CN106198412A - 一种食品中元素含量的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种食品中元素含量的检测方法，包括以下步骤：将待测的食品样品以蛋白酶水解，得到样品水解液；再将样品水解液导入石墨炉原子吸收分光光度计检测，得出食品中元素含量。本发明提供的检测方法前处理过程简便、工作效率高，还减少了有毒化学试剂的用量，从而降低了对环境危害；样品水解液导入石墨炉原子吸收分光光度计进行检测铅、镉、铬元素含量，无需进行三次处理，同一样品水解液可以用来上机检测三种元素，可降低前处理过程中造成的样本污染的几率，具有比现有技术方法更高的精密度。
Description
技术领域
本发明涉及一种食品中元素含量的检测方法，特别是一种液体奶或乳粉中铅、铬、镉含量的检测方法。
背景技术
目前，涉及食品中铅、铬、镉含量检测方法的技术包括：GB5009.12.2010《食品中铅的测定》、GB/T5009.15-2003《食品中镉的测定》、GB/T5009.123-2003《食品中镉的测定》等国家标准。这些方法的样本溶液的制备过程中，溶液的反复转移、赶酸及过滤过程容易造成样本污染和损失，影响检测结果的准确性。
常用于食品中铅、镉、铬元素检测的样本前处理方法还包括干法灰化和湿法灰化，这两种方法无法避免造成样本可能污染和损失的过程，而且这些方法操作过程比较复杂和繁琐，人工成本和所需能源比较多，甚至对人及环境有不同程度的污染和伤害。
待测的食品样品经上述现有方法前处理后，常用石墨炉原子吸收分光光度计检测其中元素的含量，由于样本存在不同程度的污染和损失，其检测的精密度仅为14.8%-16.1%。因此亟需开发一种前处理过程简便、工作效率高、节能环保并且具有高精密度的食品中元素含量的检测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种食品中元素含量的检测方法，前处理过程简便、工作效率高、节能环保，并且具有比现有技术方法大幅提高的精密度。
本发明提供了一种食品中元素含量的检测方法，包括以下步骤：将待测的食品样品以蛋白酶水解，得到样品水解液；再将样品水解液导入石墨炉原子吸收分光光度计检测，得出食品中元素含量。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，食品样品为液体奶或乳粉。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，元素为铅、镉和铬。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，将待测的食品样品以蛋白酶水解步骤中，若食品样品为液体乳，取待测液体乳样品5g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶1ml,水浴加热30min，取出冷却用1.5%硝酸溶液定容至10ml，混匀即得到样品水解液。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，将待测的食品样品以蛋白酶水解步骤中，若食品样品为奶粉，称取12.5g奶粉样品加入100ml水制成复原乳，取待测复原乳样品5g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶1ml,水浴加热30min，取出冷却用1.5%硝酸溶液定容至10ml，混匀即得到样品水解液。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，水解蛋白酶选自胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶中的任意一种或其任意组合。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，铅元素检测石墨炉原子吸收分光光度计参数设定为：波长283.3nm，狭缝0.4nm，灯电流6mA，干燥温度80-140℃，灰化温度700℃，原子化温度1850℃，净化温度2600℃。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，镉元素检测石墨炉原子吸收分光光度计参数设定为：波长228.8nm，狭缝0.2nm，灯电流6.5mA，干燥温度80-145℃，灰化温度420℃，原子化温度1600℃，净化温度2600℃。
在食品中元素含量的检测方法的一种示意性实施方式中，铬元素检测石墨炉原子吸收分光光度计参数设定为：波长357.9nm，狭缝0.4nm，灯电流7.5mA，干燥温度80-150℃，灰化温度700℃，原子化温度2600℃，净化温度2750℃。
