利用超级微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量的方法

摘要

本发明公开了一种利用超级微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量的方法。本发明采用透明、稳定的石英管进行超级微波消解食用油样品，然后用石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量。本发明首次将超级微波技术应用于食用油中痕量砷的测定，操作更加安全简单，消解能力更强，可简便、高效地消解食用油类样品，有效消除转移过程导致的目标分析物损失和污染，且无需使用毒性较大的硼氢化钾等物质，进一步结合石墨炉原子吸收光谱法应用于食用油中痕量砷的测定，本发明方法线性范围0～40ng/mL，定量限为0.033mg/kg，回收率86.8%～101.4%。操作简单、准确、快速、灵敏，可以准确测定食用油中砷的含量，有效保障消费者身体健康。

说明书

技术领域

本发明涉及食品检测技术领域，具体涉及一种测定食用油中砷含量的方法，更具体地，涉及一种利用超级微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量的方法。

背景技术

食用油是日常生活的必需品，其质量安全与我们的身体健康息息相关。重金属污染来源主要是采矿、冶炼的废渣，冶金、化工、农药、染料和制革等的工业废水和地热发电厂的废水等。这些原因有可能会使得种植的花生、大豆、菜籽等油料作物中的重金属元素超标。此外，食用油在生产、加工、运输、贮存过程中，也有可能受到重金属的污染。砷是一种毒性很大的重金属元素，现有研究表明砷对人的心肌、呼吸、生殖、造血、免疫系统都有不同程度的损伤，在人体中易积累，不易排出，长期积累造成慢性中毒。砷限量在食品中有严格的限制，被列为重点监督的有害元素。GB 2762-2012 《食品中污染物限量》规定油脂及其制品中总砷的限量为0.1mg/kg。GB 2716-2005《食用植物油卫生标准》规定食用植物油中的砷限量0.1mg/kg。

GB/T 5009.11-2003中砷的检测技术主要包括原子荧光光谱法、银盐法、砷斑法和比色法，其中，银盐法、砷斑法和比色法干扰大，灵敏度低，不适于痕量元素的测定。原子荧光法虽然灵敏度高，但操作繁琐，需要使用毒性较大的硼氢化钾溶液进行预还原，且预还原需要放置至少30min，试验过程中还会产生毒性较大的砷化氢气体。

食用油中砷的限量规定为0.1mg/kg。CNAS-CL10:2012中5.6节规定，所用标样应覆盖被测样品的浓度范围，最低浓度的标样应在接近检测方法报告限的水平。油脂样品难以消解，反应较为剧烈，微波消解时样品称样量一般不超过0.3g，现有的湿法或微波消解，需要将消解液用去离子水转移定容，定容体积一般至少为25mL。若样品的报告限定为食用油中砷的最高限量0.1mg/kg，按CL10标样最低浓度规定，最低浓度点为1.2 ng/mL，该浓度点的吸收信号很弱，精密度差，导致标准曲线拟合系数达不到要求。

另外，普通微波消解罐体为聚四氟乙烯材质，消解食用油时溶液出现爆罐或罐子变形等问题，且罐体较大，转移时需要大量水冲洗，易造成目标元素的过度稀释或转移不完全，不适于目标元素含量较低的样品测试。此外常规微波消解操作比较繁琐，聚四氟乙烯消解罐体也不宜观察罐体内样品消解效果。

综上所述，现有食用油中砷含量的检测通常采用普通微波消解结合原子荧光法来实现，但是存在操作繁琐、冲洗罐体产生过度稀释或转移不完全等情况、不易观察、价格昂贵、使用毒性较大的预还原溶液、检测过程中产生毒性较大的气体、检测时间长等缺陷。

超级微波消解为近几年才出现的新技术，具有简便、快速、高效、无损失等优点。应用超级微波消化技术可克服常规微波消解的不宜观察、消解罐易爆罐、价格昂贵等缺点，但是目前没有将超级微波消解技术应用于进行油类样品中痕量砷检测的消化前处理的相关研究和技术报道，也未见将超级微波消解与后续的检测工艺有机结合获得科学整体的技术方案的相关技术报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有微波消解检测食用油中砷含量的技术不足，提供一种利用超级微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量的方法。

