中国农科院蔬菜所刘肃研究员系列讲座（二）：农产品重金属检测之样品制备

       重金属，是指密度大于4.5g/cm³的金属，包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。在环境污染方面，重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。

       重金属非常难以被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。

       金属元素通常以化合物的形式存在于各类实验环境和实验器具中。在进行金属元素实验操作过程中，稍不留意便会对实验结果造成影响或干扰。因此金属元素检测，尤其是重金属（痕量）检测过程，很多细节都需要加以注意。由于样品前处理关乎到整个实验的成败，许多前处理细节如不加以注意，很容易对实验结果产生影响。为此，我要测网编辑特专访中国农业科学院刘肃研究员对实验人员普遍关注的实验室预处理的操作及注意事项做详细讲解。

       刘肃，中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员。现任食品安全国家标准审评委员会农药残留方法组副组长，农业部农产品质量安全专家组专家，农业部农药残留重点实验室学术委员会委员，全国蔬菜质量标准中心专家委员会委员，从事全国蔬菜标准、农药残留检测方法标准的研究、制定和审定以及实验室管理工作。

       检测前的工作准备

       注意实验室环境

       实验室的温度、湿度以及空气中的悬浮微粒含量如果不符合要求，将影响实验条件及性能，进而影响样品的分析结果。以下几点需要注意：

       1、器室应避免阳光直射或受空调机的影响，避免空调直吹

       2、仪器应该装在远离窗户或风口处

       3、地板上、仪器周围或操作室内的尘土应用适当的方式清扫干净并保持整洁

       4、应避免含目标元素的物质（或粉尘）在操作室内弥散

       5、外界吹入的风可能携带污染物质。若空气中的尘土（常含有Na,K,Ca,Mg,Fe,Zn,Pb,Cu,Cd,Si和Al）落入试样溶液或黏附在移液管尖上再被带入溶液都会引起污染造成测量误差。

       试验用水

       实验人员往往容易忽略试验用水的级别。标准中规定，实验中用水应符合GB/T 6682-2008规定二级水的要求，实际做痕量的元素试验中最好使用一级水。

       用于一、二级水测定的电导率仪，要配备电极常数为0.01cm^-1~0.1cm^-1的“在线”电池组，并配有温度补偿功能，温度为25℃；用于三级水测定的电导率仪，要配备电极常数为0.1cm^-1~1cm^-1的“在线”电池组，并配有温度补偿功能，温度为25℃。

       实验试剂

       重金属实验用的试剂主要是酸类试剂。实验试剂为优级纯或者光谱纯，如有条件也可使用MOS级（电子工业用高纯试剂）

       优级纯的硝酸因为存在较多的Cr空白；分析纯的双氧水中存在较多的Sn空白，优级纯和高纯的硝酸含有较高的Cd、Hg和Pb，不同纯度的双氧水中的Cd、Hg和Pb空白相差不大。目前有些国产厂家生产的酸整体质量还是存在一些问题，用硝酸消解前，需要检查一些硝酸的质量。

       器皿和容器

       玻璃器皿要用30%硝酸溶液浸泡24h，也可以用硝酸溶液煮玻璃器皿，临用时用二级水冲洗干净，避免污染，降低试剂空白值，提高测量的稳定性。

       （重金属）试样制备

       1、植物样品的洗涤

       从田间或者其他地方取回的实验材料，首先要进行清洗，目的是去掉材料本身所带的泥土等杂质，保证实验结果的真实性。清洗步骤：用自来水快速清洗2-3次后，用二级水快速冲洗2-3次至干净。

       2、植物样品烘干

       清洗完毕后，晾干水后将样品放入搪瓷盘或者木盘中，放入烘箱进行烘干，温度为65℃~70℃，鲜样应该在105℃下杀青30min，然后再按上述条件烘干。确认样品烘干后，先关烘箱，待温度降到室温后取出称干重，并要保证样品保持干燥状态。

