食品中铅测定的试验设计

食品中铅测定的试验设计
铅是一种毒性很强的重金属，不是人体必需的微量元素，食品中铅主要来源于原料污染和生产工艺、容器、包装、储存和运输等环节的污染，被世界卫生组织列为食品污染物加以控制。

人体摄入0.04g的铅就会引起急性中毒，铅中毒具有蓄积性、持久性和不可逆性。

因此，加强食品检测防止铅中毒非常重要，而使用快速、灵敏、准确的测定方法测定食品中铅显得十分必要。

1.铅的理化性质及对人体健康的影响
1.1铅的理化性质
铅是一种重金属元素，化学符号为Pb,原子序数为82，熔点327.502℃，沸
点1740℃，密度11.3437g/cm 3
，莫氏硬度1.5，很柔软，金属铅有良好的展性，
能压成薄片，但没有延性，不能拉成丝。

不与水作用，与盐酸反应时，生成溶解度小的氯化铅覆盖在铅的表面，使反应终止。

与硫酸的作用和盐酸相似。

能溶于
浓热的硫酸中，生成可溶性的硫酸氢铅；溶于稀硝酸，生成硝酸铅[1]
，故测定
铅含量时常配制成硝酸铅溶液。

铅为重金属，可导致蛋白质性，对人体有毒。

1.2铅在人体内分布及对人体健康的影响
人体吸收的铅大部分来自食物，少部分来自污染的空气，铅通过肠道和呼吸道吸收入人体后，随血流分布到全身各器官和组织，血液中的铅部分通过肾脏由尿液排出体外，部分从大便排出，部分储存在骨骼里。

人体内的铅95％以上都以不溶性磷酸盐形式沉积在骨骼中，而且很难出来再回到血液，骨骼中的铅的半衰期约为20～30年，这部分铅对人体来说相对安全。

少部分储存在肝、肾、肌肉和
中枢神经系统[2]。

急性铅中毒比较少见，其毒性主要是由于铅在人体蓄积所造
成的神经性和血液性中毒[2]。

铅的毒性机理主要是对蛋白质及酶中的半胱氨酸
残基的反应。

铅慢性中毒对人体危害分为三个阶段：（1）低血色素贫血导致溶血和红细胞寿命缩短，还会出现无相关的行为异常或组织功能障碍（包括消化、免疫等）；（2）中枢神经系统失调，并诱发多发性神经炎。

表现为机能亢进，冲动行为、知觉紊乱和学习能力下降。

在许多严重的病例中，症状包括坐立不安、易怒、头痛、肌肉震颤、运动失调和记忆力丧失；（3）肾衰竭、痉挛、昏迷甚
至死亡。

对婴幼儿、儿童及孕妇的伤害尤为明显[3]。

2.食品中铅测定方法的选择
测定食品中铅的方法较多，包括石墨炉原子吸收法、火焰原子吸收法、双 硫腙比色法、原子荧光法、近几年来发展起来的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS 法）及新兴的光纤传感测试技术、生物传感技术和电位溶出技术等。

目前使用最多的还是国家标准检测方法，国家标准对食品中铅含量的测定通常采用双硫腙比色法、氰化物原子荧光法、火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和单扫描极谱法，这些方法各有其优缺点，比如说双硫腙比色法灵敏度较低、操作繁琐及接触毒物等。

目前，痕量铅的测试主要采用原子吸收光谱法，包括火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和氢化物发生原子荧光法。

火焰原子吸收光谱法灵敏度差，达不到食品中铅含量的卫生标准要求。

再者采用常规的火焰原子吸收光谱法测铅浓度时，标准曲线线性并不太好。

即使进行了改进，就目前的情况而言也不太理想。

对于氢化物原子荧光法来说，食品中的铅氢化物生成较困难，而且极不稳定，因此，氢化物原子吸收光谱法测铅的报道较少[4]。

目前，在食品铅的测定中使用最广泛的方法是石墨炉原子吸收光谱法，该方法优点是原子化效率高、试样用量小、能直接分析悬浊液粘稠液和固体试样、灵敏度高，缺点是基体效应大和重现性较差[5]。

