离子液体-石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铬的研究

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　　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。
　　参考文献：
　　[1] 张 英. 原水中铬污染处理的可行方法探讨[J]. 净水技术，2016，35（S1）：89-90.
　　[2] 朱文会，李志涛，王夏晖，等. 不同异位修复工艺对高浓度铬渣污染土壤中Cr的去除特性[J]. 化工学报，2018，69（6）：2730-2736.
　　[3] 刘 鹭，李函彤，张书文，等. 生物富铬与人体营养健康[J]. 生物产业技术，2018（1）：102-106.
　　[4] 谢文强. 六价铬对人体急性与慢性危害探究[J]. 资源节约与环保，2016（7）：131-135.
　　[5] 吴茂江. 铬与人体健康[J]. 微量元素与健康研究，2014，31（4）：72-73.
　　[6] 谢 浩，邹胜章，周长松，等. 典型铬渣污染场地铬污染特征研究[J]. 中国岩溶，2017（5）：1-8.
　　[7] GB 2762 -2017，食品安全国家标准食品中污染物限量[S].
　　[8] NY 659-2003，茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量[S].
　　[9] GB 5009.123-2014，食品安全国家标准食品中铬的测定[S].
　　[10] 陆娜萍，李在均，李继霞，等. 室温离子液体萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定超痕量钼[J]. 冶金分析，2008（7）：28-32.
　　[11] HAIXIA S，ZAIJUN L，MING L. Ionic liquid 1-octyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate as a solvent for extraction of lead in environmental water samples with detection by graphite furnace atomic absorption spectrometry[J]. Microchimica acta，2007，   159（1-2）： 95-100.
　　[12] LIU Y，WANG Y，HU Y，et al. Ionic liquid-based hollow fiber liquid-phase microextraction for the determination of trace lead （II） in environmental water and tea drinks samples by graphite furnace atomic absorption spectrometry[J]. Journal of the iranian chemical society， 2015，12（3）：371-377.
　　[13] 梅 津，袁 輝，王 帅，等. 离子液体微萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定尿中痕量铅[J]. 现代预防医学，2018，45（15）：2814-2817，2827.
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