本发明提供的食品中元素含量的检测方法，利用水解蛋白酶来将待测样品中的蛋白质分解成多个肽链，使样品中蛋白变性溶解，再直接入石墨炉原子吸收分光光度计进行检测镉、铬、铅含量。因此，上述检测方法前处理过程简便、工作效率高，还减少了有毒化学试剂的用量，从而降低了对环境危害。此外，本发明提供的食品中元素含量的检测方法，导入石墨炉原子吸收分光光度计进行检测铅、镉、铬元素含量，无需进行三次处理，同一样品水解液可以用来上机检测三种元素，可降低前处理过程中造成的样本污染的几率，具有比现有技术方法更高的精密度。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合以下实施例说明本发明的具体实施方式。
虽然实施例中食品样品为液体奶或乳粉，但本发明提供的食品中元素含量的检测方法也适用于其他（含蛋白质的）食品样品检测。虽然实施例中检测元素为镉、铬和铅，但本发明提供的食品中元素含量的检测方法，也适用于其他石墨炉原子吸收分光光度计可接受的元素的含量检测。虽然实施例中水解蛋白酶均为单独使用木瓜蛋白酶，但本领域的技术人员可以采用现有的蛋白酶，例如胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶中的任意一种或其任意组合作为水解蛋白酶。
实施例
1
：待测样本的前处理。
1、试剂及溶液。
体积分数为1.5%的硝酸溶液：准确吸取15mL浓硝酸（优级纯），加入盛有100mL超纯水的烧杯中，混匀，冷却后转到1000mL容量瓶中，用超纯水准确定容至1000mL并混匀。
质量分数为100g/L水解蛋白酶：准确称取水解蛋白酶(木瓜蛋白酶)25g于烧杯中，用超纯水准确转移定容至100mL并混匀。
2、牛奶（液体奶）待测样本的前处理。
1）取待测牛奶1、2样本5.1001g、5.0381g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶(木瓜蛋白酶)1ml,水浴加热30min；
2）取出冷却用1.5%硝酸溶液定容至10ml，混匀即得到样品水解液。
前处理耗时30-60min分钟。
3、乳粉待测样本的前处理。
1）称取12.5g奶粉样品加入100ml水制成复原乳，取待测复原乳样品5g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶1ml,水浴加热30min；
2）取出冷却用1.5%硝酸溶液定容至10ml，混匀即得到样品水解液。
前处理耗时30-60min分钟。
实施例
2
：石墨炉原子吸收法快速检测铅、铬、镉含量。
1、试剂及溶液。
铅、镉、铬元素标准溶液：吸取铅、镉、铬元素质量浓度为1000μg/mL单标储备溶液，用超纯水配制成如下表所示不同质量浓度的铅、镉、铬元素标准溶液。
表1.铅、镉、铬元素标准溶液配制
| 标准系列 | 铅标准溶液浓度（ng/mL） | 镉标准溶液浓度（ng/mL） | 铬标准溶液浓度（ng/mL） |
| 1 | 5 | 1 | 1 |
| 2 | 10 | 5 | 5 |
| 3 | 15 | 10 | 10 |
| 4 | 20 | 15 | 15 |
| 5 | 25 | 20 | 20 |
2、设备仪器。
石墨炉原子吸收分光光度计，使用日立公司Z-2000石墨炉原子吸收分光光度法。设定设备参数如下：
表2.石墨炉原子吸收分光光度计设备参数
| 波长nm | 狭缝nm | 灯电流mA | 干燥℃ | 灰化℃ | 原子化℃ | 净化℃ | |
| 铅 | 283.3 | 0.4 | 6 | 80-140 | 700 | 1850 | 2600 |
| 镉 | 228.8 | 0.2 | 6.5 | 80-145 | 420 | 1600 | 2600 |
| 铬 | 357.9 | 0.4 | 7.5 | 80-150 | 700 | 2600 | 2750 |
3、操作步骤。
1）分别取铅、镉、铬元素标准溶液5g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶1ml，混匀后利用石墨炉原子吸收分光光度计对其中铅、镉、铬元素进行检测，制订铅、镉、铬元素浓度与吸光度之间对应关系的标准曲线。生成的标准曲线的R2=0.999。
2）分别称取同一份待测样本并编号：纯牛奶3为5.0589g、纯牛奶4为5.0161g、乳粉5为1.2521g、乳粉6为1.1552g，同时设置空白样本（即为0g），分别按实施例1所述的前处理方法制得各样品水解液，用于上机检测。
3）用石墨炉原子吸收分光光度计对样品水解液分别进行铅、镉、铬含量检测，对照标准曲线并经计算得出待测样品中铅、镉、铬元素含量。检测结果如下表所示。
表3.铅、镉、铬元素含量检测结果
| 纯牛奶3 | 纯牛奶4 | 乳粉5 | 乳粉6 | |
| 铅元素含量（mg/kg） | 0.041 | 0.031 | 0.040 | 0.027 |
