CN1959379A - 甘蔗中有害元素铅、铜、镉的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学领域，尤其是食用植物中有害元素的测定方法。本发明所述方法由以下步骤组成：1.选取甘蔗样品，切碎，混匀，置于耐酸容器中；2.按照每10克甘蔗样品加入20～30mL硝酸、高氯酸混合酸，轻摇；3.移至电热板上加热，产生棕色气体较多时，取下稍冷；4.再移至电热板上加热，高氯酸冒白烟至近干，剩0.5～1mL；5.将上述溶液取下冷却，按每10克甘蔗样品加入2～5mL硝酸，再加入蒸馏水至50mL，混匀；6.用电感耦合等离子体原子发射光谱仪ICP－AES绘制校准曲线；7.步骤五所得溶液按照步骤六测定，测定溶液中铅、铜、镉谱线强度，计算机从校准曲线上查得溶液中铅、铜、镉含量，自动计算甘蔗样品中铅、铜、镉的含量。

Description

甘蔗中有害元素铅、铜、镉的测定方法

技术领域

本发明属于化学领域，尤其是食用植物中有害元素的测定方法。

技术背景

甘蔗在我国南方省区大面积种植，是生产白砂糖、赤砂糖、红糖等食用糖的主要原料，还可直接食用或榨汁饮用，其质量好坏直接影响食糖质量和消费者健康。食糖安全卫生项目要求严格，但作为原料的甘蔗却没有检验标准和方法，消费者、糖厂对甘蔗只进行感观检验，没有安全、卫生项目的检验标准和方法。

科研、生产、农业部门，重视甘蔗的优良品种选育、科学种植、病虫害防治、生产加工、渣利用和副产品综合利用，也取得了很好的经济效益和社会效益，但对甘蔗的农药残留、重金属含量等有毒有害物质的检验标准和方法研究不够。甘蔗是普通的农产品，因生长地理、环境不同，重金属有害元素铅、铜、镉等的含量也不同，目前，尚未发现检测甘蔗中这些有害元素的报道。

本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定甘蔗中有害元素铅、铜、镉的方法。

发明内容

本发明所述的甘蔗中有害元素铅、铜、镉的测定方法由以下步骤组成：

一、选取甘蔗样品，切碎，混匀，置于耐酸容器中；

二、按照每10克甘蔗样品加入20～30mL硝酸、高氯酸混合酸，所述的混合酸为硝酸∶高氯酸的体积比为4∶0.5～1，轻摇；

三、移至温度为150～180℃的电热板上加热，产生棕色气体较多时，取下稍冷；

四、再移至温度为150～180℃的电热板上加热，高氯酸冒白烟至近干，剩0.5～1mL；

五、将上述溶液取下冷却，按每10克甘蔗样品加入2～5mL硝酸，再加入蒸馏水至50mL，混匀；

六、绘制校准曲线：取重量浓度为0.0、0.01、0.1、0.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0μg/mL的铅、铜、镉的标准溶液，于设定的电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件下测定铅、铜、镉的谱线强度，以铅、铜、镉浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，计算机自动绘制校准曲线；

七、步骤五所得溶液按照步骤六测定，测定溶液中铅、铜、镉谱线强度，计算机从校准曲线上查得溶液中铅、铜、镉含量，自动计算甘蔗样品中铅、铜、镉的含量。

上述的甘蔗样品可以为甘蔗心、甘蔗皮或甘蔗根，也可以是其混和物。

结果计算：

试样中铅、铜、镉的含量按下式计算：

$X=\frac{C\×V}{M}$

式中：

X——试样中铅、铜、镉的含量，单位毫克每千克(mg/kg)；

C——试样溶液中铅、铜、镉的浓度，单位微克每毫升(μg/mL)；

V——试样溶液总体积，单位毫升(mL)；

M——试样质量，单位克(g)。

计算结果保留二位有效数字。

本发明中是将甘蔗样品经湿法消化，有机物被分解、排出，样品溶液中铅、铜、镉进入雾化器，形成气溶胶，被氩气载入高温高频等离子体，发生电离，产生特征谱线，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测出谱线强度，其强度与各元素含量成正比，采用校准曲线法进行定量测定，计算机自动计算甘蔗中铅、铜、镉的含量。用同样的方法，还可测定甘蔗中的其它元素，如：铁、砷、铬等，测定仍然能够一次完成。

