CN107228855A - 一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法，其特征在于：选择中速定量滤纸，配制质量分数0.2％的镉试剂溶液，将滤纸放入镉试剂溶液中充分浸泡，充分浸透后取出，晾干，待溶剂充分挥发，即得。本研究将具有特效显色反应的镉试剂通过浸渍附载到试纸上，制备成重金属镉快速检测试纸，系统优化了影响试纸条制备和检测的各种因素，确定最佳的试纸制备和检测条件，通过电感耦合等离子质谱法(ICP‑MS)验证了试纸条的有效性，并将试纸条成功用于烟叶样品中镉(Cd²⁺)的迅速、实时、现场检测和筛查，检出限为0.5μg·mL^‑1。

Description

一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法及其检测 方法

技术领域

本发明涉及一种快速检测烟叶中重金属镉的方法，特别涉及一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法及其检测方法。

背景技术

镉是重金属污染中最常见的重金属元素，是烟叶中检测的重要重金属之一，对人体组织和大脑均有很强的毒性，造成急慢性中毒，并且具有致癌危险性，镉中毒一般称为“痛痛病”。机体摄入镉的主要途径就是食品，食品中的镉主要来源于环境的污染。因此，环保、食品、农业等行业对痕量镉的检测都极为重视，香烟作为一种特殊的食品和农产品，更需对其安全性严格把关。目前，水体、食品、化妆品中镉常用的检测方法主要有石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子质谱法、传感器检测法、单扫描极谱法、电极法等，但这些方法依赖大型昂贵仪器设备，具有操作步骤复杂、前处理麻烦、耗时、要求检测人员具备一定的专业知识、仅适合实验室使用等缺点，比较难满足烟叶产品生产中现场对烟叶中镉含量进行快速检测的需求。因此急需建立一种快速、简单、稳定检测烟叶中镉离子的方法。目前已有不少关于重金属镉的免疫学检测方法的报道，这些研究成果可以显著提高重金属镉的检测灵敏度，但需要配备大量实验仪器，实用性、简便性有待提高。

试纸法是利用重金属与试剂发生化学反应的原理，用滤纸作为反应载体，根据试纸上的颜色变化分析体现重金属含量，由于试纸法具有检测快速、操作简单、成本低廉、使用和携带方便等特点，受到研究者的广泛关注。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法及其检测方法，已解决现有技术存在的问题。

本发明的技术方案：一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法，选择中速定量滤纸，配制质量分数0.2％的镉试剂溶液，将滤纸放入镉试剂溶液中充分浸泡，充分浸透后取出，晾干，待溶剂充分挥发，即得。

所述的所述的试纸的最低检测浓度为0.5μg·mL^-1。

所述的不加入表面活化剂。

一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的检测方法，将烟叶剪成碎片加入HNO₃，振荡浸提，过滤，得到烟叶样品，取样品上清液、标准对照样品溶液与试剂空白液试管，用KOH溶液调节各溶液pH至7.0±0.05，将镉试纸浸入样品上清液中，与标准对照样品溶液的镉试纸颜色进行比较即可。所述的检视时间为2min。所述的浸入反应时间为10s。

本发明的有益效果：本研究将具有特效显色反应的镉试剂通过浸渍附载到试纸上，制备成重金属镉快速检测试纸，系统优化了影响试纸条制备和检测的各种因素，确定最佳的试纸制备和检测条件，通过电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)验证了试纸条的有效性，并将试纸条成功用于烟叶样品中镉(Cd²⁺)的迅速、实时、现场检测和筛查，检出限为0.5μg·mL^-1。

镉试纸取出最佳检视时间：由于不同显色剂的显色条件各异，反应时间长短差别很大，反应完成后，生成络合物的稳定性也存在一定差异。该显色反应显色速度极快，随着反应时间的延长，试纸显色有逐渐变淡的趋势。如果取出后立即观察，纸片颜色较浅，色阶不明显，镉试纸上残留的反应水溶液较多，影响辨别。放置2min后，镉试纸相对变干，显色颜色变深，色阶比较明显，在10min内显色都很稳定，从20min之后随着镉试纸上的水分不断挥发而变得干燥，显色颜色逐渐变浅，到30min后镉试纸趋近于完全干燥，显色反应的颜色基本褪去。不论是0.1％还是0.2％的镉试剂制备的试纸，实验结果的趋势都是一致的，为了达到快速检测的目的，本发明提出了反应后2min时观察显色反应颜色变化。