本发明的发明目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种用超级微波消解-石墨炉原子吸收光谱法（UltraWAVE Digestion-GF-AAS）测定食用油中砷含量的方法，包括以下步骤：

S1.样品的超级微波消解前处理，得到消解液；

S2.将S1所得消解液赶酸，直接用去离子水定容至合适刻度，混匀，作为试样溶液；

S3.对S2所得试样溶液中砷含量进行检测；

其中，S1所述超级微波消解前处理包括以下步骤：

S11.采用单反应腔设计，所有消解反应管内插于大的微波工作腔内，可同时消解1～22个样品；UltraWAVE大反应腔加入130mL水+5mL H₂O₂（所述H₂O₂为UP级，质量分数为30%）；

S12.称取食用油样品约0.3g（精确值0.001g）于三刻度的15mL消解反应管中，加入3mL硝酸，盖上TFM盖子，放置过夜；

S13.往S12放置过夜后的消解反应管中混合物中加少量去离子水，盖上盖子，然后放入样品支架，置于超级微波消解仪中，锁紧罐体，预加惰性气体（氮气），压力40bar，外腔温度≤40℃，设定升温程序，进行消解；同时做空白试验。

所述空白试验为在未加食用油的空白石英消解管中加入3mL硝酸及少量水，其它步骤与试样的处理方法相同。

S2所述赶酸是将消解液于110℃赶酸约20min；用去离子水直接定容至10mL，作为试样溶液；

S3所述检测是采用无极放电灯、塞曼背景校正，以硝酸钯和硝酸镁的混合液为基体改进剂，采用石墨炉原子吸收光谱法，根据标准曲线测定试样溶液中砷的含量。

S1所述样品的超级微波消解前处理是采用石英消解反应管（石英消解管）。优选地，所述石英消解管具有不同的规格，带有刻度标记，例如带5mL、10mL、15mL刻度标记的石英消解管。

S13所述升温程序是分为三步，第一步为室温至120℃，时间8min，压力120bar；第二步为120～210℃，时间8min，压力150bar；第三步为210℃，时间10min，压力150bar。三步的功率均为1500W。

消解完毕冷却卸压后，赶酸，用去离子水直接定容，混匀。作为试样溶液，待上机测定。

优选地，S3所述石墨炉原子吸收光谱法的工作条件为：波长：193.7nm；灯电流：380mA；光谱带宽：0.7nm；氩气流量250mL/min；原子化停气。样品进样量20μL，基体改进剂5μL。基体改进剂为1g/L钯（硝酸钯基体）和0.6 g/L硝酸镁的混合溶液。石墨炉升温程序：室温～110℃，升温时间1s，保持30 s；110℃～130℃，升温时间15 s，保持30 s；灰化：1200℃，升温时间10s，保持20 s；原子化：2000℃，升温时间0s，保持5 s；净化2450℃，升温时间1s，保持3s。采用自动进样，先进样品液，后进基体改进剂。样品液按顺序依次为标准溶液、空白溶液和试样溶液。

优选地，S2所述定容至合适刻度是根据目标分析物预估的含量范围确定最接近的定容刻度，例如对目标分析物含量较低的样品可定容到较小刻度，避免常规转移时多次冲洗对目标分析物的过度稀释，还能有效消除转移过程导致的目标分析物损失和污染。

优选地，S3所述标准工作曲线的绘制方法为：

用体积比为1%HNO₃将1000mg／L砷标准溶液（国家标准试剂）逐级稀释成5μg／L 和50μg／L的砷标准应用液。按设定杯位将标准应用液、稀释液及基体改进剂分别倒入各样品杯中，置于样品盘上。仪器自动将标准应用液稀释为2.5，5，10，20，40μg／L的标准系列，并自动加入基体改进剂5μL。基体改进剂为1g/L钯（硝酸钯基体）和0.6 g/L硝酸镁混合液。在仪器设定的工作条件下测量标准系列的吸光度，并自动绘制工作曲线。得回归方程A=0.00422C+0.00119, r=0.9997。C为浓度，A为吸光度，r为线性相关系数。标准工作溶液现用现配。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明科学提供整体解决方案，合理设置消解和检测条件，发挥超级微波消化技术的易于观察、成本较低、操作安全等优点，成功将超级微波消化技术应用于油类样品中痕量砷检测的消化前处理。

