试验与检测 简述食品中重金属测定的前处理方法 张虎 和田地区质量与计量检测所新疆和田８４８０００ 摘要：测定食品中重金属的前处理方法目前有多种多样，但可以概括地分为“干法”、“湿法”“微波消解法”和“提取法”四种，这四种消解方 法各有优缺点，同时也适合不同样品的前处理，实际操作中要根据样品的组成成分选择合适的前处理方法。 关键词：食品重金属前处理 食品是人类生存的基本要素，由于工业 化的发展，导致食品中可能含有或者被污染 有危害人体健康的物质。随着人们生活水平 时因避免发生碳化，消解过程发生碳化时会 使砷严重损失，所以在消解过程中注意若消 化液色泽变深应适当补加硝酸，值得注意的 试液的内部，在试样的不同深度，微波所到 之处同时产生热效应，这不仅使加热更快速， 而且更均匀。大大缩短了加热的时间，比传 的提高，食品安全性问题日益受到重视，国 家加大了对食品的监管工作。与此同时也使 食品检验工作者的检验工作量增多，这就要 求食品检验工作者在保证检验质量的同时还 应该提高工作效率。在食品的重金属检验中， 样品前处理最为食品检验的关键步骤，直接 影响分析结果的精密度和准确度，选择合适 的前处理方法，缩短样品的前处理时间，是 在保证检验质量的同时提高检验效率的一个 重要方法。 一、湿消化法 湿消化法是在适量的食品样品中，加入 氧化性强酸，加热破坏有机物，使待测的无 机成分释放出来，形成不挥发的无机化合物， 以便进行分析测定。 湿法消化是目前应用比较广泛的一种食 品样品前处理方法，该方法实用性强，几乎 所有的食品都可以用该方法消化。 下面介绍下湿法消解的优势：首先、前 处理所用的试剂即酸都可以找到高纯度的， 同时基体成分都比较简单（偶尔也会产生部 分硫酸盐）；其次、在实验过程中，只要控制 好消化温度，大部分元素一般很少或几乎没 有损失。例如，在测定酱油中的砷含量时采 用湿法消化加入了硝酸高氯酸混合酸和硫 酸，加标回收率为９５％以上 即便像“汞”等极 易挥发的元素，只要正确掌握消化温度，也 不会有损失。 但是湿消化法也有一定的缺陷： 首先，由于该反应是氧化反应，样品氧 化时间较长，需要一个小时左右的时间（随 样品的成分而定），且实验过程中一次不能消 化超过１０个样品，因此方法的劳动强度比较 大。 其次，样品消化时常使用的试剂硝酸、 高氯酸、过氧化氢，硫酸都是具有腐蚀性且 比较危险的。在用硝酸和高氯酸时产生的酸 雾和烟，对通风橱的腐蚀性也很大。特别需 要注意的是用高氯酸消解样品时，应严格遵 守操作规程，烧杯中液体不能烧干，并且要 保证温度达到２００摄氏度时只有少量的有机 成分存在，否则高氯酸的氧化电位在此温度 下会迅速升高，会导致剧烈的爆炸！因此建 议，在使用高氯酸时，最好先用硝酸氧化部 分的有机物，或者是先加入硝酸与高氯酸的 混合液浸泡一夜，同时实验要在通风橱内进 行。消化液不能蒸干，以防部分元素如硒、 铅的损失。 还有，由于氧化反应过程中加入了浓酸， 这些酸可能会对仪器产生损害进而影响试验 结果，因此消解结束后需要排酸，例如，用 原子荧光测定总砷，测定时硝酸的存在会妨 碍砷化氢的产生，对测定有干扰，消解完全 后应尽可能的加热驱除硝酸。国标实验中采 用硝酸－硫酸消解样品，由于硫酸的沸点比硝 酸要高，所以最后消化液里基本上没有硝酸。 但是需要注意的是，采用硝酸一硫酸消解样品 是在标准曲线也要保证和样品消解液中相同 的酸浓度即要基体匹配。 某些特殊食品湿消解时注意事项： 含油脂成分较高的食品，如植物油、桃 酥等，在加入混合酸后，由于样品浮在混酸 表面上，容易形成完整的膜，加热时液面上 有剧烈的反应，容易造成爆沸或飞溅，因此 建议样品称样量不高于ｌｇ（植物油最好为 ｏ．１．ｏ．２ｇ），同时要在消解过程中随时补加硝 酸，一般来讲硝酸高氯酸混合液加入１５ｍｌ， 放置过夜让其缓慢氧化，次日消化中途还需 要补加混合酸１０ｍｌ左右。 酒类样品如葡萄酒、果酒，因其含有大 量的乙醇，在加混合酸消化之前一定要加热 蒸发掉乙醇（注意不能干涸），待乙醇挥发完 毕后，再加入酸消化。