原子荧光法测定无机盐类食品添加剂中的铅

原子荧光法测定无机盐类食品添加剂中的铅

摘要---建立了氢化物发生–原子荧光光谱法测定无机盐类食品添加剂中铅的分析方法。考察了仪器工作条件、载流的酸度、还原剂浓度、氧化剂和掩蔽剂的用量以及共存元素对测量体系的影响。在优化实验条件下，该方法的线性范围为0～60μg／L（r=0.9997），方法检出限为3.3μg／kg。以5种无机盐类食品添加剂为例，加入铅的质量浓度分别为12，24，48μg／L，每种浓度均进行6次平行测定，铅的回收率在95.0%～103.8%之间，测定结果的相对标准偏差为1.05％～2.71%（n=6）。该法适用于食品添加剂的质量控制和日常检测。中图分类号：O657.31文献标识码：A文章编号：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.

随着生活水平的提高，人们的健康意识不断增强，作为食品加工业中一类特殊的辅料，食品添加剂的质量安全引起人们越来越多的关注。铅是一种常见的重金属污染物，具有蓄积性，其最突出的生化作用就是与蛋白质上的巯基发生亲和反应，从而导致蛋白质变性，进而对人体产生毒害。人体内理想的血铅浓度应为零［1–2］。生产食品添加剂使用的原料中可能含有铅，在生产、加工、运输过程中使用含铅器皿也会导致食品添加剂产品中铅含量升高。

目前无机盐类食品添加剂中铅含量的检测方法主要有双硫腙比色法［3］和原子吸收光谱法［4–6］。作为食品添加剂中铅含量检测的国家标准方法，双硫腙比色法虽然准确度高，但操作繁琐、费时，且使用的试剂对操作人员危害较大；原子吸收光谱法不仅检测灵敏度低，而且测定高盐食品添加剂时高背景吸收值会掩盖样品中铅的响应值。氢化物发生–原子荧光光谱法是一种操作简单、检测灵敏度高、样品基体干扰少的现代分析方法，其用于无机盐类食品添加剂中铅含量的测定尚未有报道。

以氯化钾、碳酸镁、磷酸三钠等无机盐类食品添加剂为研究对象，通过优化分析条件，建立了氢化物发生–原子荧光光谱法快速测定无机盐类食品添加剂中铅含量的分析方法。

2.1主要仪器与试剂

双道原子荧光光度计：AFS–680型，上海美析仪器有限公司；

铅原子荧光空心阴极灯：北京有色金属研究总院；

电子分析天平：XS204型，感量为0.1mg，瑞士梅特勒–托利多公司；

酸度计：FiveEasy型，瑞士梅特勒–托利多公司；

盐酸溶液：以优级纯试剂配制，体积配比分别为1∶3和1∶99；

氢氧化钠溶液：250g／L，以优级纯试剂配制；

铅标准储备液：1000mg／L，国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院；

铅标准溶液：1.2mg／L，用盐酸溶液（1∶99）将铅标准储备液逐级稀释制得；

硼氢化钾–氢氧化钠–铁氰化钾混合溶液：称取适量硼氢化钾，溶于8g／L氢氧化钠溶液中，待其溶解后，再加入适量铁氰化钾，搅拌至铁氰化钾完全溶解，使得硼氢化钾、铁氰化钾的质量浓度分别为10，15g／L。该混合液需临用现配；

草酸溶液：100g／L；

孔雀绿指示剂：1g／L，称取约0.1g孔雀绿指示剂溶于100mL水中；

实验所用玻璃器皿及进样试管均用硝酸溶液（1∶5）浸泡过夜；

实验所用其它试剂均为分析纯；

实验用水为去离子水。

2.2仪器工作条件

光电倍增管负高压：270V；

灯电流：80mA；

载气：Ar，流量为400mL／min；

屏蔽气：Ar，流量为800mL／min；

原子化器高度：8mm；

读数时间：9.0s；

延迟时间：0.5s；

测量方法：标准曲线法；

读数方式：峰面积。

2.3铅标准使用液的配制

向盛有40mL水的100mL容量瓶中准确移入5.00mL1.2mg／L的铅标准溶液，加入1mL浓盐酸、2mL草酸溶液，用水稀释至标线，摇匀。制得60.00μg／L的铅标准使用液。