本发明进一步结合使用石墨炉原子吸收光谱法进行砷含量的测试，保证了整体检测技术方案灵敏度高、试剂用量少、操作简单、检测结果准确，并有效保障食用油质量安全。

采用本发明方法中的超级微波消解方法进行前处理，样品称样量也为0.3g，同样将报告限定为最大限量0.1mg/kg。若试样溶液定容至5mL，按CL 10标样最低浓度规定，则标准曲线最低浓度点为6ng/mL；若定容至10mL，最低浓度点为3ng/mL。最低标准点的浓度明显增大，信号响应明显增强，显著提高了方法的灵敏度和准确度，由砷浓度为2.5ng/mL和1.0ng/mL原子吸收响应对比图见附图1所示，附图1中显示信号响应明显增强的曲线是砷浓度为2.5ng/mL的原子吸收响应曲线。针对性解决了现有相关检测技术的操作繁琐、冲洗罐体产生过度稀释或转移不完全、不易观察等缺陷。

整体来看，本发明提供了一种用超级微波消解-石墨炉原子吸收光谱法（UltraWAVE Digestion-GF-AAS）测定食用油中砷含量的方法，首次将超级微波技术应用于食用油中痕量砷的测定。相对于现有普通的微波消解技术，本发明操作更加简单，消解能力更强，可简便、高效地消解食用油类样品；本发明采用透明、稳定的石英管，相对普通微波消解仪中的聚四氟乙烯罐，超级微波消解仪中的石英消解管价格更加低廉，也更易观察消解效果。本发明设计带5mL、10mL、15mL不同刻度标记的石英消解管，消解完成后，消解液赶酸后直接定容至刻度，依据样品中砷的实际含量范围，直接用去离子水定容至合适刻度，作为试样溶液，然后用石墨炉原子吸收光谱法进行试样溶液中砷含量的测试；对目标分析物含量较低的样品可定容到较小刻度，避免了常规转移时多次冲洗对目标分析物的过度稀释；还能有效消除转移过程导致的目标分析物损失和污染。本发明科学结合石墨炉原子吸收光谱法进行食用油中砷含量的测试，相对于常用的氢化物发生原子荧光光谱法，本发明方法操作更加简便、快速，且无需使用毒性较大的硼氢化钾等物质。

本发明方法线性范围0～40ng/mL，定量限为0.033mg/kg，回收率86.8%～101.4%。该方法操作简单、准确、快速、灵敏，可以准确测定食用油中砷的含量，有效保障消费者身体健康。

附图说明

图1砷浓度为2.5ng/mL和1.0ng/mL原子吸收响应对比图。

图2本发明方法标准工作曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明方法。下述实施例和附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的生物材料、试剂原料为常规市购或商业途径获得的生物材料和试剂原料，除非特别说明，下述实施例中使用的方法和设备为本领域常规使用的方法和设备。

实施例1

本实施例所有玻璃器具均需在20%HNO3中浸泡24h，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗晾干后使用。所有试剂均为优级纯以上。

本实施例提供一种超级微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量的方法，具体步骤如下：

S1.将样品进行超级微波消解前处理，得到消解液；

S2.消解完毕冷却卸压后，取出消化管，110℃赶酸约15min，用去离子水直接定容至10mL刻度，混匀，待测。

S3.对S2所得试样溶液中砷含量进行检测；

其中，S1所述样品的超级微波消解前处理超级微波消解包括以下步骤：

S11.采用单反应腔设计，所有消解反应管内插于大的微波工作腔内，可同时消解1～22个样品；UltraWAVE大反应腔加入130mL水+5mL H₂O₂（所述H₂O₂为UP级，质量分数为30%）；

S12.称取食用油样品约0.3g（精确值0.001g）于三刻度的15mL石英消化管中，加入3mL硝酸，盖上TFM盖子，放置过夜；

S13.往S12放置过夜后的石英消化管中混合物中加少量去离子水，盖上盖子，然后放入样品支架，置于超级微波消解仪中，锁紧罐体，预加惰性气体（氮气），压力40bar，外腔温度≤40℃，设定如表1所示的升温程序，进行消解；同时做空白试验。

