食品中金屬元素的測(cè)定-石墨爐法

食品中金屬元素的檢測(cè)2礦物元素的概念礦物質(zhì)是構(gòu)成人體組織和維持正常生理功能必需的各種元素的總稱，是人體必需的七大營(yíng)養(yǎng)素之一。人體中含有的各種元素，除了碳、氧、氫、氮等主要以水和有機(jī)物的形式存在以外，其他的元素統(tǒng)稱為礦物質(zhì)。其中大部分是金屬元素。根據(jù)礦物在體內(nèi)含量的高低，可以把礦物質(zhì)分為常量元素和微量元素兩類：常量元素在體內(nèi)含量比較高，占體重的0.01%以上，如鈣、鎂、硫、磷、鉀、鈉、氯等，占礦物質(zhì)總量的80%。微量元素在體內(nèi)含量很低，占體重的0.01%以下，如鐵、鋅、錳、銅、鈷、鎳、鋅、硅、硒、錫、碘、氟等。礦物元素的分類4從營(yíng)養(yǎng)角度，可將微量元素分為必需元素、可能必需元素、潛在毒性元素。必需元素：含量比較恒定，缺乏時(shí)可使機(jī)體組織或功能出現(xiàn)異常，且攝入過(guò)量易中毒。潛在毒性元素：機(jī)體少量攝入后能與機(jī)體組織起作用，破壞正常的生理機(jī)能，導(dǎo)致機(jī)體暫時(shí)或長(zhǎng)期的病理改變，進(jìn)入體內(nèi)量稍大就會(huì)中毒，甚至危及生命。這些元素在體內(nèi)不易排出，有積蓄性，半衰期都很長(zhǎng)。礦物元素的分類檢測(cè)的意義1、從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度來(lái)說(shuō)人體健康與體內(nèi)微量元素的含量密切相關(guān)，如果微量元素缺乏、過(guò)量或比例失調(diào)，就會(huì)引起人體一系列的生理和病理反應(yīng)，影響人體的正常生長(zhǎng)發(fā)育，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起疾病發(fā)生。所以，從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，測(cè)定食品中微量元素含量有一定的意義。比如：鐵元素是一種微量元素，它是血紅蛋白的主要成分，在體內(nèi)能夠傳遞氧，人體缺鐵的話就會(huì)引起缺鐵性貧血；鐵過(guò)量易得“血色病”2、從危害角度來(lái)看近年來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，一些不法企業(yè)的工業(yè)污染大多通過(guò)廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘等進(jìn)入大氣、水、土壤引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，導(dǎo)致這些有害金屬元素進(jìn)入食物中。這些金屬元素隨食物進(jìn)入人體內(nèi)，會(huì)轉(zhuǎn)變成具有高毒性的化合物。而且多數(shù)金屬具有蓄積性，能產(chǎn)生急性和慢性毒性反應(yīng)，還有可能產(chǎn)生致畸、致癌和致突變的作用。鎘污染事件2013年5月，湖南省攸縣3家大米廠生產(chǎn)的大米在廣東省廣州市被查出鎘超標(biāo)。2013年5月16日，廣州市食品藥品監(jiān)督管理局在2013年第一季度抽檢的大米及米制品的合格率最低，抽檢的18批次中只有10批次合格，合格率為55.56%。不合格的8批次原因都是鎘含量超標(biāo)鎘不是人體的必要元素，毒性很大，可在人體內(nèi)積蓄，主要積蓄在腎臟，引起泌尿系統(tǒng)的功能變化鎘主要來(lái)源有電鍍、采礦、冶煉、燃料、電池和化學(xué)工業(yè)等排放的廢水。2013年6月14日，央視曝光了江西南昌皮蛋生產(chǎn)企業(yè)使用工業(yè)硫酸銅“炮制”皮蛋，工業(yè)硫酸銅中含有大量重金屬砷、鉛、鎘。鉛：鉛超標(biāo)會(huì)引起機(jī)體的神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)的一系列異常表現(xiàn)，影響人體的正常機(jī)能。此外，鉛超標(biāo)還對(duì)兒童的智能發(fā)育、體格生長(zhǎng)、學(xué)習(xí)能力和聽(tīng)力產(chǎn)生不利影響，一旦進(jìn)入人體將很難排除。砷：侵入人體后，除由尿液、消化道、唾液、乳腺中排泄外，就蓄積于骨質(zhì)疏松部、肝、腎、脾、肌肉、頭發(fā)、指甲等部位。砷作用于神經(jīng)系統(tǒng)、刺激造血器官，長(zhǎng)時(shí)期的少量侵入人體，對(duì)紅血球生成有刺激影響，長(zhǎng)期接觸砷會(huì)引發(fā)細(xì)胞中毒和毛細(xì)管中毒，還有可能誘發(fā)惡性腫瘤。皮蛋事件隨著生活水平的提高，人們不僅關(guān)注食品營(yíng)養(yǎng)，而且對(duì)食品安全問(wèn)題也十分關(guān)注，所以食品中金屬元素的檢測(cè)也變得日趨重要。GB2762-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》對(duì)谷物、蔬菜、水果、肉類、水產(chǎn)品、乳品、飲料、酒類等20余大類食品中潛在毒性元素如砷、鉛、汞等的含量有嚴(yán)格的規(guī)定。食品類別（名稱）砷（以As計(jì)）（mg/kg）鉛（以Pb計(jì)）（mg/kg）鎘（以Cd計(jì)）（mg/kg）汞（以Hg計(jì)）（mg/kg）谷物及其制品0.5（總砷）0.20.1葉類蔬菜0.5（總砷）0.30.20.01肉類0.5（總砷）0.20.10.05食用菌0.5（總砷）1.00.20.1魚類0.1（無(wú)機(jī)砷）0.50.1——生乳、滅菌乳0.1（總砷）0.05——0.01茶葉——5.0————部分食品中幾種元素的限量（GB2762-2012）有些產(chǎn)品的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)必需元素和潛在毒性元素都進(jìn)行了限量規(guī)定，如《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749－2006）項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）鐵0.3砷0.01鉻（六價(jià)）0.05錳0.1硒0.01鉛0.01銅1.0汞0.001鋁0.2鋅1.0鎘0.005學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：

