不同消化方式测定大米与面粉中镉和砷的研究

Vol󰀁27,No󰀁1,pp177󰀂179

January,2007󰀁

不同消化方式测定大米与面粉中镉和砷的研究

陈国友

农业部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨),黑龙江省农业科学院谷物品质研究中心,黑龙江哈尔滨󰀁150086

摘󰀁要󰀁通过电热板直接消化法和微波消解法两种消化方式测定大米和面粉中的镉和砷,掌握两种样品前处理方式的特点,通过试验过程中的现象和上机后测定的试验结果数据,分析不同消化方式的优缺点,找出

最佳的试验条件与方法;针对微波消解法出现的试验失败的现象及结果,提出了两种合理、可行的成功试验改进方案,并探讨性的分析试验失败的可能原因,从而完善两种消化方式对镉和砷的测定。关键词󰀁消化方式;大米;面粉;镉;砷中图分类号:O657󰀁3󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1000󰀂0593(2007)01󰀂0177󰀂03

(4)电子控温加热板(上海);

引󰀁言

󰀁󰀁大米和面粉是人们生活中的重要食品,它们的卫生质量

直接关系着人们的身体健康[1]。对人体能够产生严重危害的重金属[2]󰀂󰀂󰀂镉和砷是大米和面粉中理化分析的主要指标,目前,这两类食品仍有超标现象。有害元素镉和砷的分析测定[3],现行较为先进、适用的实验方法主要采用石墨炉原子吸收法和氢化物发生原子荧光法[4󰀂7],镉(GB/T5009󰀁15-2003)、砷(GB/T5009󰀁11-2003),国家标准均把他们列为第一法,本试验是采用这两种测定方法;样品的前处理方式国家标准内列举了几种经常、普遍运用的,其中包括湿式直接消化法和微波消解法两种[8󰀂11]。虽然国家标准简单介绍了这两种消化方式,但是针对大米和面粉这两类食品具体、详细的样品前处理方式却没有整体说明,致使试验出现的最终结果让分析者则难以保证准确无误,给分析人员带来了很大难度,所以研究并探讨出最佳、合理、细致的样品前处理方式和试验条件是本文所关注的。且对本试验进行中出现的具体失败问题提出两种成功的解决方案,并对失败试验产生的可能原因进行探讨性的研究分析。

(5)高压密闭微波化学工作站(美国CEM公司MARSXSystem);

(6)原子荧光分光光度计(北京海光AFS󰀂230E);

(7)石墨炉原子吸收光谱仪:(美国P󰀂E公司AA󰀂300)。1󰀁2󰀁试剂

(1)硝酸(G󰀁R);

(2)高氯酸(A󰀁R);(3)硼氢化钾(G󰀁R);(4)氢氧化钾(G󰀁R);

(5)硫脲(A󰀁R)作还原剂;(6)硝酸镁(G󰀁R)作基体改进剂;(7)硝酸钯(G󰀁R)作基体改进剂。

1󰀁3󰀁样品的处理与测定

(1)电热板直接消化法:准确称取大米1󰀁5000g、面粉2󰀁0000g分别于锥形瓶中,加盖小漏斗,各瓶中加入硝酸高氯酸混合消化液(5+1)15󰀁0mL放在电热板上浸泡过夜,次日消化。低温消化至白烟将尽,剩余约2󰀁5mL酸时,取下,冷却,转移至50mL样品瓶中,为待测液。同时做试剂空白、加标回收试验、参比样品及标准物质。

(2)微波消解法:另准确称取大米0󰀁7500g、面粉1󰀁0000g分别于微波消解管中,各管中加入硝酸溶液(1+1)10󰀁0mL,密闭,固定于消解架上,放在微波化学工作站内的样品盘上,设定好消解程序开始自动消化,约30min后,炉腔内温度冷却至室温,取出样品消解管,转移定容到25mL样品瓶中,为待测液,同时做试剂空白、加标回收试验、参比样品及标准物质。

1󰀁试验部分

1󰀁1󰀁仪器

(1)分析天平(万分之一,梅特勒公司);

(2)超纯水器:(美国Humanup900);(3)可调式电热板(北京);

󰀁收稿日期:2005󰀂08󰀂11,修订日期:2005󰀂11󰀂02

󰀁基金项目:黑龙江省青年科学技术专项资金项目(QC05C68)资助

󰀁作者简介:陈国友,1970年生,黑龙江省农业科学院谷物研究中心助理研究员󰀁󰀁󰀁e󰀂mail:chengy0708@163.com178光谱学与光谱分析󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第27卷