2.4试样溶液的制备

准确称取约1.0g的试样于100mL烧杯中，加入20mL水和0.5～2mL浓盐酸，使试样完全溶解。加热煮沸1min，冷却至室温，转移至50mL容量瓶中，加入1mL草酸溶液及1滴孔雀绿指示剂，用氢氧化钠或盐酸溶液（1∶3）调节溶液至绿色，用盐酸溶液（1∶99）定容至标线，摇匀，待测。

2.5样品测定

以盐酸溶液（1∶99）作载流液、氢氧化钠–硼氢化钾–铁氰化钾混合溶液作还原剂，在优化的仪器工作条件下，通过测定空白溶液、铅系列标准溶液及试样溶液的荧光强度，得到试样中铅的含量。

3.1仪器工作条件的选择

采用单因素试验法对原子荧光光谱仪的工作参数进行优化。实验结果显示：铅的荧光强度随着光电倍增管负高压的增大而增大，但同时噪声也随之增大。此外，负高压过高或过低时，荧光强度均不稳定。负高压为240～300V时，信噪比高且荧光强度重现性较好，故本实验选择负高压为270V。灯电流越大灵敏度越高，但灯电流过高会出现自吸现象并缩短灯的使用寿命。因此在满足分析灵敏度的条件下，应选择较低的灯电流，本实验选择灯电流为80mA。原子化器高度与试样的原子化率有关，当原子化器高度为8mm时，铅的相对荧光强度比较强、噪声小、稳定性较好，故本实验选择原子化器观察高度为8mm。载气和屏蔽气流量对铅的荧光强度和荧光峰峰形影响较大。载气流量过高会对氢化物产生稀释作用，降低检测的灵敏度；载气流量过低则无法将形成的氢化物迅速带入原子化器，并易使其产生记忆效应。试验表明载气流量为400mL／min时铅的荧光强度最大。屏蔽气可防止基态原子在原子化器中扩散，降低荧光强度。适当的屏蔽气还可防止周围空气进入原子化器，保证火焰形状稳定，提高信噪比，增强检测的灵敏度。本实验选择屏蔽气流量为800mL／min，可以满足试样测定的要求。

3.2载流及其浓度的选择

铅的氢化物生成需要一定的酸度，在常用的各种酸中，氢氟酸在较低浓度下即产生干扰，而盐酸、硝酸和硫酸只有在较高浓度时才会抑制荧光信号的产生［7］。考虑到硫酸具有腐蚀性，在其它条件不变的情况下，分别使用（1∶199）～（3∶47）不同配比的盐酸、硝酸溶液作载流，按照仪器工作条件，测定10μg／L铅标准溶液的荧光强度，以研究载流用酸类型及其浓度对铅测定结果的影响。实验结果表明，盐酸和硝酸作载流时对铅测定的影响基本一致，即随着酸度的增大，荧光强度起初急剧增强，然后逐渐减弱。在酸溶液配比为1∶99时荧光强度最大。硝酸具有强氧化性，易产生氮氧化物因而影响方法的精密度，而盐酸具有良好的还原性［8］，故实验选用盐酸溶液（1∶99）作为载流液。

3.3溶液酸度的选择

铅的氢化物发生反应体系对酸度的要求非常严格，而不同类型的无机盐类食品添加剂其酸碱度差异却很大。为了确保反应的总体酸度及反应后产生的废液pH值能够达到8～9，以孔雀石为指示剂，使用氢氧化钠和盐酸溶液（1∶3）对进样溶液的酸度进行调节。实验结果表明，当进样溶液的颜色为绿色时，其酸度与载流溶液的酸度基本一致，铅的荧光强度最大并且可得到对称的荧光光谱峰。