本发明克服了现有技术的缺陷，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)同时测定甘蔗中的铅、铜、镉3个元素，测定一次完成，帮助企业和消费者从生产原料的质量控制入手，加强甘蔗中有毒有害物质的检测，进行危害分析和关键点控制，建立有效质量保证体系(如HACCP)，提高产品质量，保证食品安全和消费者健康。本发明运用于食品安全项目的测定，填补了甘蔗检验的空白，对食糖生产、加工企业和保护消费者健康有重要意义。

本发明的主要特点：

1、使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定甘蔗中铅、铜、镉的含量，3个元素测定一次完成。

2、检出限低，测铅检出限0.02mg/kg，测铜、镉检出限0.01mg/kg；

3、回收率实验：检测限加标回收率为：Pb 95.0～126.0％，Cu 92.0～109.0％、Cd 91.0～101.0％。

4、重复性实验：相对标准偏差＜2.0％，误差较小，结果准确。

附图说明

图1为铅校准曲线，图中Pb为铅标准溶液浓度，I为铅谱线强度。

图2为铜校准曲线，图中Cu为铜标准溶液浓度，I为铜谱线强度。

图3为镉校准曲线，图中Cd为镉标准溶液浓度，I为镉谱线强度。

具体实施方式

实施例1：

1 使用仪器：

电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)，型号：LEEMAN Prodigy

2 使用试剂：

蒸馏水为二次蒸馏水，化学试剂为优级纯。

硝酸(ρ1.42g/mL)；高氯酸(ρ1.67g/mL)。

铅、铜、镉标准储备液：用国家标准试剂(GBW)，浓度均为1mg/mL。测定时用硝酸(2+98)逐级稀释成铅浓度为0.0、0.01、0.10、0.50、1.0、1.5、2.0μg/mL，铜、镉浓度为0.0、0.01、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00μg/mL的混合标准工作溶液；

3 铅、铜、镉校准曲线绘制

使用混合标准工作溶液，在表1仪器工作条件下测定，计算机自动绘制铅、铜、镉校准曲线，见图1～3。

                    表1 ICP-AES仪器工作条件

项目	氩气	冷却气	载气	泵速	功率	爆光时间	观测方式
								测定条件	0.6Mpa	18LPM	30PSI	1.1mL/min	1.1KW	30sec	水平
谱线波长：Pb 220.353nm、Cu 324.754nm、Cd 228.802nm

4 样品测定

称甘蔗心、甘蔗皮、甘蔗根三种试样各10.00克(精确到0.001克)于250mL玻璃烧杯中，加入20mL硝酸、高氯酸混合酸(硝酸、高氯酸体积比＝4∶1)，轻摇，盖上玻璃表面皿，移至温度为150～180℃的电热板上加热，棕色气体溢出多时取下稍冷。再加热蒸发，高氯酸冒白烟，至近干，样液透明无色，混合酸不够时适量补加，剩0.5～1mL。加入2mL硝酸、10mL蒸馏水，煮沸、冷至室温，移至50mL容量瓶，定容、混匀。测定，计算样品中铅、铜、镉的含量，结果见表2。

          表2 甘蔗样品中铅、铜、镉测定结果(mg/kg)

样品	元素	测定值			平均值
						甘蔗心	Pb	0.1165	0.1158	0.1190	0.12
Cu	0.0551	0.0531	0.0816	0.06
					Cd		0.0012	0.0018	0.0024	0.01
甘蔗皮	Pb	0.2860	0.2210	0.2358							0.25
					Cu	0.5389	0.5851	0.5167	0.55
	Cd	0.0013	0.0035	0.0050						0.01
					甘蔗根	Pb	0.2880	0.2310	0.3923		0.30
Cu	0.7494	0.7559	0.5167	0.68
						Cd	0.0023	0.0047	0.0002	0.01

注：

1、甘蔗心、甘蔗皮和甘蔗根中铅、铜含量差异较大，甘蔗样品须制备均匀，否则，测定误差较大；

2、甘蔗样品消化完全时，样液应透明无色，若颜色较深，表明未消化完全，须补加混合酸。

实施例技术验证：

检出限实验：

空白实验：

用空白溶液，连续测定铅、铜、镉10次，结果见表3。

        表3 空白溶液中测定铅、铜、镉实验(n＝10，μg/mL)