1.會(huì)說(shuō)出食品中鉛含量測(cè)定原理；

2.會(huì)說(shuō)出原子吸收分光光度計(jì)的組成；技能目標(biāo)：

1.會(huì)熟練操作食品中鉛測(cè)定的樣品前處理；

2.會(huì)正確使用原子吸收分光光度計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定和數(shù)據(jù)處理；

3.能準(zhǔn)確進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和處理；4.能根據(jù)正確評(píng)價(jià)食品中鉛含量是否符合標(biāo)準(zhǔn)。素質(zhì)目標(biāo)：

1.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)精神；

2.培養(yǎng)學(xué)生開拓創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作的職業(yè)素質(zhì)。檢測(cè)依據(jù)GB5009.12-2012適用范圍：適用于食品中鉛含量的測(cè)定測(cè)定原理試樣經(jīng)干法灰化或消解后，注入原子吸收分光光度計(jì)石墨爐中，電熱原子化后吸收283.3nm共振線，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與鉛含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。具體工作任務(wù)分解任務(wù)3：原子吸收測(cè)定任務(wù)2：樣品預(yù)處理任務(wù)4：數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算任務(wù)1：主要儀器設(shè)備任務(wù)一：主要儀器設(shè)備原子吸收分光光度計(jì)馬弗爐任務(wù)二、樣品預(yù)處理1、干法灰化法茶葉粉碎準(zhǔn)確稱取1~5g樣品（精確至0.001g）于瓷坩堝中移入馬弗爐中，500℃±25℃灰化6h~8h后，冷卻先在電爐上炭化化至無(wú)煙用0.5mol/L硝酸將灰分溶解，過(guò)濾于25mL容量瓶中少量多次洗滌坩堝，合并洗液于容量瓶中，定容混勻備用。同時(shí)，做試劑空白任務(wù)二、樣品預(yù)處理2、過(guò)硫酸銨灰化法茶葉粉碎準(zhǔn)確稱取1~5g樣品（精確至0.001g）于瓷坩堝中移入馬弗爐中，500℃±25℃灰化2h加2mL~4mL優(yōu)級(jí)純硝酸浸泡1h用水少量多次洗滌坩堝，合并洗液于容量瓶中，定容混勻備用。同時(shí)，做試劑空白先小火炭化冷卻后，加2g~3g過(guò)硫酸銨蓋于上面繼續(xù)炭化至不冒煙再升至800℃，保持20min后，取出冷卻加2mL~3mL1mol/L硝酸溶解灰分3、配制標(biāo)準(zhǔn)曲線鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：濃度為1000μg/mL；鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液：用0.5mol/L硝酸將鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成10.00μg/L，20.0μg/L，40.0μg/L，60.0μg/L，80.0μg/L鉛的標(biāo)準(zhǔn)使用液。任務(wù)三、原子吸收測(cè)定儀器：原子吸收分光光度計(jì)（附石墨爐）儀器條件：（1）波長(zhǎng)：283.3nm；（2）狹縫：0.2mm~1.0mm；（3）燈電流：5mA~7mA；（4）干燥溫度：120℃，20s；（5）灰化溫度：450℃，持續(xù)15s~20s；（6）原子化溫度：1700℃~2300℃，持續(xù)4s~5s；（7）背景校正為氘燈或塞曼效應(yīng)。任務(wù)三、原子吸收測(cè)定1、標(biāo)準(zhǔn)曲線：吸取配制好的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液10μg/L，20μg/L，40μg/L，60μg/L，80μg/L各10μL，注入石墨爐，測(cè)得其吸光值，并以濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)曲線。2、試樣測(cè)定：分別吸取樣液和試劑空白液各10μL，注入石墨爐，測(cè)得其吸光值，帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程求得樣液中鉛的含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線圖任務(wù)四、數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算項(xiàng)目名稱樣品名稱接樣日期設(shè)備檢驗(yàn)日期檢驗(yàn)依據(jù)GB5009.12-2010石墨爐原子吸收光譜法樣品質(zhì)量M（g）樣液定容總體積V（mL）測(cè)定液中鉛的濃度C1（μg/L）空白液中鉛的濃度C0（μg/L）計(jì)算公式X=試樣中鉛的含量X（mg/kg）試樣中鉛含量的平均值（mg/kg）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分析結(jié)果的精密度在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的20%。本次實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果的精密度X（mg/㎏）=式中：