(3)采用石墨炉原子吸收法分别测定上述(1)法和(2)法中得到的样品消化液,利用硝酸镁溶液(0󰀁1%)和硝酸钯溶液(0󰀁1%)两种基体改进剂测定大米和面粉中的镉。仪器条件及结果数据如表1和表2。

󰀁󰀁(4)采用氢化物发生原子荧光法分别测定上述(1)法和(2)法中得到的样品消化液,利用硫脲溶液(50g L-1)还原样品消化液,之后,测定大米和面粉中的总砷,仪器条件及结果数据如表3和表4所示。

Table1󰀁Workingconditionsoftheinstrument

波长/nm228󰀁8

狭缝/nm0󰀁70

灯电流/mA

10

背景校正氘灯

读数时间/s

3

读数方式峰面积

干燥温度/!

140

灰化温度/!

560

原子化温度/!

1650

Table2󰀁Dataofexperimentresult

消化方式电热板直接消化法微波消解法

大米含量/(mg kg-1)

0󰀁0040󰀁0070󰀁0050󰀁004

面粉含量/(mg kg-1)

0󰀁0140󰀁0150󰀁0140󰀁014

大米加标量/(mg kg-1)

0󰀁0500󰀁1000󰀁0500󰀁100

面粉加标量/(mg kg-1)

0󰀁0500󰀁1000󰀁0500󰀁100

大米测定总值/(mg kg-1)

0󰀁0490󰀁1160󰀁0580󰀁114

面粉测定总值/(mg kg-1)

0󰀁0680󰀁1030󰀁0640󰀁110

大米回收率/%87110107109

面粉回收率/%1078910096

小麦粉标准物质(0󰀁031∀0󰀁002)

0󰀁0310󰀁0290󰀁0290󰀁030

小麦粉参比样(0󰀁039∀0󰀁003)

0󰀁0400󰀁0420󰀁0370󰀁039

Table3󰀁Workingconditionsoftheinstrument

负高压/T320

加热温度/!200

灯电流/mA50

载气流量/(mL min-1)

500

屏蔽气流量/(mL min-1)

1000

观测高度/mm

8

测量方法标准曲线法

读数方式峰面积

读数时间

/s

11

延迟时间

/s

1

Table4󰀁Dataofexperimentresult

消化方式电热板直接消化法微波消解法

大米含量/(mg kg-1)

0󰀁1370󰀁1340󰀁0540󰀁062

面粉含量/(mg kg-1)

0󰀁0020󰀁0020󰀁0010󰀁001

大米加标量/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁2500󰀁1250󰀁250

面粉加标量

/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁2500󰀁1250󰀁250

大米测定总值/(mg kg-1)

0󰀁2750󰀁3640󰀁0820󰀁107

面粉测定总值/(mg kg-1)

0󰀁1300󰀁2510󰀁0440󰀁070

大米回收率/%114916120

面粉回收率/%1021003428

小麦粉标准物质(0󰀁22∀0󰀁02)

0󰀁2260󰀁2210󰀁0590󰀁077

小麦粉参比样(0󰀁080∀0󰀁010)

0󰀁0890󰀁0870󰀁0370󰀁039

2󰀁结果与讨论

󰀁󰀁(1)电热板直接消化法和微波消解法两种样品消化方式测定大米和面粉中的镉,都得到了较满意的试验结果,完全可以被广大分析人员所采纳,两种前处理方法比较起来,似乎微波消解法更先进,测定的结果更准确,较适用于试验技术研究,但消化液的酸浓度不宜过高,对石墨管的使用寿命影响较大;而电热板直接消化法虽不如微波消解法精准,但适用性强,易操作,尤其是分析大批量样品。

(2)电热板直接消化法测定大米和面粉中的总砷同测定镉一样也得到了较满意的试验结果,完全可以被广大分析界人士所采纳,测定结果准确、实用,但砷属于易挥发元素,样品消化过程中应控制好试验温度;而微波消解法测定大米

和面粉中的总砷在试验过程中却出现了意想不到的现象:分取一定体积的微波样品消化液,加入一定量的硫脲溶液预还原,几分钟后,所有的样液里开始出现沉淀,一刻钟后均产生大量的白色固体沉淀,样液内并伴有气泡上升,生成了某气体,感觉到试验即将失败,上机测定,结果数据显示,果然如此,由表4微波消解法结果数据所验证。