基体效应可以通过加入基体改进剂和使用平台石墨炉技术除去基体成分加以克服。

至于重现性的改善，主要通过优化测定条件来实现。

该法参考国家标准检验方法GB/T5009.12-2003石墨炉原子吸收光谱法进行设计。

3.测定方法的建立
3.1样品的采集及预处理方法
3.1.1样品的采集[6]
采样必须遵守两个原则：（1）采集的样品要均匀，有代表性，能反映全部被测食品的情况；（2）采样过程中要设法保持原有的理化指标，防止成分逸散或带入杂质。

采样的方法：（1）颗粒状样品，如粮食、粉状食品，应从某个角落，上中下各取一类，然后混匀，用四分法得平均样品；（2）半固体样品，如蜂蜜、稀奶油
等，用采样器从上中下分别取出检样混合后得到均匀样品；（3）液体样品，先混合均匀，用吸法分层取样每层取500ml，装入瓶中混匀得平均样品；（4）小包装的样品，连包装一起取（如罐头，奶粉），一般按生产班次取样，取样数为1/3000，尾数超过1000 的方取1 罐，但是每天每个品种取样数不得少于3 罐；（5）鱼、肉、果蔬等组成不均匀的样品，可对各个部分（如肉，包括脂肪、肌肉部分、蔬菜包括根、茎、叶等）分别采样经过捣碎混合成为平均样品。

3.1.2样品的预处理
测定食品中铅含量的试验中通常选择全部分解法对样品进行预处理，全部分
解法又包括干灰化法和湿消化法。

根据刘岭[7]
等人的实验结果，干灰化法对于
某些样品处理效果比较好，而对于某些样品则灰化不完全甚至不能使用干灰化法而必须使用湿消化法处理；湿消化法适合各类样品中铅的测定，但取样量不宜过
大，否则酸用量大缩短石墨管使用寿命。

包伟华[8]
等人的实验结果也表明湿消
化法的重现性、精密度以及回收率均优于干灰化法。

因此常选用湿消化法作为含铅食品样品预处理的方法。

对于通常使用的湿消化法，湿化液体系的选择也是非常重要的。

常见的消化液体系有：硝酸-高氯酸，硝酸-高氯酸-硫酸，硝酸和硝酸-硫酸。

根据肖香兰
[9]等人的实验结果，用硝酸-高氯酸（4：1）为消化体系铅的回收率远远高于其它三种体系（在其选定的配比前提下），对于脂肪含量不高的样品测定铅时最好选择硝酸-高氯酸消化系统。

