隋紅軍 管延武 陳會欣
 

      針對現有微波消解技術中樣品處理方法存在的一些不足或缺陷，我們采用了一種快速、簡便、準確的測定食品樣品中的各分析元素，適用于食品檢驗工作中各類樣品的微波消解方法。特點是試劑使用量少，速度快，污染少，主要是防止了砷、汞、硒等易揮發元素在操作過程中的損失，其取樣量食品樣品一般不大于0.5g，開放型只適用于不易揮發的微量元素的樣品處理，解決了取樣量少的難題，沒有任何試劑限制。經過我們反復進行實驗，發現大多數的食品樣品只需加入少量的硝酸和過氧化氫可以使食品樣品完全消解，且不需要驅酸，定容后直接用原子吸收分光光度計、原子熒光分光光度計測定。選擇硝酸一氫氟酸消解體系后，食品樣品可以完全消解，樣品處理溶液呈無色透明，取得滿意的測定結果。現將試驗情況報道如下。
1 材料與方法
1.1儀器
WR-5TA_H微波消解儀(北京盈安美誠公司)，TAS-990F型原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器公司)，AFS-930原子熒光光度計(北京吉天儀器公司)，AB104全自動電子天平(瑞士)，計算機處理系統及hp1000打印機，鐵、錳、銅、鋅、鉛、鎘、砷、汞空心陰極燈。
1.2試劑
優級純硝酸(ρ20=1.42g／mL)；優級純3O％過氧化氫；優級純40％氫氟酸；金屬標準溶液均為ρ(B)=1mg／mL (國家標準物質研究中心)，鐵、錳、銅、鋅、鉛、鎘標準使用液臨用前用0.5mol／L的硝酸逐級稀釋；汞標準使用液臨用前以體積分數4％硝酸逐級稀釋，砷標準使用液臨用前用水逐級稀釋；硼氫化鉀l5 L(測砷)：將15g分析純的硼氫化鉀溶解在2g／L的氫氧化鉀溶液中，硼氫化鉀0.1g／L(測汞)，現用現配，還原劑150gFL硫脲一100g／L抗壞血酸混合溶液，現用現配；實驗用水為去離子水。
2 食品樣品溶液的制備
精密稱取固體、半固體均勻樣品0.2～0.5g (最大取樣量不超過1g)，植物油0.20～0.45g，精密吸取液體樣品0.5～3.0mL，置于聚四氟乙烯消解罐中，含酒精的樣品先放水浴驅趕酒精，加濃硝酸1.0mL，放置15min，加3O％過氧化氫0.1～O.5mL浸泡15min，加水至6～10mL，輕輕搖動。裝妥消解裝置，連接好溫度、壓力探頭，并將其放入微波消解儀中，根據不同樣品編輯不同的消解程序，其條件見表l，功率按1～3個樣品300W，4～6個樣品600W，7～12個樣品1200W，進行消解，反應結束后消解罐自然冷卻。容器內指示壓力<45psi，消解罐溫度低于55℃時，從防爆膜處緩緩打開，釋放剩余壓力，取出溫度、壓
力探頭，依次打開各消解罐，將消解的樣品溶液轉移至25mL比色管中測砷，測其他元素轉移并定容至10.00～25.00mL。
3 測定方法
3.1火焰原子吸收法
用于鐵、錳、銅、鋅的測定。波長、狹縫、空氣及乙炔流量、燃燒頭高度、元素燈電流等均按儀器說明調至最佳狀態，測定時首先進入空白值測量狀態，然后依次測定標準系列、消解空白、樣品溶液。
3.2石墨爐原子吸收法
用于鉛、鎘的測定。選擇最佳測定條件，灰化溫度鉛為600℃，鎘為500℃ ，原子化溫度鉛為1700℃ ，鎘為1600℃，對有干擾的樣品，加20g／L的基體改進劑磷酸二氫銨5L，灰化溫度鉛為800℃，鎘為800℃，原子化溫度鉛為2000℃，鎘為1800℃。
3.3原子熒光光譜法
測汞時可選擇最佳儀器條件直接進樣測定。測砷時于標準管及樣品管中分別加l50g 硫脲-100g／L抗壞血酸混合溶液5mL，標準管用體積分數為4％的硝酸定容至刻度，樣品管用水定容至刻度混勻，室溫放置45min，當室溫低于15℃時，放置1h，按儀器操作規程上機測定。砷、汞的測定條件，負高壓砷為260V，汞為240V，燈電流砷為60mA，汞為40mA，載氣流量砷為800mL／min，汞為600mL／min，硼氫化鉀砷為15g／L，汞為0.1g／L用標準曲線法依次測定消解空白、樣品溶液。
4 結果
4.1微波反應模式的選擇
食品檢驗工作中大多數樣品是有機物，無機物較少，同時能適用于這兩種物質，實驗又安全可靠的是比例溫度／時間控制微波反應模式。它以所設定的目標溫度值，機器啟動功率輻射激發反應，通過改變微波對密閉反應的發射功率精確按規定時間為等比例升溫速率，使反應達到并控制保持在所設定的目標溫度值。同時壓力傳感實時顯示對應的升壓曲線。它能幫助化學實驗人員清楚的了解化學反應在各點溫度的劇烈程度和物理當量的變化，把握反應發生的條件和機制，測試反應臨界點，尋找和優化最佳反應條件。
4.2消解體系的選擇
根據不同樣品主體的類型、性質以及被分析元素的物理化學性質來選擇最佳的消解體系。消解食品樣品的目的是為了某種分析測試方法(如原子吸收光譜法)提供真溶液的空白值較低，所以選擇必須適合的微波消解體系：消解速度要快；消解過程不生成任何沉淀物；溶劑體系純度要高、不含被測元素、不含干擾元素，除了不影響分析的敏感度外，還必須有良好的吸收微波能力。食品檢驗中樣品種類較多，且以有機物為主，僅用硝酸消解，用酸量較大，在比較了多種濕法溶樣體系后認為HNO3-H2O2為最佳體系。我們根據實驗經驗，最好選擇硝酸-過氧化氫消解體系處理食品樣品。
4.3消解試劑用量及取樣量的選擇
本著能將食品樣品消解完全，測定結果準確，實驗安全，試劑用量少，能滿足檢測方法敏感度的原則，來選擇消解試劑用量和取樣量。選擇樣品取樣量在0.2～0.5g；確定取樣量后，對硝酸-過氧化氫消解體系中兩種試劑用量進行選擇，方案是硝酸加入量由高到低，過氧化氫加入量有低到高進行選擇。考慮到奶粉有機質含量較高，尤其是難消解的脂肪含量相對于一般樣品高，作為較難消解樣品的代表，精密稱取0．5g全脂奶粉對硝酸一過氧化氫消解體系中兩種試劑用量進行選擇并觀察消解效果，見表1。
 
