微波消解—石墨炉原子吸收法测定猪肉中铜锌的方法研究

　　摘要：建立微波消解-石墨炉原子吸收法测定猪肉中铜锌元素的方法。优化微波消解条件和石墨炉原子吸收测定条件，方法测定具有良好的线性关系（R2≥0.9990），铜检出限为4.0ng/mL，锌检出限为1.0ng/mL，并且加标回收率在90%-110%之间，精密度小于0.1%。本方法具有快速、准确、可靠、灵敏度高等优点。 
　　我国的猪肉产量已位居世界第一，几乎占到世界总产量的一半。但是由于我国养猪业猪肉产品卫生质量低，饲料中激素、重金属泛滥且不时出现违法添加瘦肉精等现象，已严重影响我国猪肉安全及出口量。[1]自Braude（1945）发现日粮中添加高剂量铜（125-250mg/kg）可明显提高猪的生产性能之后，高铜添加剂在生产上得到了广泛应用。但在现实饲料生产销售过程中，一些不法生产商和养殖户，为达到快速生长效果，谋求市场空间及高额利润，大剂量使用微量元素。例如，由于刚刚断奶进食饲料的小猪很容易腹泻，养殖户发现，添加一定的锌元素，就可以有效地减少小猪腹泻。而且从生理表现上来看，高铜高锌的饲料，会刺激猪体内的微生物的生长和脂肪酶的分泌，使得猪更多地进食，加速了生长，饲料利用率也相对提高[2]，却不知饲料中过量添加的微量元素，积聚在动物体内，通过其产品传递给人类而影响人类健康。 
　　有关猪肉的元素检测已有大量报道，但都主要集中于有害元素的研究，因此，加强猪肉中铜锌含量检测技术的研究，是具有现实而深远的意义的。微波消解-石墨炉原子吸收法是现行、快速、准确的痕量元素检测法，本试验采用微波消解-石墨炉原子吸收法对猪肉中铜锌含量进行了系统分析。 
　　1 材料与方法 
　　1.1 试剂与仪器 
　　硝酸：优级纯，北京化学试剂厂；30% 过氧化氢：优级纯，北京化学试剂厂；0.5% 硝酸（体积比）：量取5mL硝酸加入100mL水中，稀释至1000mL；天平：感量0.01mg。（瑞士梅特勒）；高压微波消解仪：美国 CEM MARS 5，配备Omni型高压消解罐；超纯水：Millipore Q-Element型号纯水机；石墨炉原子吸收仪：德国耶拿Zeenit650。 
　　1.2 样品的制备 
　　取猪肉样品，按四分法切分好后，用食品粉碎机打成匀浆，储存于样品袋中，保存备用[3]。 
　　1.3 实验方法 
　　称取1.0g（精确至0.0002g）制备好的样品于聚四氟乙烯杯中，加入4mL硝酸，2mL过氧化氢，4mL超纯水，空白试验为加入4mL硝酸，2mL过氧化氢，4mL超纯水。上罐，装入微波消解仪进行消解。消解完成后，将样液倒入25mL容量瓶中，然后用0.5%硝酸分三次冲洗聚四氟乙烯杯内壁并入25mL容量瓶中，稀释至刻度。采取石墨炉原子吸收法对样液进行测定定量。 
　　2 结果与分析 
　　2.1 微波消解程序的优化 
　　本实验采取的是三步升温法，平稳上升内罐压力。通过研究不同的微波温度和控温时间对样品消解的影响，观察样品是否消解完全，样液是否澄清，并测定Cu、Zn的回收率和精密度（表2），确定表1的消解程序最为理想。 
　　2.2 石墨炉原子吸收升温程序的优化 
　　通常升温程序包括以下几个阶段：干燥、灰化、原子化、除残。干燥阶段的作用是要去除样品中的溶剂。干燥温度的选择应该略高于溶剂的沸点。蒸发要快，但不能太快，以避免溶剂的溅射，否则会使重现性变差。以铜为例，通过实验发现，干燥阶段起始温度75℃，终止温度105℃时，吸光度最大。干燥时间取决于温度和样品体积。灰化阶段的优化，要考虑以下两个相矛盾的条件：充分高的温度和充分长的时间有利于完全去除样品基体中可能存在的干扰。足够低的温度和足够短的时间可以确保待测物在灰化阶段没有损失。经过实验，测铜时，灰化温度900℃保持时间在20s时吸光度最大，保持时间缩短会导致样品中的铜没有被释放出来，保持时间延长会导致样品中的铜提前挥发掉。原子化阶段是核心部分，它直接决定了石墨炉原子吸收法的灵敏度和结果的稳定性，该阶段应该选择高升温速率进行原子化，以获得最大的基态原子密度[4]。比如测铜时，原子化温度为2100℃时吸光度最大，表明2100℃是原子化的最佳条件。另外，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。[5] 
　　经过多次实验，确定石墨炉原子吸收法测定铜、锌最佳的升温程序，见表3。 
　　2.3 标准曲线的绘制 
　　石墨炉原子吸收经自动进样器分别吸取铜、锌标液，自动稀释成0，10，20，30，40，50ng/mL的系列浓度，分别以铜、锌的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制成标准曲线，见表4。 
　　2.4 样品测定 
　　取同一样品进行6平行处理，在标准曲线测定完成后，进行测定，待测样液中铜的含量分别是2.4、2.8、 3.5、2.5、3.7、3.0ng/mL，锌的含量分别是246、254、252、248、258、250ng/mL，按公式：X=样液中铜/锌的含量×定容体积/（称样量×1000）进行计算，经计算后得出猪肉中铜的含量是0.12、0.14、0.18、0.12、0.18、 0.15mg/kg，锌的含量是12.3、12.7、12.6、12.4、12.9、12.5mg/kg。 
　　2.5 回收率、检出限、精密度 
　　2.5.1 检出限 
　　本实验测定11个空白消解液，计算出方法的检出限，铜为4ng/mL，锌为1.0ng/mL，均能满足检测需求。 
　　2.5.2 加标回收率及精密度 
　　为进一步验证本方法的稳定性可靠性，本实验通过对高、低含量添加水平进行测试并计算其回收率（表5），2种元素的加标回收率均在90%～110%之间。用6次平行样品结果计算RSD，其结果均小于0.1%，由此可见，该检测方法稳定可靠。 
　　3 结语 
　　本实验通过对样品前处理、微波消解条件、石墨炉检测条件、方法学指标的全面考察，建立了一套灵敏、可靠的微波消解-石墨炉原子吸收法测定猪肉中元素铜、锌的检测方法。本实验微波消解方法简单，时间短，样液消解完全，试剂空白低且处理过程不易受外界污染；石墨炉原子吸收法测定元素选择性强，灵敏度高，检出限和精密度均能满足实验要求。 
　　参考文献 
　　[1]杨慧，张帆.肉与肉制品安全问题及应对措施.肉类研究[J]，2009.12：8. 
　　[2]孙延浩.肉制品中重金属的主要来源的思考金质传媒[J]，2009.7. 
　　[3]GB/T27404-2008.实验室质量控制规范.食品理化检测[S]，2008. 
　　[4]汪素萍.原子吸收光谱仪基本原理与分析技术.德国耶拿分析仪器股份公司原子吸收讲义[J]，2011.7：30-31. 
　　[5]贺小敏，王敏.微波消解一石墨炉原子吸收光谱法测定菜籽及饼粕中铅和镉.光谱学与光谱分析[J]，2007.Vol.27，No.11：2355.