奶粉中铅检测方案

测量结果、精密度及回收率 5AN_C_AA-3 王飞 荆淼赛默飞世尔科技(中国)有限公司 奶粉是以新鲜牛奶或羊奶为原料，添加适量的维生素、矿物质等，采用物理方法除去乳中几乎全部的水分，加工而成的食品。按照适用的人群范围和类别可划分为普通型奶粉、配方型奶粉和和修养型奶粉。这当中包括全脂、脱脂、速溶、加糖、婴幼儿、牛初乳、免疫、成长、孕妇和特殊配制等奶粉产品。 婴幼儿配方乳粉是广大婴幼儿的主要食品，其质量安全直接关系下一代的健康成长，关系亿万家庭的幸福和国家民族的未来，婴幼儿配方食品质量安全工作历年来都受到各部门高度重视，因此严格婴幼儿配方乳粉生产企业许可条件，参照药品管理的措施，提高原辅料把关、生产过程控制、检验检测能力等的要求，全面实施《粉状婴幼儿配方食品良好生产规范》 (GB 23790-2010)，加强对执行情况的检查审核。根据《食品卫生法》的规定，结合我国婴幼儿健康和正常生长发育所需的营养要求，由卫生部制定了 GB 10765《婴儿配方食品》和 GB 10767《较大婴儿和幼儿配方食品》强制性国家标准，标准中规定了婴幼儿配方食品中原料、矿物质、污染物等方面的要求。铅为重金属元素，其毒性最大，它可在人体内积蓄，直到引起慢性中毒，除损伤神经系统的同时，还会对消化系统和骨骼造血功能造成严重危害。GB 19644《食品安全国家标准-乳粉》中依据《GB2762-2012食品中污染物限量》将铅限量指标控制在 0.50mg/kg 以内；而对于婴幼儿配方食品有着更为严格的限量要求，依据 GB 10765 和 GB 10767 规定要求，将铅限制在小于 0.15mg/kg 以内。 乳粉中铅元素的检测，均要求采用指定的《GB 5009.12食品安全国家标标准-食品中铅的测定》分析方法，而该标准中的第一法《石墨炉原子吸收法》使用最为广泛，通 常采取灰化或消解的样品前处理方法，使用石墨炉原子化方式测定消解液中的铅元素，但在实际过程中容易受到试剂空白等因素的影响，对于较低的检测下限往往存在一定难度。本文采用 iCE3500原子吸收光谱仪，基于乳粉易溶的特性，通过改善样品前处理方法，优化仪器条件和石墨炉温度参数，实现了多种类型的乳粉样品直接进样分析的石墨炉测量方法。 实验部分 仪器介绍 Thermo Scientific iCE3500 原子吸收光谱仪 iCE3500原子吸收光谱仪有别于其它传统设计的仪器，她采用人体工程学设计，独特的对称光路结构、光学双光路设计，包括： ·无需更换和校准的双原子化系统； 双背景校正功能； ·独特一体化的石墨炉可视进样系统； 其采用动态光学控温的石墨炉系统，，可配置普通和交流塞曼石墨炉，具有升温高、速率快及石墨管适用性强、使用寿命长等特点。 方法提要 试样采用0.2% Triton X-100 溶解制成 10% m/v的样品溶液，并采用超声振荡方式提取一定时间，按照选定的仪器参数条件和优化后的石墨炉加热程序，在预灰化阶段通过一定量的压缩空气以清除样品中的碳物质在石墨管中产生的沉积影响，能最大化的保证石墨管使用次数，同时以磷酸二氢铵和硝酸钯混合试剂做为基体改进剂，有效地避开基体组份背景影响和避免了铅元素在灰化阶段的损失，从而准确地测量各类奶粉物质中铅元素含量。 试剂 高纯硝酸，65%v/v (Fisher Scientific )； Triton X-100， 配制成 0.2% m/v溶液(CAS9002-93-1， J&KCHEMICA°)； 铅(Pb)标准溶液，1000ug/mL(国家标准物质研究中心)；·磷酸二氢铵或者草酸； ●二氯化钯，制备成1%硝酸钯溶液(m/v)； ( ·基体改进剂：0.5%磷酸二氢铵(m/v)+0.1%硝酸钯 (m/v)， 0 .2% m/v T r iton X-100 溶液介质；或者0.5%草酸(m/v)+0.1%硝酸钯(m/v)，0.2% m/v Triton X-100溶液介质； ) ·84消毒液，2%-5%v/v 采用 0.2% m/v Triton X-100 溶液配制(石墨炉自动进样器清洗液，消除针尖挂液现象)； 实验设备及器皿 · iCE 3500 原子吸收分光光度计(Thermo Scientific ) ； ·Pb 空心阴极灯(Thermo Scientific)； ·普通石墨管(Thermo Scientific ) 蒸馏水(屈臣氏， Watsons)； ·20~100uL、200~1000uL微量移液器 ( Fisher Scientific)； · 15mL离心管(NUNC)； ·涡旋振荡器，用于溶液初期混匀 ·超声波清洗器，用于振荡提取 Pb标准储备液： 准确移取 1000ug/mL铅标准溶液 100uL 于 100mL HPDE 容量瓶中，加入1mL硝酸后定容至100mL，摇匀，此溶液即为含 Pb 1ug/mL标准溶液。 