其他物质检测中加入了表面活性剂，在本发明体系中，加表面活性剂的初衷是期望达到增溶增敏的作用，显色更灵敏，但实际效果，加入表面活性剂后并没有达到意想的效果。加入表面活性剂机理简单说就是基于表面活性剂的增溶增敏作用。

本方法制备的镉试纸法根据颜色变化判断镉(Cd²⁺)的浓度，通过裸眼直接观察，不需用贵重仪器和试剂，操作简便，价格低廉，成本低，操作者不需专门技巧，携带方便，一次性使用，无需维护，显色稳定、梯度明显，可以做成不同浓度的标准色阶，供半定量使用，适用于现场实时快速粗筛。制备的镉试纸能够定性检测烟叶中镉(Cd²⁺)的存在，与标准色阶对比可进行半定量分析。随着后续实验的细化和深入研究，期望将镉试纸法由定性半定量检测逐渐转化为精确的定量分析，或是进一步降低检测限，为镉试纸快速检测提供更加广阔的应用前景。

附图说明

图1为烟叶前处理溶液与镉试纸显色反应结果；

图2为标准物质(灌木枝叶)与镉试纸条作用显色结果对比。

具体实施方式

实施例：

镉试纸的制备：选择中速定量滤纸，并配制质量分数0.1％和0.2％的镉试剂溶液，镉试剂用氢氧化钾乙醇溶液配制，化学名为对硝基苯重氮氨基偶氮苯，C18H14N6O2。分别取适量的0.1％和0.2％镉试剂于培养皿中，将滤纸放入，充分浸泡，适当翻面，保证双面均匀，让其充分浸透。用镊子将滤纸取出，自然晾干，待溶剂充分挥发。结果表明，0.2％镉试剂制备的试纸颜色明显比0.1％的试纸要深，说明镉试剂浓度越高，制备的试纸底色越深，与镉(Cd²⁺)作用后的橘色对比更鲜明，显色效果更佳，后续实验选择0.2％镉试剂制备的试纸进行。

其中0.2％镉试剂制备的试纸；试纸浸入样品中的浸入反应时间为10s；检视时间为2min；最低检测浓度为0.5μg·mL^-1；不加入表面活化剂。

标准系列色阶制备：取镉标准储备液(100μg·mL^-1)适量，分别加3％HNO₃稀释并配制成0.0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0μg·mL^-1Cd²⁺标准系列溶液。取上述标准溶液各10mL置于50mL离心管中，用KOH溶液调节pH值为7.0左右。从试纸瓶中快速取出一条镉检测试纸浸入上述样品溶液中，10s后取出，检视。镉试剂在酸性环境下容易分解，不能与镉(Cd²⁺)生成有色络合物，所以本实验只考虑碱性环境对显色的影响。经过不断的pH优化实验，确定pH为7时显色效果最佳。

测定烟叶样品中的镉含量：前处理如下：将约1.7g左右各烟叶剪成小碎片加入20mL 3％HNO₃，振荡浸提10min。过滤，得到烟叶样品，上清液10个样品的滤液颜色稍有差异，基本呈棕褐色。用一次性吸管分别取样品上清液、标准对照样品溶液与试剂空白液各约10mL于刻度试管中。用KOH溶液调节各溶液pH至7.0左右，将镉试纸浸入样品上清液中，10s后取出，与标准对照样品溶液的镉试纸颜色进行比较。