元系	浓度	测定值					平均值	标准偏差	3倍标准偏差
										Pb	0.00	-0.0476-0.0455	-0.0495-0.0468	-0.0535-0.0560	-0.0544-0.0543	-0.0432-0.0595	-0.0510	0.0053	0.0159
Cu	0.00	-0.0134-0.0135	-0.0134-0.0135	-0.0135-0.0134	-0.0136-0.0135	-0.0135-0.0135	-0.0135	0.0001	0.0003
										Cd	0.00	-0.0043-0.0046	-0.0047-0.0050	-0.0044-0.0053	-0.0044-0.0049	-0.0045-0.0050	-0.0047	0.0003	0.0009

实验结果：分析测试中溶液浓度为微克每毫升(μg/mL)的，计算时保留小数点后2位有效数字，根据表3中空白溶液中测定铅、铜、镉的3倍标准偏差，折算成甘蔗样品铅、铜、镉的检出限：铅为0.02mg/kg，铜、镉为0.01mg/kg。

铅、铜、镉检出限加标回收实验：

用切碎、混匀的甘蔗样品，在消化处理前定量加入铅标准溶液0.02μg/mL，铜、镉标准溶液定量加入0.01μg/mL，进行回收率实验，结果见表4。

      表4 甘蔗样品检测限加标回收实验(n＝9，μg/mL)

元素	本底值	加入量	测定值			回收量			回收率，％
												Pb	0.0268	0.02	0.05200.05150.0503	0.05120.04580.0497	0.04650.04690.0472	0.02520.02470.0235	0.02440.01900.0229	0.01970.02010.0204	126.0123.5117.5	122.095.0114.5	98.5100.5102.0
Cu	0.0080	0.01	0.01830.01880.0182	0.01870.01720.0189	0.01870.01770.0181	0.01030.01080.0102	0.01070.00920.0109	0.01070.00970.0101	103.0108.0102.0	107.092.0109.0	107.097.0101.0
												Cd	0.0020	0.01	0.01190.01200.0117	0.01160.01160.0120	0.01150.01210.0111	0.00990.01000.0097	0.00960.00960.0100	0.00950.01010.0091	99.0100.097.0	96.096.0100.0	95.0101.091.0

实验结果：检出限含量铅、铜、镉的加标回收率为：Pb 95.0～126.0％，Cu 92.0～109.0％、Cd 91.0～101.0％，满足测定需要。

加标回收率实验：

用切碎、混匀的甘蔗样品，在消化处理前定量加入高于检测限浓度的铅、铜、镉标准溶液，进行回收率实验，结果表5。

          表5 甘蔗样品加标回收实验(n＝9，μg/mL)

元素	本底值	加入量	测定值			回收量			回收率，％
												Pb	0.0268	0.10	0.11270.11470.1165	0.10900.10620.1186	0.10730.11780.1109	0.08590.08790.0897	0.08220.07940.0918	0.08050.09100.0841	85.987.989.7	82.279.491.8	80.591.084.1
0.20	0.22430.20390.2418	0.22040.23770.2251	0.22410.23640.2265	0.19750.17710.2150	0.19360.21090.1983	0.19730.20960.1997	98.888.6107.5	96.8105.499.2	98.6104.899.8
										1.00	0.84670.88440.8693			0.86160.85470.8702	0.85180.86900.8725	0.81990.85760.8425	0.83480.82790.8434	0.82500.84220.8457	82.085.884.2	83.582.884.3	82.584.284.6
2.00	1.69011.70861.7371	1.69041.71331.7680	1.69431.72681.7694	1.66331.68181.7103	1.66361.68651.7412	1.66751.70001.7426	83.284.185.5	83.284.387.1	83.485.087.1
										Cu	0.0080			0.02	0.02870.02680.0289	0.03000.02590.0283	0.02510.02750.0263	0.02070.01880.0209	0.02200.01790.0203	0.01710.01950.0183	103.594.0104.5	110.089.5101.5	85.597.591.5