我曾经在消化葡萄酒 样品时，未排乙醇直接加入了混合酸，结果 过了几分钟后，反应非常剧烈，产生大量气 泡同时样品外溢，导致试验失败。 二、灰化法 干灰化法是指通过升高温度使样品中有 机物质全部挥发掉，达到除去有机物质的目 的。 于法灰化具有操作简单，并且可以一次 处理大批量样品的优点。 但是干法灰化也有其局限性，首先，由 于灰化温度比较高，一般都在５００摄氏度左 右，可能会有部分元素因为蒸发而损失掉（部 分由于坩埚或器皿的吸附，还有些样品可以 与坩埚和器皿反应生成难以用酸溶解的物质 如玻璃或耐熔物质等），从而导致元素的部分 损失。如测定酱油中铅采用干法前处理，温 度５００摄氏度以上，加标回收率只有４０％多， 因此干灰化法的回收率不是很稳定，再此建 议每批样品都做加标回收试验。 其次，实验过程比较长，样品碳化时问 需要１个小时左右，灰化时间在４．６小时之间， 中途如果灰化效果不好还需要加入助灰化 剂。 某些特殊食品干法灰化时注意事项： 含油脂成分较高的食品，如植物油，炭 化时非常容易爆沸，同时易燃，因此不建议 采用干灰化法。 含糖、蛋白质、淀粉较多的样品炭化时 会迅速发泡溢出，可加几滴辛醇再进行炭化， 以防止炭粒被包裹，灰化不完全。 含磷较多的谷物及制品，在灰化过程中 的磷酸盐会包裹沉淀，可加几滴硝酸或双氧 水，加速炭粒氧化，蒸干后再继续灰化。 三、微波消解法 微波消解是指利用微波的穿透性和激活 反应能力，使样品温度升高，同时采用密封 装置，在加入一定量的酸溶液，达到使样品 中有机物质分解的目的。 该方法优点是１．消化时间短，微波加热 是一种直接的体加热的方式，微波可以穿入 统的加热方式既快速又效率高。采用微波消 解系统制样，消化时间只需数十分钟，大大 提高了反应速率，缩短样品制备的时间，与 此同时微波消解还可以控制反应条件，使制 样精度更高； ２．由于微波在使样品发生内加热时，还引 起酸与样品之间较大的热对流，使酸与样品 充分接触，最大限度发挥酸的作用： ３．消化中因消化罐完全密闭，不会产生尾 气泄漏，且不需有毒催化剂及升温剂，减少 了对环境的污染和改善试验人员的工作环 境； ４．微波消化是在密闭容器内进行，易挥发 元素损失少，回收率高，耗酸量减少（３－５ｍ１）， 空白值大为降低，从而挺高了结果的准确性 是目前为止应用最广泛的一种样品前处理方 法。 但是微波消解也有缺陷，例如样品取样 量很小，一般固体样品小于１ｇ，液体样品小 于２ｍｌ，同时样品消解前必须进行预处理（放 置过夜或低温处理等），处理完的消解液须赶 除液体中的剩余酸和氮氧化物（湿法消化也 需要）等，这和湿消化法的缺陷一样。最值 得注意的是由于使用的是微波加热，实验过 程中要防止微波的泄露，特别值得注意的是 要掌握消解样品的种类和称样量之间的关 系，严格控制反映条件，防止消解罐因为压 力过大而变形，造成安全隐患。 四、提取法 酸提取是指选用某种酸将样品中的待测 元素提取出来。与上面三种方法不同的是， 这种方法并没有破样品里的有机物质，而是 直接用酸提取，因此该方法具有速度快、操 作简便的优点； 同时由于该方法不需要加热，因此也就 避免了待测元素的损失。 笔者曾在测定葡萄酒中铁元素时采用酸 提取法和湿消化法两种前处理方法处理样品 后用原子吸收测定，两者并无显著的区别。 但是需要注意的是样品的提取时间和温 度对某些元素的试验结果会有影响，例如在 进行样品中无机砷的测定时，需要６０摄氏度 水浴１８个小时。还有，成分复杂的食品容易 产生干扰因此也不适用。并不是所有的元素 都可以采用这种方法，建议在采用这种方法 之前，对各种类型的食品都做一下回收试验。 总的来说，湿消化法为经典的消化方法， 灰化法耗时长，且易引起待测元素的污染和 损失，微波消解法具有待测元素不易损失的 优点，但是处理成本较高，同时应注意操作 安全。酸提取法直接进样技术具有操作简便、 速度快、不污染环境、避免被测元素的挥发 损失等优点，但只能应用于部分分析技术， 食品检验工作者可以根据样品种类和实验室 条件综合考虑采用何种前处理方法。 商品与质量 ２０１３年第７期 ２５７