由表1說明，當硝酸用量選擇1.0mL、過氧化氫用量選擇0.5mL時，就可將0.5g奶粉消解完全，且壓力相對較低并平穩。用相同量的硝酸一過氧化氫分別消解了茶樹葉、豬肉粉、面粉、火腿、各種膠囊類保健食品，均能達到理想的消解效果。對于咸菜等其他較易消解的固體類樣品和液體樣品，在保持lmL硝酸用量不變的情況下，可適當降低過氧化氫用量，這樣既避免了硝酸用量過少帶來的壓力不穩定，又可得到理想的消解液。
4.4微波消化條件的優化
首先，分別確定每一步消解過程中的限定溫度，第一步一般選擇1O0～1l0℃ ，第二步根據樣品不同限定溫度有較大不同，一般在160～185℃。其次，壓力的限定，在溫度選定的情況下，第一步選擇壓力一般為50～150psi，第二步選擇壓力一般為200～400psi。第三，消解時間的設定，在同樣的溫度、壓力條件下，第一步選擇爬坡時間為5min，保持時間為5min，第二步選擇爬坡時間一般為5min，保持時間15～25min。通過大量試驗，總結出了各類樣品的消解條件見表2。

 
4.5方法的精密度與準確度
精密稱取GBW08552豬肉0.4g、GBW08513茶樹葉0.3g、GBW08508米粉0.5g，以下按1.3進行消解，按1.4進行測定各標準物質中的元素Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg，連續測定6次的平均值均在標示值范圍內，見表3。
 
4.6方法的比對實驗
     分別用本法和國標法消解樣品。國標法Fe、Mn用GB12396-1990，Pb用GB／T5009.12-1996中的HNO3-HCIO4法，As用GB／T5009.11-1996中的濕法消化處理樣品，測定20種樣品的Fe、Pb、As、Mn含量，經配對t檢驗，P>O．05差異無統計學意義。
     利用微波消解儀，加硝酸lmL，過氧化氫0.5mL，消解各類食品，保健品的最佳消解條件，包括消解溫度、壓力及消解時間。消解樣品量固體為0.2～O.5g，液體0.50～3.0mL，植物油0.20～0.43g，均得到澄清透明溶液。同時克服了常規微波消解方法消解液必須趕酸，才能進行砷的預還原的方法缺陷，使消解液直接進行砷的預還原，并用原子熒光光譜儀測定。用原子吸收光譜儀，原子熒光光譜儀進行各種元素的測定，選擇多種類型樣品和多種類型國家標準物質GBW08552豬肉、GBW08513茶樹葉、GBW08508米粉進行檢驗，樣品檢測數據重顯性和穩定性較好，標準物質測定結果均與標示值相符。此方法具有使用試劑量比常規微波消解法明顯減少，空白值低，避免了因加酸量大而帶來的干擾；消解液無需趕酸，可直接上機測定，避免了因趕酸造成的待測元素的損失和污染， 同時簡化了操作步驟，縮短了工作時間，提高了工作效率；消解效果理想，消解液均為澄清透明；消解液不僅用于Pb、As、Cu、Hg、Fe、Mn、Zn、Cd、Cr等元素的測定，其他可用原子吸收光譜儀、原子熒光光譜儀、電感耦合等離子體發射光譜儀測定的微量元素、宏量元素和稀土元素，具有廣泛使用價值。