石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法在食品铅、镉中的应用效果对比研究

摘 要：目的：探讨石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法在食品中铅（Pb）、镉（Cd）中的应用效果。方法：选择谷类、蔬菜、海产品、饮品与乳制品5类常见食品（合计20种）作为对象，分别采用石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法测定不同食品中铅镉含量，并确定不同检测方法的最优参数，完成标准样品的测定。结果：石墨炉原子吸收法测定谷类、蔬菜、海产品食物中Pb、Cd值均低于电感耦合等离子体发射光谱法（P<0.05），而对于饮品、乳制品，两种方法的测定结果差异不大，无统计学意义（P>0.05）;石墨炉原子吸收测定中，校准曲线不含基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为83.3%～95.70%、74.7%～98.0%;校准曲线含有基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为80.64%～92.35%、75.71%～100.50%。电感耦合等离子体发射光谱法测定中，校准曲线不含基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为84.15%～96.30%、75.1%～96.5%;校准曲线含有基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为80.83%～92.41%、75.34%～100.80%。结论：石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法均能用于食品中Pb、Cd含量测定，且经过校准后，电感耦合等离子体发射光谱法测定准确性、精密度更高。

关键词：石墨炉原子吸收;电感耦合等离子体发射光谱法;铅;镉;应用效果

Comparative Study on the Application Effect of Graphite Furnace Atomic Absorption and Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry in Food Lead and Cadmium

ZHANG Lijun， ZHANG Liang， SONG Jiale

（Clinical Laboratory of Health， Lacey Had Center for Disease Control and Prevention， Laixi 266600， China）

Abstract： Objective： To investigate the application effect of graphite furnace atomic absorption and inductively coupled plasma emission spectrometry in lead （Pb） and cadmium （Cd） in food. Method： Five common foods （22 types in total） of cereals， vegetables， seafood， beverages and dairy products were selected as the objects， and the lead and cadmium contents in different foods were determined by graphite furnace atomic absorption and inductively coupled plasma emission spectrometry respectively， and determine the optimal parameters of different detection methods to complete the determination of standard samples. Result： The Pb and Cd values in cereals， vegetables and seafood determined by graphite furnace atomic absorption spectrometry were lower than those by inductively coupled plasma emission spectrometry （P<0.05）， while for beverages and dairy products， there was little difference between the two methods， it has no statistical significance （P>0.05）; in graphite furnace atomic absorption measurement， when the calibration curve did not contain matrix， the recovery rates of Pb and Cd in food samples were 83.3%～95.70% and 74.7%～98.0%，respectively; When the calibration curve contained the matrix， the recoveries of Pb and Cd in food samples were 80.64%～92.35% and 75.71%～100.50%， respectively. In the determination of inductively coupled plasma emission spectrometry， when the calibration curve did not contain matrix， the recovery rates of Pb and Cd in food samples were 84.15%～96.30% and 75.1%～96.5%， respectively; When the calibration curve contained the matrix， the recoveries of Pb and Cd in food samples were 80.83%～92.41% and 75.34%～100.80%， respectively.Conclusion： Both graphite furnace atomic absorption and inductively coupled plasma emission spectrometry can be used for the determination of Pb and Cd content in food， and after calibration， inductively coupled plasma emission spectrometry has higher accuracy and precision.

Keywords： graphite furnace atomic absorption; inductively coupled plasma emission spectrometry; lead; cadmium; application effect

重金属元素广泛存在于食品与食品加工过程中，多数重金属对人体具有毒害作用，且在人体内长时间累积、长期摄入等，会危害危害身体健康，增加疾病发生率[1]。铅（Pb）、镉（Cd）均为食品中存在的主要重金属元素，在人体内大量蓄积能引起呼吸系统、消化系统及神经系统等多种器官与组织损伤。随着人们对食品安全的重视，再加上仪器分析领域的进步，石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法开始用于食品检测中，不同方法各有优缺点，但是食品检测中选择何种方法缺乏统一的标准[2]。本研究以谷类、蔬菜、海产品、饮品与乳制品5类常见食品（合计20种）作为对象，探讨石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法在食品中Pb、Cd中的应用效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选择谷类、蔬菜、海产品、饮品与乳制品5类常见食品（合计20种）作为检测对象。其中，谷类包括大豆、小麦、水稻等;蔬菜包括茄子、西蓝花、菠菜等;海产品包括鲤鱼、带鱼、龙虾、贝类等;饮品包括茶叶;乳制品包括鲜奶、酸奶。铅标准溶液，购自中国计量科学研究院;硝酸，购自美国默克公司;实验用水为一级水。

1.2 仪器与设备

Nexion 350x电感耦合等离子体质谱仪，美国铂金埃尔默仪器上海有限公司;微波消解仪，型号：ETHOS-One，意大利迈尔斯通公司;原子吸收光谱仪，型号：ZEEnit700P，德国耶拿分析仪股份公司;电子天平，型号：BSA124-CW，德国赛多利斯科学（北京）有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样本处理

所有食品样本处理完毕后，精确称取0.5 g左右，并置入聚四氟乙烯的消毒罐中，向罐中加入HNO3 6 mL和H2O2 1 mL，静置1 h，完成样本的充分浸泡。密封消解罐，并置于消解仪中完成微波消解，设定仪器参数为功率1 000 W、10 min将温度升高为190 ℃，190 ℃下保持30 min，通风后降温到45 ℃。待上述操作完毕后，将其转移到烧杯中，在温度为120 ℃电热板上，蒸发掉多余的酸。待样品挥发到体积为2 mL时，加入超纯水10 mL，样品再次挥发到体积为2 mL时停止，采用去离子水定容到50 mL，并上机测定。