| 镉元素含量（mg/kg） | 0.0369 | 0.0299 | 0.0098 | 0.0069 |
| 铬元素含量（mg/kg） | 0.0099 | 0.010 | 0.0081 | 0.013 |
4、检测方法的检出限和回收率。
检出限试验：将空白样本（即不使用待测牛奶样本）通过实施例1方法制备成待检测液，用石墨炉原子吸收分光光度计进行检测，重复10次，计算仪器输出结果的标准偏差，10倍标准偏差得出的数值对照标准曲线得出的浓度，再经计算得出本检测方法的检出限为0.0099mg/kg。
表4.检出限和标准偏差
| 标准偏差% | 斜率 | 方法检出限(mg/kg) | |
| 铅 | 3.65 | 869 | 0.0042 |
| 镉 | 4.82 | 37077 | 0.00013 |
| 铬 | 2.62 | 14555 | 0.00018 |
回收率试验：分别向空白样本（即不使用待测牛奶样本）中添加不同量的质量浓度为1000μg/mL的铅、镉、铬元素单标储备溶液，使其达到如下表所示铅、镉、铬元素含量，制成空白加标样本。利用本检测方法对空白加标样本进行检测，计算出如下表所示本检测方法的回收率。
表5.回收率
| 元素 | 添加量（mg/kg） | 平均回收率（%） |
| 铅 | 0.05 | 110.1 |
| 镉 | 0.1 | 97.1 |
| 铬 | 0.05 | 89.9 |
如上表所示，测得本检测方法的回收率为89.9%-110.1%，表明该方法符合元素检测回收率检测要求。
对比例
3
（国标方法）。
1、试剂及溶液。
铅、镉、铬元素标准溶液：吸取铅、镉、铬元素质量浓度为1000μg/mL单标储备溶液，用超纯水配制成如下表所示不同质量浓度的铅、镉、铬元素标准溶液。
表6.铅、镉、铬元素标准溶液配制
| 标准系列 | 铅标准溶液浓度（ng/mL） | 镉标准溶液浓度（ng/mL） | 铬标准溶液浓度（ng/mL） |
| 1 | 5 | 1 | 1 |
| 2 | 10 | 5 | 5 |
| 3 | 15 | 10 | 10 |
| 4 | 20 | 15 | 15 |
| 5 | 25 | 20 | 20 |
体积分数为3%的硝酸溶液：取30ml浓硝酸（65%-67%，优级纯）于越有200ml水的烧杯中，用纯水转移至1000mL。
2、样品前处理：
1）取待测液体奶或奶粉与坩埚中，放置电热板上60-80℃的温度蒸干，200℃碳化至无烟，再移入高温马弗炉中灰化，冷却后取出；
2）取出冷却用0.5mol/l硝酸溶液定容至10ml或25ml，混匀待检。
采用国家标准的方法，如果样品是液体奶，前处理步骤耗时16-28小时；如果样品是乳粉，前处理步骤耗时16-28小时。
3、设备仪器
石墨炉原子吸收分光光度计，使用日立公司Z-2000石墨炉原子吸收分光光度法。设定设备参数如下：
表7.石墨炉原子吸收分光光度计设备参数
| 波长nm | 狭缝nm | 灯电流mA | 干燥℃ | 灰化℃ | 原子化℃ | 净化℃ | |
| 铅 | 283.3 | 0.4 | 6 | 80-130 | 700 | 1800 | 2500 |
| 镉 | 228.8 | 0.2 | 6.5 | 80-140 | 350 | 1600 | 2500 |
| 铬 | 357.9 | 0.4 | 7.5 | 80-140 | 700 | 2600 | 2700 |
4、操作步骤：
4.1、现有技术检测方法的操作步骤：
1）按照本实施例试剂和溶液中的方法配制铅、镉、铬元素标准溶液。利用AAS对三种元素标准溶液进行检测，制订元素浓度与吸光度之间对应关系的标准曲线，生成标准曲线，标准曲线的R2=0.999；
2）分别称取同一份待测样本并编号：纯牛奶样本11为1.0589g、纯牛奶样本12为1.0900g、乳粉样本13为5.1521g、乳粉样本14为5.0852g，同时设置空白样本（即为0g），分别按上述的前处理方法制得待检测液；
3）用AAS对待检测液进行检测，对照标准曲线并经计算得出样品中各元素含量。检测结果如下表所示。
表8.铅、镉、铬元素含量检测结果
| 纯牛奶样本11 | 纯牛奶样本12 | 乳粉样本13 | 乳粉样本14 | |
| 铅元素含量(mg/kg) | 0.045 | 0.031 | 0.045 | 0.031 |
| 镉元素含量(mg/kg) | 0.0371 | 0.0305 | 0.0107 | 0.0072 |
| 铬元素含量(mg/kg) | 0.0103 | 0.014 | 0.0076 | 0.015 |
表9.实施例2和对比例3的回收率试验数据对比（加标量0.05mg/kg）
| 对比例3（国标方法） | 本发明实施例2的方法 | |
| 铅元素回收率 | 83.5 | 110.1 |
| 镉元素回收率 | 76.8 | 97.1 |
| 铬元素回收率 | 86.5 | 89.9 |
