流动注射测试皮蛋中的铅含量

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本文作者：张宏康 王中瑗 方宏达 Gauri S. MITTAL 单位：仲恺农业工程学院轻工食品学院 国家海洋局南海环境监测中心 圭尔夫大学

皮蛋也称松花蛋，是我国的一种传统食品，以其风味独特、口感好、保存期长等诸多优点而受到消费者青睐[1-2]。但近年媒体不断报道，在重金属类食品污染名单中，易造成铅污染的皮蛋尤为严重，其中铅平均含量超过国家标准限量值的1.2～8.0倍[3]。一些小作坊式的企业依然采用传统工艺生产皮蛋，在腌制液中加入一定量的PbO(0.2%～0.4%)[2]。这是导致皮蛋中铅含量过高的主要原因。经常食用含铅量高的产品，会引起慢性积累性中毒，对人体的神经系统、免疫系统、肾脏等产生危害，特别对儿童的认知和行为功能有一定的影响。因此，检测食品中的铅含量是否符合国家标准直接关系着人体健康。国家标准规定的测定食品中铅的测定方法有石墨炉原子吸收光谱法、氢化物原子荧光光谱法、火焰原子吸收光谱法(flameatomicabsorptionspectrometry，FAAS)、二硫腙比色法、单扫描极谱法，其他分析方法还有电化学分析法等，这些方法各有优缺点[4-12]。近年来，流动注射分析技术与火焰原子吸收光谱法联用被认为是代替传统石墨炉原子吸收光谱法最有效的方法[13]。流动注射(flowinjection，FI)在线分离富集不仅大大降低了分析方法的检出限，提高了分析速度，同时，使样品分析更加自动化和微型化[14-19]。编结反应器(knottedreactor，KR)在线富集使流动注射分析(flowin-jectionanalysis，FIA)技术更加简便、快捷、环保，而且KR反压小，使用寿命几乎无限长[13-16]。但是，KR的吸附效率低，浓集系数小。传统方法没有剩余样品溶液排空步骤，残留的样品溶液又混合在下一个样品进入KR在线富集。因此，在检测过程中，如果前一个样品溶液浓度远大于后一个样品溶液浓度时，这将会造成较大污染，从而导致大的偏差。吸力洗脱法不仅从洗脱原理入手，大大提高了浓集系数，同时，增加了剩余样品溶液排空步骤，保证了每次实验的准确性和可靠性。本实验采用流动注射在线预富集和FAAS联用测定皮蛋中的铅，拟建立测定皮蛋中痕量铅的吸力洗脱新方法。

1材料与方法

1.1材料与试剂皮蛋市售；硝酸、盐酸、双氧水和8-羟基喹啉(均为分析纯)国药集团化学试剂有限公司；乙醇(分析纯)上海和逸化学试剂有限公司；正丁醇、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)和乙二胺二硫代氨基甲酸铵(APDC)(均为分析纯)中国上海试剂三厂；丁二酮肟(分析纯)中国西安化学试剂厂；三乙醇胺(TEA)和抗坏血酸(分析纯)上海润捷化学试剂有限公司；邻二氮杂菲、锌试剂和双硫腙(分析纯)上海三爱思试剂有限公司，现用现配；水为二次亚沸蒸馏水。Pb2+标准工作溶液分别由1000mg/L的标液逐级稀释而成。

1.2仪器与设备3510型原子吸收光谱仪中国安捷伦科技上海有限公司；FIA-3110型流动注射分析仪、KR(用内径0.5mm，外径1.0mm聚四氟乙烯管编结而成)北京吉天仪器有限公司；MDS-6型非脉冲式温度压力双重控制微波消解/萃取仪上海新仪微波化学科技有限公司；ECH-1型电子控温加热板上海微波化学科技有限公司；pHS-25型pH计上海雷磁仪器厂。

1.3方法

1.3.1流路图第1步：进样(图1a)：泵1关，泵2泵速为6.0mL/min，时间为60s；第2步：排空准备(图1a)：泵1和泵2关，将输送铅溶液和络合剂溶液的管子从瓶中取出，时间为2s；第3步：洗脱并检测(图1b)：泵1逆向旋转，泵速为7.2mL/min，泵2泵速10.4mL/min，时间为25s，检测的同时通过泵2的旋转将管路中剩余的样品溶液和络合剂溶液排空。整个分析时间总共87s，测样频率为41h-1。

1.3.2原子吸收分析条件铅测定波长为283.3nm；乙炔流速1.5L/min；空气流速7.0L/min；狭缝宽度为0.2nm；样品的提升速率为10.0mL/min；读数方式为连续，读数间隔为0.5s。

2结果与分析

2.1络合剂种类以及质量浓度的影响考察不同种类络合剂对铅的络合效果的影响结果，表明APDC络合效果好于DDTC、邻菲咯啉、铅试剂、丁二酮肟、8-羟基喹啉、双硫腙，所以选择APDC作为铅的络合剂。如图2所示，络合剂质量浓度太低时，元素无法络合完全；太高时，过量的络合剂与金属配合物竞争吸附KR内壁的吸附活性位点，影响了配合物Pb-APDC的有效吸附。本实验选用0.80g/L的APDC溶液作为铅溶液的络合剂。

