表 3 样品中镉含量测定结果
Table 3 The determination results of cadmium content in samples
黄皮果样品
Samples of Clau-
sena lansium fruits
平均值
ng/g
Mean
加入量
ng/ml
Addition
测定总量
ng/ml
Total deter-
mined amount
回收率%
Recovery
RSD%
果皮 Pericarp 64.16 2.0 5.27 102.9 2.5
果肉 Pulp 69.13 2.0 5.40 97.1 2.3
3 结论
试验所用方法具有检出限低 、灵敏度高 、准确 、快速的特
点 ,用于实际样品中镉含量检测 ,效果满意。
参考文献
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5822 安徽农业科学 2009年