在具体试验中也可选择同一样品加入相同数量的铅标准液对两种处理方法进行比较，从中选取最优的方法。

为消除基体的影响，还需要向样品溶液（硝酸溶解液）中加入基体改进剂，
国家颁布的标准通常采用磷酸铵盐。

也有实验结果[10][11]
表明利用磷酸二氢铵溶
液也可有效消除基体的影响，磷酸二氢铵溶液浓度需通过实验确定，要求是使硝酸溶解液原子化峰为标准峰形。

3.2仪器工作条件的设计
3.2.1分析线的选择
通常选择待测元素的共振线作为分析线，铅的共振线为波长为283.3nm，因
此分析线波长为283.3nm。

3.2.2狭缝宽度的选择
狭缝宽度影响光谱通带宽度和通过光的强度，狭缝宽度的选择应以能去除分析线临近的干扰谱线为前提。

选择较大狭缝宽度，可以增大光强，提高信噪比，改善稳定性，降低检出限。

当有干扰的临近线距分析线太近时，应减少狭缝宽度，使分析线与干扰线分开。

减小狭缝宽度能提高灵敏度，但谱线强度变弱，信噪比下降，稳定性降低。

应综合考虑，依据参考文献推荐通过实验选择合适的狭缝宽度。

3.2.3灯电流的选择
空心阴极灯的发射强度、放电稳定性、谱线轮廓等均与灯的工作电流有关。

增大光强可以增加谱线强度，提高信噪比，但灯电流过大使放电不稳定，谱线轮廓变宽，导致灵敏度下降并缩短等的寿命。

灯电流过小，光强不足，信噪比下降，稳定性变差，精密度下降。

需要通过实验选择适宜的灯电流，原则是在保证光强稳定和合适的条件下，尽量选择较低的工作电流，以延长灯的寿命。

3.2.4石墨炉原子化器工作条件的选择
干燥温度一般为100-130℃，干燥过程中应使试液快速蒸发而不沸腾，避免
使用过高温度。

干燥时间根据进样体积选定，进样体积大则干燥时间长[5]。

在X℃-Y℃进行最佳灰化温度选择实验，灰化温度在A℃-B℃时出现平台，考
虑到石墨管的使用寿命，选择A℃作为最佳灰化温度[10][11]
，灰化时间约几十秒。

同理，可以选择最佳原子化温度，原子化时间为5-10s。

高温净化的作用是清除石墨内的残留物，一般采用约3000℃，时间3-5s。

4.样品测试
确定母液、制备液（标准液）、基体改进剂及样品液杯位后，分别取各液于各测定杯中，按设定的仪器工作条件测定。

绘制标准曲线和计算样品结果。

5.测定方法的评价
5.1方法准确度和精确度
在优化条件下，利用该方法对国家标准物质如茶叶、杨树叶等多种标准物质进行加标回收率实验，平行测定数次（大于等于5次）。

利用测定值与标准值进
行比较计算回收率，回收率越接近100%表明准确度越高；计算样品相对标准偏差（RSD ），RSD 越小表明精密度越高。

5.2标准曲线的线性范围和灵敏度
实验系列铅工作标准溶液，在设定条件下，以测得的标准系列溶液的吸光度A 为纵坐标，相应的浓度为横坐标绘制标准曲线。

铅标准曲线在P-Qug/L 之间成直线，则标准曲线的线性范围为P-Q 。

对曲线直线回归得直线回归方程，y=a+bx 和相关系数r 值。

B 值越大说明灵敏度越高。

5.3方法检出限
将2ug/L 铅标准液与样品在相同的实验条件下测定n （n=10或11）次，计算其x ±s ，以3倍标准偏差对应的铅含量作为检出限
[7][10][11]。

5.4去除干扰能力
5.4.1抑制物理干扰
配置与硝酸铅溶液有相似性质的铅标准溶液可有效抑制物理干扰。

5.4.2减少背景吸收
（1）减少进样量；（2）适当增高灰化温度或延长灰化时；（3）增加管内气体流量；（4）采用基体改进剂（或使用平台石墨炉技术），使基体成分在原子化前除尽。

还可使用邻近线法校正，分析线中背景吸收和铅吸收同时存在，而邻近线中仅有背景吸收，两者之差即为铅的吸收值。

现代原子吸收分析仪都配有扣除背景吸收的装置，常用的有氘灯背景校正、塞曼效应背景校正和自吸收背景校正装置。

5.4.3共存离子的影响
常见Fe 3+、Mn 2+、Cu 2+、Zn 2+、Al 3+、Ca 2+、Mg 2+、Sr 2+、SO 42-等共存离子不影响铅的测定
[7][10][11]。

参考文献：
[1] /bobpe/blog/item/3069c1cae7da5441f21fe7d7.html
[2]刘宁，沈明浩.食品毒理学.北京：中国轻工业出版社，2006：274-276
[3] 钱镅芳，钟耀广.食品中铅的安全性分析.农产品加工学刊，2008，12（157）：
84-87
[4]王玉芝，闫蕊，周芳.食品中铅的检测进展与评价.化学工程师，2009（10）：39-42
[5]胡曼玲.卫生化学.北京：人民卫生出版社，2006：82
[6]王强，马训，殷晓明。

食品样品的采取及制备
[7]刘岭，梁晓聪.食物中铅的石墨炉原子吸收分光光度法测定.中国公共卫生，2005，21（9）：1149
[8]包伟华，王艳，平付军等.食品中铅两种前处理方法测定结果比较.河南预防医学杂志，2003，14（1）：40-41
[9]肖香兰，涂晓明，孙开奇.食品中铅测定的样品前处理方法讨论.卫生毒理学杂志，2004，18（4）
[10]刘双，周静.石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铅的方法研究.公共卫生与预防医学，2007，18(1):71-72
[11]杨欢春，杨翠青，陆凯兰.石墨炉原子吸收法测定食品中铅的分析.现代医药卫生，2007，23（24）：3750-3751。