1.3.2 仪器条件

待上述标本处理完毕后，采用石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法进行测定。石墨炉原子吸收设定参数为工作灯电流2.0 mA、预热灯电流2.0 mA、光谱宽带0.4 nm、负高压300 V、原子化器位置0.1 mm、波长228.8 nm、积分时间3.0 s、滤波系数0.1。石墨炉原子吸收升温程序测定参数为120 ℃下升温10 s，保持10 s;500 ℃下升温10 s、保持10 s;1 700 ℃下保持3 s，实现原子化;1 800 ℃下升温1 s，保持2 s。电感耦合等离子体发射光谱法测定参数为测试真空度0.000 000 5 mbar、排风0.4 mbar左右、氩气采用减压阀0.6 MPa、氦气采用减压阀0.15 MPa、涡轮分子泵速1 000 Hz，等离子体废气0.4～0.6 mbar，随机背景<1 cps。

1.3.3 统计分析

采用SPSS24.0软件处理，计数资料行χ2检验，采用n（%）表示，计量资料行t检验，采用（x±s）表示，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 两种检测方法的测定结果

采用两种方法完成5类食品中铅、镉含量测定，结果表明，石墨炉原子吸收法测定谷类、蔬菜、海产品食物中Pb、Cd值均低于电感耦合等离子体发射光谱法（P<0.05）。对于饮品、乳制品，两种方法的测定结果差异不大，无统计学意义（P>0.05）;5类食品中海产品中Pb、Cd含量最高，见表1。

2.2 两种检测方法精密度评价

对5类20种食物均完成Pb及Cd水平测定后，为了降低人为因素或测量产生的误差，将采集的标本稀释成6种不同浓度，分别采用石墨炉原子吸收法和电感耦合等离子体发射光谱法进行测定，对测定结果进行比较分析，并获得RSD值。结果表明，石墨炉原子吸收Pb、Cd测定时RSD值低于电感耦合等离子体发射广谱法（P<0.05），见表2。

2.3 两种检测方法测定结果差值比较

石墨炉原子吸收测定中，校准曲线不含基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为83.3%～95.70%、74.7%～98.0%;校准曲线含有基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为80.64%～92.35%、75.71%～100.50%。由此看出，该测定方法基体改进使用得当，能掩蔽基体对测定结果的干扰，影响测定精度;电感耦合等离子体发射光谱法测定时校准曲线不含基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为84.15%～96.30%、75.1%～96.5%;校准曲线含有基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为80.83%～92.41%、75.34%～100.80%，该方法测定时结果干扰明显，能及时发现测定时存在问题，见表3。

3 结论与讨论

粮食安全关系国计民生，粮食安全在国家安全体系中具有重要的作用，且是当前研究的热点[3]。本研究中，主要以常食用的食品作为对象，并分别使用石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法完成Pb、Cd含量测定。结果表明，石墨炉原子吸收法测定谷类、蔬菜、海产品食物中Pb、Cd值均低于电感耦合等离子体发射光谱法（P<0.05），而对于饮品、乳制品，两种方法的测定结果差异不大，无统计学意义（P>0.05）;5类食品中海产品中Pb、Cd含量最高（P<0.05）。

从本研究结果看出，电感耦合等离子体发射广谱法用于食品中Pb、Cd检测具有较高的回收率。使用石墨炉原子吸收法对食品中的重金属进行测定时，主要影响因子是石墨炉升温程序中灰化温度与原子化温度，其能影响测定的准确度。灰化温度过低会造成样品中有机物分解不彻底，干扰测定结果;灰化温度过高会造成样品重金属元素挥发，使测定结果偏低[4]。原子化温度则能影响金属元素转化为测定时的基态原子，温度过低转化不充分，过高会造成损耗，影响测定结果。

电感耦合等离子体发射光谱法测定时，采用静态非线性背景校正法能很好地扣除背景干扰，测定精度和准确性更高[5]。本研究中，石墨炉原子吸收测定时校准曲线含有基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为80.64%～92.35%、75.71%～100.50%。电感耦合等离子体发射光谱法校准曲线含有基体时食品标本Pb、Cd回收率分别为80.83%～92.41%、75.34%～100.80%，从本研究结果看出，石墨炉原子吸收和电感耦合等离子体发射光谱法均能完成食品中Pb、Cd含量测定，且后者测定精度、准确度更高。

参考文献

[1]魏竞智，郭磊磊，李徐凤.石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中铅和镉的方法比较[J].中国卫生检验杂志，2020，30（7）：797-801.

[2]王永姣，党欣，刘越，等.石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法测定香辛料中的铅[J].食品安全质量检测学报，2021，12（6）：2252-2257.

[3]杨晓忱.石墨炉原子吸收光谱法及电感耦合等离子体质谱法测定大米粉中镉含量[J].中国食品添加剂，2021，32（7）：114-121.

[4]武静文.利用电感耦合等离子体原子发射光谱法检测塑料类输液容器中多种金属元素与离子的可行性研究[J].中国塑料，2020，34（9）：73-79.

[5]贾国雁，张海洋，王志毅，等.应用电感耦合等离子体质谱仪、石墨炉原子吸收光谱仪对纸样中铅、铬、镍、镉元素的检测对比分析[J].造纸化学品，2020，32（3）：20-22.