		0.10	0.09890.09540.0991	0.09720.09600.0988	0.09760.09700.0975	0.09090.08740.0911	0.08920.08800.0908	0.08960.08900.0895	90.987.491.1	89.288.090.8	89.689.089.5
												0.20	0.20920.19480.2063	0.19420.20570.2055	0.21130.20580.2102	0.20120.18680.1983	0.18620.19770.1975	0.20330.19780.2022	100.693.499.2	93.198.898.8	101.698.9101.1
		1.00	0.90210.91890.9243	0.91740.91790.9255	0.92740.92610.9310	0.89410.91090.9163	0.90940.90990.9175	0.91940.91810.9230	89.491.191.6	90.991.091.8	91.991.892.3
												2.00	1.78671.79091.8073	1.77341.80231.8329	1.79741.80091.8331	1.77871.78291.7993	1.76541.79431.8249	1.78941.79291.8251	88.989.189.9	88.389.791.2	89.589.691.3
		Cd	0.0020	0.02	0.02020.02080.0215	0.02080.02040.0223	0.02120.02340.0198	0.01820.01880.0195	0.01880.01840.0203	0.01920.02l40.0178	91.094.097.5											94.092.0101.5	96.0107.089.0
0.1O	0.09870.09860.0957											0.09810.10060.0963	0.09740.10060.0969	0.09670.09660.0937	0.09610.09860.0943	0.09540.09860.0949	96.796.693.7	96.198.694.3	95.498.694.9
				0.20	0.19980.18850.2016	0.18610.20210.2008	0.20360.20140.2011	0.19780.18650.1996	0.18410.20010.1988	0.20160.19940.1991	98.993.299.8									92.0100.099.4	100.899.799.6
1.00	0.90270.91880.9067											0.91320.90050.9088	0.91610.90900.9103	0.90070.91680.9047	0.91120.89850.9068	0.91410.90700.9083	90.191.790.5	91.189.890.7	91.490.790.8
				2.00	1.80931.82171.8519	1.80671.83811.8733	1.81891.84531.8550	1.80731.81971.8499	1.80471.83611.8713	1.81691.84331.8530	90.491.092.5									90.291.893.6	90.892.292.6

实验结果：加标回收率范围Pb 80.5～107.5％、Cu 85.5～110.0％、Cd 89.8～107.0％，满足检验需要。

重现性实验：

用切碎、混匀的甘蔗样品，在消化处理前定量加铅50.0μg、铜25.0μg、镉12.5μg，试样液定容于50mL容量瓶，相当于加入铅1.0μg/mL、铜0.5μg/mL、镉0.25μg/mL，平行测定9次，结果进行比较，标准偏差、相对标准偏差(RSD)见表6。

    表6 测定铅、铜、镉重复性实验(n＝9，μg/mL)

元素	本底值	加入量	测定值			平均值	标准偏差	RSD，％
									Pb	0.0268	1.0	1.03601.03241.0381	1.02141.03991.0459	1.02891.03841.0349	1.0351	0.00702	0.69
Cu	0.0080	0.5	0.50390.50410.5070	0.50870.50790.5113	0.50490.50120.5088	0.5064	0.00313	0.62
									Cd	0.0020	0.25	0.25100.25360.2499	0.25150.25160.2529	0.25200.24970.2498	0.2513	0.00138	0.55

实验结果：平行测定含铅、铜、镉溶液各9次，相对标准偏差0.55～0.69％，＜2％，测定误差较小，结果准确。

Claims (3)

1、一种甘蔗中有害元素铅、铜、镉的测定方法，其特征在于由以下步骤组成：

一、选取甘蔗样品，切碎，混匀，置于耐酸容器中；

二、按照每10克甘蔗样品加入20～30mL硝酸、高氯酸混合酸，所述的混合酸为硝酸∶高氯酸的体积比为4∶0.5～1，轻摇；

三、移至温度为150～180℃的电热板上加热，产生棕色气体较多时，取下稍冷；

四、再移至温度为150～180℃的电热板上加热，高氯酸冒白烟至近干，剩0.5～1mL；

五、将上述溶液取下冷却，按每10克甘蔗样品加入2～5mL硝酸，再加入蒸馏水至50mL，混匀；

六、绘制校准曲线：取重量浓度为0.0、0.01、0.1、0.25、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0μg/mL的铅、铜、镉的标准溶液，于设定的电感耦合等离子体原子发射光谱仪工作条件下测定铅、铜、镉的谱线强度，以铅、铜、镉浓度为横坐标，谱线强度为纵坐标，计算机自动绘制校准曲线；

七、步骤五所得溶液按照步骤六测定，测定溶液中铅、铜、镉谱线强度，计算机从校准曲线上查得溶液中铅、铜、镉含量，自动计算甘蔗样品中铅、铜、镉的含量。

2、如权利要求1所述的甘蔗中有害元素铅、铜、镉的测定方法，其特征在于所述的甘蔗样品是甘蔗心、甘蔗皮或甘蔗根。

3、如权利要求1所述的甘蔗中有害元素铅、铜、镉的测定方法，其特征在于所述的甘蔗样品是甘蔗心、甘蔗皮和甘蔗根的混和物。

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