X——試樣中鉛的含量,單位為毫克每千克（mg/kg）；

C1——測(cè)定液中鉛的濃度，單位為微克每升（μg/L）；

C0——空白液中鉛的濃度，單位為微克每升（μg/L）；

V——樣液定容總體積，單位為毫升（mL）；

m——試樣的質(zhì)量，單位為克（g）。以重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值表示，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。精密度：在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的20%。計(jì)算公式：知識(shí)拓展1、原子吸收分光光度計(jì)原子吸收分光光度計(jì)又稱原子吸收光譜儀，根據(jù)物質(zhì)基態(tài)原子蒸汽對(duì)特征輻射吸收的作用來(lái)進(jìn)行金屬元素分析，它能夠靈敏可靠的測(cè)定微量或痕量元素。原子吸收光譜分析，由于其靈敏度高、干擾少、分析方法簡(jiǎn)單快速，現(xiàn)巳廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生化、地質(zhì)、冶金、食品、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域。2、原子分光光度計(jì)原理原子吸收分光光度計(jì)是元素在原子化器中被加熱原子化，成為基態(tài)原子蒸汽，空心陰極燈發(fā)射的特征譜線通過(guò)樣品的蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子選擇性吸收。在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收強(qiáng)度與試液中被測(cè)元素的含量成正比，由此可得出樣品中待測(cè)元素的含量。3、原子分光光度計(jì)的組成原子吸收分光光度計(jì)一般由光源、原子化器、單色器、檢測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)組成。原子吸收分光光度計(jì)示意圖3、原子分光光度計(jì)的組成（1）光源：空心陰極燈，提供待測(cè)元素的特征波長(zhǎng)光。每測(cè)一種元素均需更換相應(yīng)的空心陰極燈?？招年帢O燈組成一個(gè)帶有石英窗的玻璃管，管內(nèi)充入低壓惰性氣體一個(gè)空心圓柱形陰極：待測(cè)元素的高純金屬或一個(gè)陽(yáng)極：鎢棒（2）原子化器：主要有四種類型：火焰原子化器、石墨爐原子化器、氫化物發(fā)生原子化器及冷蒸氣發(fā)生原子化器。（a）火焰原子化器：由霧化器及燃燒燈頭等主要部件組成。其功能是將供試品溶液霧化成氣溶膠后，再與燃?xì)饣旌?，進(jìn)入燃燒燈頭產(chǎn)生的火焰中，以干燥、蒸發(fā)、離解供試品，使待測(cè)元素形成基態(tài)原子。燃燒火焰由不同種類的氣體混合物產(chǎn)生，常用乙炔—空氣火焰。（b）石墨爐原子化器：由電熱石墨爐及電源等部件組成。其功能是將供試品溶液干燥、灰化，再經(jīng)高溫原子化使待測(cè)元素形成基態(tài)原子。一般以石墨作為發(fā)熱體，爐中通入保護(hù)氣，以防氧化并能輸送試樣蒸氣。（c）氫化物發(fā)生原子化器：由氫化物發(fā)生器和原子吸收池組成，可用于砷、鍺、鉛、鎘、硒、錫、銻等元素的測(cè)定。其功能是將待測(cè)元素在酸性介質(zhì)中還原成低沸點(diǎn)、易受熱分解的氫化物，再由載氣導(dǎo)入由石英管、加熱器等組成的原子吸收池，在吸收池中氫化物被加熱分解，并形成基態(tài)原子。（d）冷蒸氣發(fā)生原子化器：由汞蒸氣發(fā)生器和原子吸收池組成，專門用于汞的測(cè)定。其功能是將供試品溶液中的汞離子還原成汞蒸氣，再由載氣導(dǎo)入石英原子吸收池，進(jìn)行測(cè)定。目前普遍應(yīng)用的是火焰原子化器和石墨爐原子化器，因而原子吸收分光光度計(jì)，就有火焰原子吸收分光光度計(jì)和帶石墨爐的原子吸收分光光度計(jì)。火焰原子化器：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，重現(xiàn)性好，有效光程大，對(duì)大多數(shù)元素有較高靈敏度，因此應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：原子化效率低，靈敏度不夠高，而且一般不能直接分析固體樣品。石墨爐原子化器