表1超级微波升温程序

步骤温度/℃时间/min压力/bar功率/W112081201500221081501500321010150150

空白试验为在未加食用油的空白石英消解管中加入3mL硝酸及少量水，其它步骤与试样的处理方法相同。

 S3所述检测的仪器工作条件如下：

AA800原子吸收分光光度计，配原装端窗式石墨管，砷无极放电灯；波长：193.7nm；灯电流：380mA；光谱带宽：0.7nm；氩气流量250mL/min，原子化停气。样品进样量20μL，基体改进剂5μL。基体改进剂为1g/L钯（硝酸钯基体）和0.6 g/L硝酸镁的混合液。测定方式： 峰面积积分。

最佳升温程序见表2所示：

表2 石墨炉升温程序

步骤温度/℃升温时间/min保持时间/min11101302130153031200102042000055245013

绘制标准工作曲线：

用体积比为1%HNO₃将1000mg／L砷标准溶液（国家标准试剂）逐级稀释成5μg／L 和50μg／L的砷标准应用液。按设定杯位将标准应用液、稀释液及基体改进剂分别倒入各样品杯中，置于样品盘上。仪器自动将标准应用液稀释为2.5，5，10，20，40μg／L的标准系列，并自动加入基体改进剂5μL。基体改进剂为1g/L钯（硝酸钯基体）和0.6 g/L硝酸镁混合液。在仪器设定的工作条件下测量标准系列的吸光度，并自动绘制工作曲线。得回归方程A=0.00422C+0.00119, r=0.9997。C为浓度，A为吸光度，r为线性相关系数。标准工作溶液现用现配。

完成样品的测定：按原子吸收光谱测定条件测定出试样溶液中砷浓度，依据称样质量和定容体积计算出砷含量。

实施例2本发明方法的准确度实验：

称取约0.3g食用油试样（准确至0.001g）于石英消解管中，加入3mL浓硝酸。再分别加入0.10mL、0.30mL和1.0mL浓度为100ng/mL砷标准溶液，即1ng/mL、3ng/mL、10ng/mL三浓度水平加标回收实验，每个浓度水平和试样本底均进行六平行测试。同时做空白试验。放置过夜，加入少量去离子水，盖上聚四氟乙烯盖，放入试样架及超级微波消解仪。锁紧罐体，预加惰性气体（氮气），压力40bar，外腔温度≤40℃，设定升温程序（见表1所示）进行消解。按照仪器工作条件进行标准工作曲线的绘制，再进行空白及试样溶液中砷含量的测试。本底及加标测试与试样测定方法相同，加标回收结果见表3所示：

表3 食用油中砷加标回收测试结果：（n=6）

由表3可知，本发明方法的回收率为86.8%～101.3%，砷含量范围为0.033 mg/kg～0.33mg/kg，符合GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》回收率要求。

由表3可知，本发明方法的精密度为2.9%～13%，砷含量范围为0.033mg/kg～0.33mg/kg，符合GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》精密度要求。

本发明用超级微波消解-石墨炉原子吸收光谱法（UltraWAVE Digestion-GF-AAS）测定食用油中砷含量的方法，首次将超级微波技术应用于食用油中痕量砷的测定。相对于现有普通的微波消解技术，本发明操作更加简单，消解能力更强，可简便、高效地消解食用油类样品；本发明采用透明、稳定的石英管，相对普通微波消解仪中的聚四氟乙烯罐，超级微波消解仪中的石英消解管价格更加低廉，也更易观察消解效果。本发明设计带5mL、10mL、15mL不同刻度标记的石英消解管，消解完成后，消解液赶酸后直接定容至刻度，依据样品中砷的实际含量范围，直接用去离子水定容至合适刻度，作为试样溶液，然后用石墨炉原子吸收光谱法进行试样溶液中砷含量的测试；对目标分析物含量较低的样品可定容到较小刻度，避免了常规转移时多次冲洗对目标分析物的过度稀释；还能有效消除转移过程导致的目标分析物损失和污染。本发明科学结合石墨炉原子吸收光谱法进行食用油中砷含量的测试，相对于常用的氢化物发生原子荧光光谱法，本发明方法操作更加简便、快速，且无需使用毒性较大的硼氢化钾等物质。