Pb 标准曲线： 0.2% m/v Triton X-100 溶液介质，i，浓度为0.00ng/mL、4ng/mL、8ng/mL、12ng/mL、16ng/mL、20ng/mL；建议： 由于iCE3500 原子吸收光谱仪配备了高精度进样的自动进样器并具有自动稀释功能，用户可以仅配制单一浓度为20ng/mL的Pb标准工作液，通过 Solaar 操作软件自动完成相应浓度的进样设置。 样品前处理 准确称取奶粉样品1.0000g于15mL离心管中，加入适量的0.2% m/v Triton X-100 溶液，旋紧管盖后放置于涡旋振荡器上至样品充分混匀、溶解，之后放置于超声波清洗器中振荡提取1小时。振荡提取完成后，以 0.2% m/v Triton X-100溶液稀释定容至10mL，再次放置于涡旋振荡器上混匀，此时即为待测溶液，按同法以 0.2% m/v Triton X-100 溶液做为试剂空白。 方法优化 仪器条件及石墨炉温度参数 -分析波长：283.3nm，光谱通带：0.5nm； 测量方式：峰高，高速采集信号模式； -背景校正：塞曼； -石墨管类型：普通石墨管，样品注入温度：0℃； -一级干燥温度：85℃，保持15秒，升温速率：5℃/秒，通惰性气 0.2L/min； -二级干燥温度：105℃，保持15秒，升温速率：10℃/秒，通甬性气 0.2L/min； -预灰化温度：450℃，保持5秒，升温速率：50℃/秒，通压缩空气 0.2L/min； -灰化温度：600℃，保持15秒，升温速率：150℃/秒，通惰性气 0.2L/min； -原子化温度：1400℃，原子化时间3秒，升温速率：直接升温，通惰性气 0.0L/min； 除残温度：2600℃，除残时间3秒，通惰性气 0.2L/min； 图A. Solaar 操光软件光谱仪参数设置界面 图 B. Solaar 操作软件石墨炉升温参数设置界面 标准曲线及进样参数设置 测量方式：标准加入法(同基体) 曲线拟合方式：一次方程； 进样总体积：25uL，其中乳液样品10uL，标准和稀释液共10uL，基体改进剂5uL； 图C. Solaar 操作软件标准曲线设置界面 图 D. Solaar 操作软件进样参数设置界面 分析结果 标准加入法曲线信息 曲线方程：Y=0.00551X+0.0335，回归系数 Rho=0.9999 时间(秒) 图E.标准加入法曲线信息 图E校正后吸收峰峰型 实验选取 GBW08509a 脱分奶粉国家标准物质，用来衡量直接进样法条件下测量结果的准确性，同时还选取两种奶粉样品进行了加标试验，用于验证测量结果的回收率。结果表明， GBW08509a 脱脂奶粉标准物质的实际测量结果均与标准推荐值极为接近，以推荐值中间值恒定准确 度能够控制在100.45%~101.3%之间，2份平行分析的标准物质测量结果之间的精密度为0.53%；对于加标用于验证回收率的两种奶粉样品，取两组平行分析结果的平均值，根据加标浓度和实际测量结果，计算出回收率分别为97.8%和107.4%，能够满足方法学验证的数据要求。 表A.测量结果信息 样品名称 称样量(g) 体积(mL) 吸光度(Abs) 溶液浓度 (ug/L) 测量值 (mg/kg) 推荐值 (mg/kg) 准确度(%) GBW08509a 1.0000 10 0.0468 2.4104 0.0241 0.024±0.001 100.4 GBW08509a 1.0000 10 0.0469 2.4286 0.0243 0.024±0.001 101.3 婴幼儿 1.0000 10 0.0484 2.7009 0.0270 婴幼儿 1.0000 10 0.0477 2.5829 0.0258 德国某品牌 1.0000 10 0.0461 2.2773 0.0228 --- --- 德国某品牌 1.0000 10 0.0453 2.1381 0.0214 婴幼儿加标 2ppb 1.0000 10 0.0582 4.4891 回收率：97.8% 婴幼儿儿标 2ppb 1.0000 10 0.0595 4.7070 --- 德国某品牌加标 2ppb 1.0000 10 0.0575 4.3590 回收率：107.4% 德国某品牌加标 2ppb 1.0000 10 0.0575 4.3530 重复测样 信号 背景 日期 Rsd 际准偏差 GBW08509a 平均值 自动稀释 0.0479 0.1771 2014/3/13 2：30 信号 Abs (峰高) 0.0469 2 0.3451 0.1674 2014/3/1311：04：36 (信号)Abs (峰面积) 0.0179 3 0.3477 0.1746 2014/3/1311：06：43 