3.4氢氧化钠溶液浓度的选择

硼氢化钾溶于水中会发生一定程度的分解而不断产生氢气，因此在配制硼氢化钾溶液时需加入适量的氢氧化钠以增强硼氢化钾的稳定性。但氢氧化钠用量过大会导致氢化物发生反应体系酸度的降低，从而影响氢化物反应的发生。按照仪器工作条件，固定其它条件，将等量的硼氢化钾分别溶解于不同质量浓度的氢氧化钠溶液中，测定10μg／L铅标准溶液的荧光强度。结果表明，氢氧化钠质量浓度在6～10g／L范围时，铅的荧光强度最大且趋于稳定，超出该范围时铅的荧光强度急剧降低。因此实验采用氢氧化钠溶液的质量浓度为8g／L。

3.5硼氢化钾溶液浓度的选择

作为还原剂，硼氢化钾对氢化物生成的速度影响较大，从而直接影响铅的测定灵敏度。按照仪器工作条件，固定其它条件，以不同质量浓度的硼氢化钾溶液作为还原剂，测定10μg／L铅标准溶液的荧光强度。结果表明硼氢化钾溶液的质量浓度在8～18g／L之间时，铅的荧光强度相对稳定，当硼氢化钾溶液的浓度继续增大时，因反应产生的氢气过多，灵敏度反而降低。从节约试剂角度考虑，本实验选择硼氢化钾溶液的质量浓度为10g／L。

3.6铁氰化钾溶液浓度的选择

铅的氢化物发生反应通常需要在氧化剂存在的条件下进行。有研究报道称，盐酸–铁氰化钾是测定铅灵敏度较高的一个氧化体系［7］。然而铁氰化钾在酸性体系中却易生成普鲁士蓝色络合物，为了减小其对铅氢化物发生效率的影响，将铁氰化钾直接加入到溶有氢氧化钠的硼氢化钾溶液中。考察不同质量浓度的铁氰化钾溶液对10μg／L铅标准溶液荧光强度的影响，结果表明，随着铁氰化钾溶液质量浓度的增大，荧光强度起初逐渐增强，后逐渐减弱。铁氰化钾溶液的质量浓度在8～20g／L范围内时，铅的荧光强度最大且趋于稳定，考虑到铁氰化钾还可抑制铜的干扰，最终选择铁氰化钾溶液的质量浓度为15g／L。

3.7草酸溶液浓度的选择

加入草酸可消除溶液中Fe，Cu，Au，Ag，Pt等元素的干扰［1］，但较高浓度草酸的加入会使铅的荧光信号降低。考察草酸加入量对铅标准溶液测定结果的影响，结果表明，对于低浓度的铅标准溶液，草酸的加入量对铅的测定结果影响较小，而对于较高浓度的铅标准溶液，随着草酸加入量的增大，起初荧光强度逐渐增强，后急剧降低，草酸溶液加入量为0.5～2mL时，铅的荧光强度最大且趋于稳定。本实验选择草酸溶液的加入量为1mL，即测试溶液中草酸溶液的质量浓度为2g／L。

3.8共存元素的干扰

在1.2仪器工作条件下，对20μg／L铅标准溶液进行测定，考察样品中可能存在的离子干扰情况（以荧光强度变化值不超过10%为限）。结果表明，下列共存离子的最大允许质量浓度（mg／L）分别为Fe3+，Al3+（60）；Zn2+（45）；Ni2+（16）；Se2+（12）；Cd2+（10）；Mn2+（4）；Hg2+（3）；As3+（2）；Cu2+，Sn2+（1）。由于样品处理过程中稀释倍数高的样品中可能含有的干扰离子浓度远远低于上述最大允许浓度，因此在选定的实验条件下，铅的测定几乎不受样品中其它离子的影响。

