食品中重金属元素检验时常用的样品前处理方法,目前主要有湿消化法、干灰化法、微波消解法和酸提取法等。微波消解法作为一种新国标中规定的样品前处理方法,在食品中总汞、总砷、稀土元素等检测中起着重要的作用。
以 GB 5009.17-2014 《中华人民共和国国家标准 食品中总汞及有机汞的测定》为例,其用微波消解法进行样品前处理的要求如下。
一、测定标准
中国食品卫生标准GB 2762-81规定:粮食中汞含量不得超过0.02 mg/kg,薯类(土豆、白薯)中总汞含量不得超过 0.01 mg/kg;食用油中汞含量不得超过 0.005 mg/kg。
二、进行样品前处理需要的仪器设备:
天平:感量为0.1 mg 和1 mg。
微波消解系统。
恒温干燥箱( 50℃~300℃ )。
控温电热板( 50℃~200℃ )。
超声水浴箱。
三、前处理分析步骤:
试样预处理
1)在采样和制备过程中,应注意不使试样污染。
2)粮食、豆类等样品去杂物后粉碎均匀,装入洁净聚乙烯瓶中,密封保存备用。
3)蔬菜、水果、鱼类、肉类及蛋类等新鲜样品,洗净晾干,去可食部分匀浆,装入洁净聚 乙烯瓶中,密封,于4 ℃ 冰箱冷藏备用。
试样消解
微波消解法:
称取固体试样0.2~0.5 g (精确到0.001g)、新鲜样品0.2 g~0.8 g或液体试样吸取1mL~3 mL 于消解内罐中,加入5 mL~8 mL 硝酸,加盖放置过夜。旋紧罐盖,按照微波消解仪的标准操作步骤进行消解。冷却后取出,缓慢打开罐盖排气,用少量水冲洗内盖,将消解罐放在控温电热板上或超声水浴箱中,于80 ℃加热或超声脱气2 min~5 min,赶去棕色气体,取出消解内罐,将消化液转移至 25 mL塑料容量瓶中,用少量水分三次洗涤内罐,洗涤液合并于容量瓶中并定容至刻度,混匀备用,同时做空白试验。
附:
(1)粮食、蔬菜、鱼肉类试样微波消解参考条件
步骤 | 功率(1600W)变化/% | 温度/ ℃ | 升温时间/min | 保温时间/min |
1 | 50 | 80 | 30 | 5 |
2 | 80 | 120 | 30 | 7 |
3 | 100 | 160 | 30 | 5 |
( 2)油脂、糖类试样微波消解参考条件
步骤 | 功率(1600W)变化/% | 温度/ ℃ | 升温时间/min | 保温时间/min |
1 | 50 | 50 | 30 | 5 |
2 | 70 | 75 | 30 | 5 |
3 | 80 | 100 | 30 | 5 |
4 | 100 | 140 | 30 | 7 |
5 | 100 | 180 | 30 | 5 |
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(3-5ml),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。
水产品、肉制品、粮食中汞元素的测定通常使用微波消解法,在使用前加酸放置过夜,有利于下一步的消化。酒类样品需要先排干乙醇再进行消化。