表10.实施例2和对比例3的精密度试验数据对比
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | RSD% | |
| 对比例3，铅 | 0.021 | 0.023 | 0.021 | 0.026 | 0.025 | 0.022 | 0.027 | 10.339% |
| 实施例2，铅 | 0.023 | 0.022 | 0.025 | 0.021 | 0.027 | 0.025 | 0.026 | 9.1037% |
| 对比例3，镉 | 0.048 | 0.045 | 0.041 | 0.040 | 0.045 | 0.041 | 0.049 | 8.1156% |
| 实施例2，镉 | 0.044 | 0.045 | 0.043 | 0.048 | 0.049 | 0.040 | 0.043 | 6.9552% |
| 对比例3，铬 | 0.063 | 0.069 | 0.062 | 0.063 | 0.065 | 0.061 | 0.063 | 4.1256% |
| 实施例2，铬 | 0.061 | 0.063 | 0.065 | 0.061 | 0.062 | 0.066 | 0.063 | 3.0397% |
通过表9和表10数据可以看出，本发明实施例2的方法和现有技术（对比例3）相比，具有更佳的精密度与回收率。在此基础上，本发明的分析方法，在前处理步骤中较现有技术节省了15-24小时的工作时间。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且生产或使用等允许的误差。除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种食品中元素含量的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
将待测的食品样品以蛋白酶水解，得到样品水解液；
再将所述样品水解液导入石墨炉原子吸收分光光度计检测，得出食品中元素含量。
2.根据权利要求1所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述的食品样品为液体奶或乳粉。
3.根据权利要求1所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述的元素为铅、镉和铬。
4.根据权利要求1所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述的将待测的食品样品以蛋白酶水解步骤中，若所述食品样品为液体乳，取待测液体乳样品5g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶1ml,水浴加热30min，取出冷却用1.5%硝酸溶液定容至10ml，混匀即得到样品水解液。
5.根据权利要求1所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述的将待测的食品样品以蛋白酶水解步骤中，若所述食品样品为奶粉，称取12.5g奶粉样品加入100ml水制成复原乳，取待测复原乳样品5g于试管中，再加入100g/L水解蛋白酶1ml,水浴加热30min，取出冷却用1.5%硝酸溶液定容至10ml，混匀即得到样品水解液。
6.根据权利要求4或5所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述的水解蛋白酶选自胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶中的任意一种或其任意组合。
7.根据权利要求3所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述铅元素检测石墨炉原子吸收分光光度计参数设定为：波长283.3nm，狭缝0.4nm，灯电流6mA，干燥温度80-140℃，灰化温度700℃，原子化温度1850℃，净化温度2600℃。
8.根据权利要求3所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述镉元素检测石墨炉原子吸收分光光度计参数设定为：波长228.8nm，狭缝0.2nm，灯电流6.5mA，干燥温度80-145℃，灰化温度420℃，原子化温度1600℃，净化温度2600℃。
9.根据权利要求3所述的食品中元素含量的检测方法，其中所述铬元素检测石墨炉原子吸收分光光度计参数设定为：波长357.9nm，狭缝0.4nm，灯电流7.5mA，干燥温度80-150℃，灰化温度700℃，原子化温度2600℃，净化温度2750℃。
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