2.2体系pH值的影响首先固定铅溶液的酸度分别为pH1.0、2.0、3.0，向APDC溶液中加入10g/100mL氢氧化钠溶液，用pH计调节APDC溶液的pH值分别为7.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0，分别和不同pH值的金属离子溶液在线络合。结果如图3所示，本实验选择铅溶液pH值为1.0，APDC溶液pH值为10.0。

2.3样品进样时间和流速的影响实验表明，在保持进样流速一定的情况下，吸光度随着富集时间的增加而增加，且线性良好。这表明KR的吸附始终没有饱和，其吸附容量非常大，因此可以通过延长富集时间来提高样品的检出限和浓集系数。当样品质量浓度为500μg/L时，保持进样体积6.0mL，样品进样流速越低，进样时间越长，吸收信号值越大。实验选择进样流速为6.0mL/min，进样时间为60s。

2.4洗脱流速的选择实验表明，洗脱流速在1.6～6.4mL/min之间时，吸收信号峰高线性增长，而在6.4～10.4mL/min之间时有一平台期。原因可能是随着洗脱流速的增加，单位时间内进入火焰原子吸收的被测金属元素的总量增加，火焰中被测元素的原子的密度增加，因此得到的吸光度增加。但是火焰中原子的密度仅在一定范围内随进样速率的提高而增加，过度提高进样速率可能降低雾化效率和火焰温度而不利于原子化。吸力洗脱需要蠕动泵的逆向旋转来实现，所以实验中选择7.2mL/min的洗脱流速。

2.5流动注射吸力洗脱方法FI吸力洗脱法是指在洗脱过程中依靠蠕动泵的吸力实现洗脱。在选定的工作条件下，测定500μg/L的铅，吸力洗脱和推力洗脱结果如图4所示，吸力洗脱法得到的吸收信号峰尖锐，峰值大；而推力洗脱法得到的峰平缓，峰值小。本方法在第2步就将络合剂和样品的管子取出，在第3步，洗脱的同时泵2也在旋转，那么管路中剩余的络合剂溶液和样品溶液就被排空，保证了每次实验的准确性。

2.6吸力洗脱法的分析特征量在选定的工作条件下，吸力洗脱法测定铅溶液的标准曲线如表1所示，而火焰原子吸收直接测定铅溶液的标准曲线为：A＝0.0681C＋0.0014，而R2＝0.9994，两者斜率相除(即0.7874除以0.0681)得到铅的浓集系数(enrichmentfactor，EF)为11.6；同理得到传统洗脱法的铅的EF为3.7。对含量均为500μg/L铅溶液，连续测定11次测定相对标准偏差。在选定的工作条件下，平行测定空白溶液13次，以其结果的3倍标准偏差(3σ)所对应的质量浓度作为检出限。FI在线吸力洗脱方法与传统洗脱方法的比较如表1所示。

2.7分析应用

2.7.1皮蛋样品处理样品采集：随机购买市场上的2个不同品牌的皮蛋各10枚。蛋清处理：用食品搅拌器将不同品牌的10枚皮蛋的蛋清分2次打碎，分别用干净玻璃棒搅拌均匀，用电子天平分别称取2份2.5g左右的皮蛋蛋清样品，记录其准确质量，放入聚四氟乙烯消解罐中，分别加入5.0mL浓硝酸，放入微波消解仪中，400W、4min，600W、4min，800W、14min，600W、10min，用电子控温板赶酸，140℃、2h，蒸馏水稀释到10mL，用盐酸调节pH值为1.0。同时做空白实验。蛋黄的处理：消解液为3.0mL浓硝酸，1.0mL正丁醇，2.0mL双氧水，其他同蛋清的处理。

2.7.2样品测定结果考察不同浓度的抗坏血酸，邻菲咯啉和TEA的掩蔽效果结果发现，TEA的掩蔽效果优于抗坏血酸和邻菲咯啉。TEA加入量为0.1‰。皮蛋中铅的测定结果如表2所示。国家规定传统工艺生产溏心皮蛋中铅的允许含量为“≤2.0mg/kg”，其他工艺生产溏心皮蛋中铅的允许含量为：“≤0.5mg/kg”(以Pb计)”。本次测量结果显示没有超过国家规定的传统工艺生产溏心皮蛋中铅的允许含量。

3结论

本实验建立了一种FI与FAAS联用测定皮蛋中痕量铅的吸力洗脱新方法。洗脱过程依靠蠕动泵的吸力而不是推力实现洗脱剂的输送，明显降低了被分析物在洗脱过程中的分散，提高了原子吸收信号峰值和浓集系数，增加了剩余样品溶液排空步骤，保证了每次实验的准确性和重复性，对样品的准确测定有着重要意义。进样流速6.0mL/min、进样时间60s，测定500μg/L的铅，EF由传统方法的3.7提高到11.6；检出限(3σ)为3.91μg/L；测样频率为41h-1；相对标准偏差(RSD，n=11)为1.8%。以0.1‰的三乙醇胺为掩蔽剂，铅在皮蛋中的回收率为97.0%～99.5%。