(3)针对失败试验所出现的现象,对该试验进行改进,作进一步研究探讨。

方案A:分取一定量的所有微波样品消解液,转入锥形瓶中,加入一定量的硝酸高氯酸混合消化液(5+1),放在电热板上同电热板直接消化法处理消解液。之后,转移,洗涤,加入适量的硫脲还原剂,定容,预还原后,上机测定,结果如表5。

Table5󰀁Dataofexperimentresult

大米含量

方案

/(mg kg-1)

0󰀁1330󰀁130

面粉含量/(mg kg-1)

0󰀁0020󰀁001

大米加标量/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁250

面粉加标量/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁250

大米测定总值/(mg kg-1)

0󰀁2640󰀁378

面粉测定总值/(mg kg-1)

0󰀁1290󰀁247

大米回收率/%10699

面粉回收率/%10298

小麦粉标准物质(0󰀁22∀0󰀁02)

0󰀁2150󰀁211

小麦粉参比样(0󰀁080∀0󰀁010)

0󰀁0810󰀁077

A

第1期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁光谱学与光谱分析󰀁󰀁方案B:按微波消解法另行处理一份样品,在转移定容前,把样品微波消化管放在电子控温加热板上低温加热,赶酸,待样品消解液剩余体积约为2󰀁5mL时取下,冷却转移,

Table6󰀁Dataofexperimentresult

方案

大米含量/(mg kg-1)

0󰀁1310󰀁127

面粉含量/(mg kg-1)

0󰀁0010󰀁001

大米加标量/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁250

面粉加标量/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁250

大米测定总值/(mg kg-1)

0󰀁2570󰀁371

面粉测定总值/(mg kg-1)

0󰀁1250󰀁244

大米回收率/%10297

面粉回收率/%9997

小麦粉标准物质(0󰀁22∀0󰀁02)

0󰀁2130󰀁216

小麦粉参比样(0󰀁080∀0󰀁010)

0󰀁0870󰀁076

179

加入适量硫脲还原剂,定容,预还原后,上机测定,结果如

表6。

B

3󰀁结󰀁论

󰀁󰀁(1)电热板直接消解法测定样品中的镉和砷需控制好消化温度,消化终点,剩余酸量;基体改进剂的选择;酸(消化液)碱(硼氢化钾溶液)浓度的匹配。

(2)微波消解法测定样品中的镉和砷主要注意消解液酸浓度不宜过高,否则石墨管的使用寿命会大大降低,并产生记忆效应;与硼氢化钾溶液反应激烈会使测定结果严重偏

参

考

低,造成原子仪器内进入液体而损坏。

(3)微波消解法测定样品中的砷,试验所产生沉淀和气体而导致实验失败,通过上述采取的两种方案和查阅相关资料分析,可能原因:(1)微波消解液中硝酸的浓度太高,接近20%,被测元素生成的砷化氢迅速跑掉而测不到。(2)在高浓度硝酸条件下消解液与还原剂硫脲发生了化学反应,而产生沉淀,并伴有气体产生,酸被消耗,砷不能被测得。具体原因还需进一步探讨、研究。文

献

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StudyonDeterminingCadmiumandArsenicinRiceandFlourbyDifferentDigestionManner

CHENGuo󰀂you

CornQualityStudyCenterofAgricultureScienceAcademyofHeilongjiangProvince,Harbin󰀁150086,China

Abstract󰀁Cadmiumandarsenicinriceandflourwasdeterminedbymicrowaredigestionanddirectdigestionwithelectrothermalboard.Masteringthecharactersofthepre󰀂disposalmodeforthesesamples,anddependingonthephenomenaduringtheexperi󰀂mentandtheresultsdeterminedbythemachine,theauthorscananalysethemeritanddisadvantageofthedifferentdigestionmodetofindoutthemostexcellentconditionsandmethodsforexperiment,thengiveoutreasonableandapplicablemethodbasedonunsuccessfulexperiments,analysethereasonsforunsuccessfulexperiments,andperfecttwodigestionmethodswhichtheau󰀂thorsusedtodeterminecadmiumandarsenic.

Keywords󰀁Digestionmode;Rice;Flour;Cadmium;Arsenic

(ReceivedAug.11,2005;acceptedNov.2,2005)󰀁󰀁