3.9线性范围、检出限

在1.2仪器工作条件下，以60.00μg／L铅标准使用液为母液配制铅的标准系列溶液，铅的质量浓度分别为0，6.00，12.00，24.00，36.00，48.00，60.00μg／L，测定其荧光强度，绘制标准工作曲线。在0～60μg／L范围内，铅的质量浓度（c）与荧光强度（IF）之间存在良好的线性关系，线性方程为IF=113.72c+16.60，相关系数为0.9997。连续11次测定空白溶液，其标准偏差为2.487，得仪器检出限为0.066μg／L（DL=3s／k）。实验中使用的测试液是由1g试样溶解定容至50mL得到，故该方法检出限为3.3μg／kg。

3.10方法精密度和回收率

每种样品平行称取3份，分别加入12，24，48μg／L的铅标准溶液，在1.2仪器工作条件下测定，每种浓度平行测定6次，测定结果列于表1。由表1可知，本方法测定结果的相对标准偏差（RSD）为1.05%～2.71%，3水平加标回收率在95.0%～103.8%之间，表明本法精密度良好，准确度较高。

AFS-680原子荧光光度计

1．产品简介

AFS-680系列是在原有型号基础上减小了光源与PMT的激发角度，既增加了接收荧光信号强度，又降低了背景干扰，从而提高仪器灵敏度，采用半透明耐腐蚀的ABS磁吸结构的仪器前门，避免了外部空气的绕动干扰，同时可在线观察测试过程的化学反应情况，电路上增加分道信号控制模块，双道同时测定时，即使样品中测定的两元素浓度差异很大的情况下仍能保证无道间干扰。特别适用于样品量较大双道同时测定的检测部门，创新的软、硬件设计确保样品分析的准确性、安全性、易用性，仪器维护简单便捷。

2．仪器特点   

*双道两元素可同时测量,适用于样品中砷、汞、硒、锡、铅、铋、锑、碲、锗、镉、锌、金等十二种元素的痕量分析

*空芯阴极灯采用新式脉冲调制/恒流驱动供电方式

*采用断续流动进样装置。（样品空白交替引入，避免样品交叉污染，保证测量准确性）.具有载气稳流装置 ，既可在线消除硼氢化钾产生的气泡，又可降低试剂间扩散效应，提高仪器稳定性.空芯阴极灯采用编码技术，仪器自动识别空芯阴极灯，并可监控空芯阴极灯的工作状态及使用寿命.采用高效涌流式两级化学气液反应分离装置，化学反应更完全，气液分离效果更佳，特别适合岩矿、土壤等复杂样品测定

*采用新型节气型气路设计，可随时控制关闭气源，节约氩气用量，减少仪器运行成本.仪器电路采用强、弱电分离及最新型高集度模块、稳流分离式气路发生装置，新型节气型气路设计，可随时控制关闭气源，节约氩气用量，减少仪器运行成本

*采用密闭式石英原子化器.仪器采用低温炉原子器

*具有外置滤光氩氢火焰实时观察窗，可直接对火焰状态实时进行观察

3．产品特性   

仪器功能

*单道、双道同时检测功能。

*单点、两点、多点建立标准曲线功能。

*具有单点、两点标准曲线校正功能。

*具有双道独立曲线校正、双道独立稀释功能。

*自动稀释高浓度样品功能。

*具有连续流动进样及断续进样等全面的进样方式控制功能。

*具有实时观测测试过程，在线调节原子化器三维参数功能。

*具有压力自平衡式废液排除功能，无需额外的泵排废。

*具有小背景扣除功能。

*友好的软件界面，推荐最佳仪器测试条件，测试数据的图形显示和回放、统计与查询，各种图形、数据的页面保存、输出、备份和打印等功能。悬浮式测量窗口，增加可显示信息数量（荧光强度、空白值等）。

*仪器自检及断气预警保护功能。

*具有可与液相及在线消解单元进行无缝对接实现砷汞硒等元素的形态分析功能。

干扰及消除方法

（1）Fe、Al、Mg、Ca、K、Na、Cu、Pb、Li、Rb、Cs、Mn、W、Mo、V、Sr、Ti、Sn、Ba、Ti、Cd、Co、Ni、Cr、Ge、Ga、In不干扰测定。