26.2 0.0088 % RSD 3.3 标准加入0 0.0441 0.3 0.0001 标准偏差 0.0016 标准加入1 0.0657 4.6 0.0030 浓度 2.4286 标准加入2 0.0839 4.1 0.0037 校正后浓度 2.4286 0.1135 0.0 0.0000 自动稀释 1.000 0.1316 0.8 0.0011 16.0000 标准加入5 0.1547 1.9 0.0029 20.0000 GBW08509a 0.0438 0.0 0.0000 2.4104 2.4104 1.000 GBW08509a 0.0439 3.3 0.0016 2.4286 2.4286 1..000 婴幼儿 0.0434 0.6 0.0003 2.7009 2.7009 1.000 0.0477 0.7 0.0004 2.5829 2.5829 1.000 婴幼儿加标12gpl 0.0532 3.0 0.0022 4.4091 4.4091 1.000 婴幼儿加标+2ppb 0.0535 4.6 0.0028 4.7070 4.7070 1.000 德国某品牌 0.0431 2.6 0.0012 2.2773 2.2773 1.000 0.0453 0.6 0.0003 2.1381 2.1381 1.000 5.0 0.0029 4.3590 4.3590 1.000 德国某品牌加标+2ppt0.0575 2.2 0.0013 4.3530 4.3530 1.000 图G：测量结果原始记录(软件截图) 受全脂、脱脂、婴幼儿等类型的奶粉物性影响，制备好的溶液放置5小时以上有利于形成长期稳定性质的乳液形式，而对于脱脂类奶粉样品放置更长时间或过夜后则更利于形成和保持溶液的长期稳定性质，、9一旦形成了稳定性质的溶液，控制在适当的温度条件下避免产生发酵问题，则可以保持溶液在48小时内不会产生明显变化。 另外，在样品溶液的制备过程中，通常情况下不建议使用加热和酸性溶液介质的方式，将可以避免蛋白质类物质产生凝固团聚，造成样品溶液出现分层或沉淀现象。以下验证数据表明，在样品溶液制备完成后的72小时内保存期内，三组数据结果偏差的波动范围小于10%以内，能够获得较为理想的日间稳定性效果。 放置时间，小时 测量时间 吸光度， Abs 浓度，mg/kg 平均值，mg/kg 推荐值，mg/kg 基体改进剂类型 曲线方程 24h 2014/3/1311：00 0.0468 0.0241 0.0242 0.0240 磷酸二氢铵+硝酸钯基改 Y=0.00551x+0.0335 2014/3/13 11：06 0.0469 0.0243 48h 2014/3/1413：42 0.0465 0.0246 0.02485 0.0240 磷酸二氢铵+硝酸钯基改 Y=0.00500x+0.0343 2014/3/14 14：22 0.0468 0.0251 72h 2014/3/15 12：15 0.0225 0.0260 0.0263 0.0240 草酸+硝酸钯基改 Y=0.00635x+0.0060 2014/3/1512：42 0.0229 0.0266 0.035 0.030.0250.020.0150.01 0.005 0 图H.日间稳定性-样品保存稳定性统计记录 奶粉样品在直接进样分析过程中，受样品成份组成特性的影响，灰化阶段所产生的碳物质在石墨管中的沉积是首先需要解决的问题，否则将在管内残留较多的孔状结构碳物质，造成样品溶液干燥阶段会出现明显的的发泡现象，严重影响测量的重复性；另外由于碳物质的沉积，会造成石墨管内有效体积逐渐减小，严重时颗粒状碳会造成光路的遮挡，同样会影响测量过程。通过设置预灰化阶段，在450度温度条件下向石墨管内通入时间为5秒 图l.未通空气情况下碳组份在石墨管内的沉积情况(70次运行后) 另外还需要指出，在奶粉样品直接进样过程中，连续运行数个样品后将会造成自动进样器的进样针内外壁出现挂液现象，甚至堵塞进样针，严重影响测量过程，通过在自动进样器清洗液中加入适量的84和 Triton X-100溶液，则可以显著避免进样针类如挂液或堵塞问题的出现。 实验采用 Thermo Scientific iCE3500 石墨炉原子吸收直接样法测定各种类型奶粉中铅元素含量，数据结果表明，该方法样品前处理过程简单，既不需要样品消解，避免使用大量的酸溶液，从而降低了酸试剂空白干扰的影响，又可以实现奶粉样品的直接快速分析，能够满足检测周期短和灵敏度高的要求，同时保证具有较为理想的分析精密度和测量结果准确度，在各类奶粉中重金属铅元素的检验方面有着实际应用意义。 赛默飞世尔科技(中国)有限公司 免费服务热线：8008105118400 6505118(支持手机用户)