离子液体-石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铬的研究

离子液体-石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铬的研究

离子液体-石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铬的研究

摘要:建立了离子液体前处理样品、石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铬的方法。以亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]-Cl)直接溶解样品,加入0.5 mL浓硝酸,5 min内即可完成前处理过程,样液直接用石墨炉原子吸收光谱法进行检测。结果表明,铬在2.58~20.64 μg/L线性关系良好,在优化的光谱条件下,铬检出限为0.04 mg/kg,加标回收率在92.00%~101.65%,RSD为4.11%~6.69%。该前处理方法绿色安全、操作简便、处理速度快,具有广泛的应用前景。

关键词:亲水性离子液体;1-丁基-3-甲基咪唑氯盐;石墨炉原子吸收光谱法;铬

中图分类号:O657.31 文献标识码:A

文章编号:0439-8114(2020)17-0158-03

Abstract: A method for the determination of chromium in food by ionic liquid -graphite furnace atomic absorption spectrometry was established. The sample was directly dissolved in 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([Bmim]-Cl) and added with 0.5 mL nitric acid. The pretreatment process could be completed within 5 minutes. The solution was directly detected by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Chromium has a good linear relationship in the range of 2.58~20.64 μg/L, under the optimized spectral conditions, the detection limit of chromium is 0.04 mg/kg, the recovery of standard addition is 92.00%~101.65%, RSD is 4.11%~6.69%. The pretreatment method is green and safe, easy to operate and fast to process, and has a wide application prospect.

Key words: hydrophilic ionic liquid; 1-butyl-3-methylimidazolium chloride; graphite furnace atomic absorption spectrometry; chromium

人们日常膳食中摄取的铬元素主要来自动物肝脏[1],大部分农作物中也含有微量铬。铬在人体中是一种极为关键的微量元素[2],分布于人体的骨骼肌肉以及大脑等多个部位,它与人体的发育、血糖代谢有关。铬元素的生物毒性与其价态有关,三价铬对人体有益,但三价铬不易被人体吸收,进入人体后通常会随代谢排出体外[3]。六价铬则具有相当强的氧化性,会对人体造成危害,且易于被人体吸收,沉积在人体中[4]。人类误食六价铬后会出现恶心、呕吐、强烈的腹部疼痛等症状,过量摄入六价铬则会导致死亡[5]。研究表明,六价铬在土壤中的存在形式易被植物吸收[6],这也表明了六价铬比三价铬更易于进入食物链并通过食物链富集,在GB 2762-2017[7]和NY 659-2003[8]中均有相关限量要求。目前对于铬的检测,主要采用GB5009.123-2014[9]法测总铬,前处理方法主要有湿法消解法、干法灰化、高压消解法、微波消解法,整个前处理过程产生大量的废气或废液,对环境污染严重。近年来,关于离子液体(ILS)在重金属离子检测分析方面应用的文献报道[10-13],主要采用疏水性离子液体。本研究探讨采用亲水性离子液体直接溶解样品,配合石墨炉原子吸收光谱法进行食品中铬的检测,方法操作简便、灵敏度高,绿色环保。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

浓硝酸,分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;高氯酸,分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;盐酸,分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;多元素混合标准溶液,GBW08607,其中Pb、Cd、Cr浓度分别为1.03、0.104、0.516 μg/g,购自中国计量科学研究院;亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐,[Bmim]-Cl,购于上海成捷化工,浓度为99.9%,离子液体需纯化去除Cr离子。

AA280Z型原子吸收分光光度计,美国安捷伦公司;ML204T型電子天平,梅特勒托利多(上海)有限公司;GM200型研磨仪,德国RETSCH(莱驰)公司;DKN812C烘箱,日本雅马拓YAMATO。

1.2 方法

1.2.1 样品处理 用研磨仪将样品粉碎至粉末,过100目筛,于105 ℃左右烘干,保存于干燥处备用。称取0.2~0.3 g样品,加入3 g液态离子液体[Bmim]-Cl、0.5 mL浓HNO3于160 ℃溶解5 min,使样品完全溶解,然后加入去离子水定容至50 mL,摇匀,过0.22 μm的微孔滤膜,滤液按优化条件用石墨炉原子吸收光谱法进行检测。并同时制备空白溶液。

1.2.2 光谱条件 测定波长357.9 nm,灯电流7.0 mA,狭缝0.2 nm,塞曼扣背景,进样量10 μL,基体改进剂进样量10 μL,采用峰高记录数据,石墨炉升温程序见表1。 2 结果与分析

2.1 灰化温度的选择

由于离子液体[Bmim]-Cl的水溶液中含有有机物,所以在使用较低的石墨炉灰化温度时难以将有机物完全灰化,会对检测产生干扰。本试验在离子液体水溶液中加入0.04 g/mL铬,对石墨炉灰化温度进行了考察。灰化温度在1 000 ~1 400 ℃测得Cr元素的吸光度见图1。由图1可知,对Cr元素进行检测时,在灰化温度低于1 300 ℃时,离子液体[Bmim]-Cl对检测信号存在抑制影响,在灰化温度达到1 300 ℃时,检测信号达到最大值,可知最佳灰化温度为1 300 ℃。

2.2 辅助溶剂的选择

由于溶液中存在一定浓度的离子液体[Bmim]-Cl,直接进样后离子液体在石墨管中存在灰化不完全的情况,会对检测信号产生干扰,影响检测结果的准确性。为减少离子液体[Bmim]-Cl对检测信号的干扰,试验在HCl、HClO4、HNO3等辅助灰化试剂中进行了条件优化,最终选择采用HNO3作为辅助灰化试剂,加入量为0.5 mL。

2.3 溶解时间的确认

加入浓HNO3过多会使得样品分解为小分子有机物,所以过量的浓HNO3以及过长的加热时间会对试验造成负面影响,本试验仅探讨使用0.5 mL浓HNO3时溶解时间对测得值的影响,当浓HNO3用量为0.5 mL时,加热时间为5 min以上,溶液中样品可完全溶解,形成符合试验要求的溶液状态,最终确认溶解时间为5 min。

2.4 线性方程

标准曲线及线性关系见图2。由图2可知,铬元素在2.58~20.64 μg/L具有良好的线性关系。

2.5 方法检出限

按优化的条件进行空白试验,制作20个空白进行检测,计算方法检出限,当称样量为0.2 g、定容体积为50 mL时,铬的检出限为0.04 mg/kg。

2.6 精密度和回收率

选取木耳、香菇和茶叶,添加3个浓度进行精密度和回收率试验(表2)。由表2可知,试验精密度RSD在4.11%~6.69%,回收率在92.00%~101.65%,精密度良好。

3 结论

试验建立了一种亲水性离子液体[Bmim]-Cl直接溶解固体食品样品的前处理方法,结合石墨炉原子吸收光谱法对木耳、香菇、茶叶中铬含量进行了检测。该方法优化了辅助溶剂的使用以及光谱条件,避免了光谱信号的干扰,具有操作简便、检测限低、精密度好、绿色环保等特点,能满足日常检测要求。

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