（2）可形成氢化物元素As、Sb、Bi不大于500μg/mL一般不干扰测定。

（3）Au<5μg/mL，Ag<25μg/mL不干扰测定。

（4）Au、Ag、Pt和Pd等元素有干扰时，可以加入硫脲消除贵金属干扰，降低KBH4浓度或加入铁盐也可减轻上述元素干扰。

氢化物发生系统

采用具有多功能反应模块,该模块高度集成了氢化反应、气液分离、废液排除等功能于一身。测试无机砷时产生的大量气泡对测试结果造成很大影响。多功能反应模块可以有效消减气泡,既简化了管路，又减少了故障点，直接插拔装卸，为操作、维护仪器带来便利。

进样系统

采用具有发明专利技术的连续流动进样方式,双蠕动泵进样大大提高了测试效率，是传统进样方式工作效率的三倍。测试一个样品三次数据仅需30秒

4．技术指标   

样品原子化

*原子化器:氢化法屏蔽式原子化器

*载气/屏蔽气:氩气

样品制备与导入

*蒸汽:采用新型断续流动无残留蒸气发生反应系统，反应效率更高

*氢化物发生器:采用高效涌流式两级化学气液反应分离装置，化学反应更完全，气液分离效果更佳，特别适合岩矿、土壤等复杂样品测定

*蠕动泵:6通道蠕动泵，带两个压力可调的压管夹,软件调速

*排气系统:具有压力自平衡式废液排除功能，无需额外的泵排废

光学系统

*光学设计:短焦距，非色散，一体化密闭光学设计

*双通道:双道两元素可同时测量

*光源:空芯阴极灯采用编码技术，仪器自动识别空芯阴极灯，并可监控空芯阴极灯的工作状态及使用寿命

*检测器:采用进口光电倍增管

*线性范围:大于三个数量级

元素检测性能

*检出限(D.L.):As、Se、Pb、Bi、Sb、Te、Sn＜ 0.01μg/L

Hg、Cd＜0.001μg/L

Ge＜0.05μg/L

Zn＜1.0μg/L

Au＜3.0μg/L

*精密度(RSD):≤0.7％.线性范围:大于三个数量级

数据处理系统：

*可随意脱机/连机切换工作.单/多窗口任意打开.单/多数据库任选.进一步提高测量准确度的管理样校正.无限制报告格式编排,测量数据都能切换到EXCEL进行修定.测量数据可通过局域网实现资源共享

5．标准配置

*主机1台

*高强度空心阴极灯2只

*氢化物屏蔽式原子化器 1套

上海美析仪器有限公司(以下简称美析)，是一家具有自主知识产权的高新技术企业，美析的创业理念“科技——因你改变”，并以此为企业宗旨，不断探究、果敢创新。特别是在分析测试仪器领域，不断开发出先进的产品，使美析成为优质仪器资源的供应者。

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美析非常重视人才的引进和培养，人的因素是一个企业可持续发展的核心因素，所以美析充分尊重每一位员工，做到真正的“共建平台，实现自我”。为此美析建立了强大的培训团队，对在职员工进行全方位的培训，帮助员工制定职业生涯规划，以期公司和员工共同发展。同时美析以“家庭、敬业、学习”的职业操守启迪着员工，每一个美析人都以饱满的热情和专业的技能完，美呈现每一台仪器、服务每一位客户。对人才的重视和尊重使公司的各个环节都充满着严谨和激情，全新的设计理念、对高精度高参数的苛刻要求、应用范围的持续延伸，所有这些都在我们的产品先进性上得到了完美呈现；从原材料的严格验收，到各工艺流程的标准流水线作业，再到质检部门的严格出厂检测，美析人对生产各环节的苛刻要求使得公司建立起一套完善的过程质量控制系统，并在仪器的质量上得到有力体现。也因此使我们的产品受到国内外用户的一致好评。

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