从图1可以看出，10个烟叶样品溶液与镉试纸作用后均能显色，并且表现出一定的趋势变化。与镉试纸标准色阶对比，其中1号样品显色与镉标准试纸浓度0.5μg·mL^-1接近；2号、3号和4号样品显色与标准色阶浓度1.0μg·mL^-1类似；5号、6号和7号样品同标准色阶浓度3.0μg·mL^-1显色一致，8号、9号和10号样品显色相似或稍浅于标准色阶浓度5.0μg·mL^-1。利用镉试纸对烟叶样品进行实际应用时，可先将显色颜色接近的样品归为一组，再与标准色阶各浓度对比，可初步确定各组的镉含量；再将归为一组的样品纵向比较，则可缩小样品中镉浓度的范围，使预判结果更准确、趋势更明显。由此，各烟叶样品与镉试纸发生显色作用后能够全部区分开来，达到粗筛目的。

为验证本实验中镉试纸条初步筛查的准确度，将用于烟叶中进行重金属镉测试的所有对应样品，通过ICP-MS进行镉浓度准确测定，仪器测定结果与镉试纸条粗筛结果对比情况见表1：

表1 ICP-MS测定结果与镉试纸条粗筛结果对比

镉试纸预测浓度与ICP-MS测定结果比较接近，并且灌木枝叶标准物质GSV-2浓度在允许范围内(0.38μg·mL^-1)，说明仪器稳定，结果可靠；实验选择的10个烟叶样品镉的浓度在0.5-5μg·mL^-1之间，镉试纸条检测结果与仪器测试结果相符，趋势一致，与镉试纸预判镉浓度吻合，基本满足烟叶样品中重金属镉的快速检测、粗筛需求。

采用标准物质(灌木枝叶)进行方法验证

先将标准物质通过ICP-MS进行镉浓度准确测定(前处理程序和仪器测试方法参考烟草行业标准《烟草及烟草制品铬、镍、砷、硒、镉、铅的测定：电感耦合等离子质谱法YC/T380-2010》，实验控制Cd浓度在0.5μg·mL^-1、1.0μg·mL^-1、3.0μg·mL^-1左右，以便于与镉试纸制备的标准色阶进行对比，每个浓度做三组平行样，再将对应浓度的三组标准物质溶液分别与制备好的0.2％镉试纸进行显色实验，显色结果见图2。

灌木枝叶标准物质ICP-MS测定结果满足实验设计浓度的预期，将三个浓度标准物质与镉试纸条进行显色实验，也能与镉试纸标准色阶很好的匹配对应，并且三组平行样结果无明显偏离和异常，保持一致，说明本发明制备的镉试纸条、建立的快速检测重金属镉的方法具有良好的准确性和稳定性，可以应用到实际样品分析中。

实验建立方法的实用性及其评价

为了评价镉试纸检测烟叶中镉(Cd²⁺)的实用性，应用镉试纸对实验选择的10个2014烟叶样品进行检测，10个样品镉试纸法全部检出，其中浓度大于1μg·mL^-1的样品为9个，0.5μg·mL^-1左右的为1个，使用ICP-MS方法检测出的浓度为0.5～5μg·mL^-1之间。根据镉试纸的最低检出限(0.5μg·mL^-1)，不存在漏检，与ICP-MS方法相比较，本发明制备的镉试纸条检出率达100％，效果明显。

Claims (6)

1.一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法，其特征在于：选择中速定量滤纸，配制质量分数0.2％的镉试剂溶液，将滤纸放入镉试剂溶液中充分浸泡，充分浸透后取出，晾干，待溶剂充分挥发，即得。

2.根据权利要求1所述的一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法，其特征在于：所述的试纸的最低检测浓度为0.5μg·mL^-1。

3.根据权利要求1所述的一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法，其特征在于：不加入表面活化剂。

4.如权利要求1所述的一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的检测方法，其特征在于：将烟叶剪成碎片加入HNO₃，振荡浸提，过滤，得到烟叶样品，取样品上清液、标准对照样品溶液与试剂空白液试管，用KOH溶液调节各溶液pH至7.0±0.05，将镉试纸浸入样品上清液中，与标准对照样品溶液的镉试纸颜色进行比较即可。

5.根据权利要求4所述的一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的检测方法，其特征在于：检视时间为2min。

6.根据权利要求4所述的一种快速检测烟叶中重金属镉的试纸的制备方法，其特征在于：浸入反应时间为10s。