       试样制备

       鲜样：针对蔬菜、水果和食用菌缩分后的样品用四分法取样或者全部放入组织捣碎机中制成匀浆，分装入洁净的聚乙烯容器中于-16℃~-20℃条件下保存，或将缩分后的样品放入烘箱中65℃烘干，磨成干粉后放入密封容器中保存。畜产品经预处理后至少取600g样品，从每一块肉上取样，切细，混匀，用四分法缩分至300g，用捣碎机将其捣碎，混用后分装入样品容器。水产品预处理后切细（1cmx1cmx1cm），采用四分法缩分至400g~700g,用捣碎机将其捣碎，混匀，分装入样品容器中。禽蛋类取6-10枚禽蛋去壳，全部敲入足够大的容器中，用匀浆机将样品搅拌均匀，分装入样品容器中。蛋白蛋黄分别分析时，将其敲在7.5cm~9cm漏斗中，蛋黄在上，蛋白流下，分别匀浆搅匀。生鲜乳和蜂蜜等液体样品取全部样品搅拌，混匀，从中取至少100 mL试样。对于有结晶析出或已结块的样品，置于不超过60℃的水浴中，待样品全部融化后搅拌均匀，迅速盖紧瓶盖，冷却至室温后，称取所需试样。冷冻的蜂王浆放置室温解冻后，充分搅匀，从中称取试样。蜂胶分取不同胶块或同一胶块的不同部位，放冰箱冷冻1h后，取出粉碎。

       干样：与处理鲜样操作不同，粉碎干样的粉碎磨为金属材质，严禁水洗。因此需要“洗磨”，即取少量谷物样品预处理和缩分后的样品放入洁净的粉碎机中粉碎后，将其弃去，再用高速粉碎机粉碎剩余的样品，研磨至全部通过0.425mm(40目)或者0.250mm（60目）孔径的尼龙筛（不能是金属筛），分装于聚乙烯容器中；油料作物取少量预处理和缩分后的样品放入洁净的粉碎机粉碎，将其弃去，再用高速粉碎机粉碎剩余样品，分装至洁净容器。干制水产品去杂质后，先用不锈钢剪刀剪切至1cm~2cm的小块，缩分至400g,再用粉碎机粉碎，分装入样品容器中。重金属实验涉及到的样品容器均为塑料材质，禁止使用金属容器。

       样品前处理方法

       常用的样品前处理方法有干法灰化法；湿消解法；压力罐消解法和微波消解法

       干灰化法

       适用于粉末状样品，称量方便，酸用量少，处理过程不用实验人员看管，可批量处理。值得注意的是，灰化温度要准确控制，防止因温度偏高而引起的元素损失。灰化后样品要溶解，目的是使被测组分完全进入溶液，因此有时需要通过加热、搅拌来完成溶解。有些实验人员容易忽视这个问题，尤其使测定含铁量高的样品，在高温下生成的铁的氧化物即使在酸性条件下，也很难溶解。因此加热这部操作不能忽略。干法灰化法缺点使由于使用瓷坩埚，易被污染，不好做平行。且在灰化过程中，坩埚易倒，从马弗炉中取出不方便。重要的是干灰化法消化周期长，中途如果灰化效果不好，还需要加入助灰化剂，且在灰化过程中可能形成难溶的复杂硅酸盐，即使用盐酸长时间消煮也很难溶解。

       低温碳化（防爆燃）和高温灰化时均应加盖（防止损失）。加酸溶液溶解时应沿坩埚壁缓缓假如，禁止从坩埚中间上方悬空滴入，以免引起灰分“飞溅”。针对含油脂成分较高的样品，如植物油，肥肉类，在碳化时非常容易爆沸，且易燃，不建议选择此法。也不适合痕量元素和挥发性元素（如汞）的处理。

       湿消解法

       是农产品重金属检测中，使用最多的方法。适用于各类样品，便于处理大批量样品，过程中全程可见，容易控制，设备简单。一般使用电热板或石墨消解炉，更推荐石墨消解炉，因为电热板加热的温度不均匀，不好控制，尤其时涉及到平行样品，试样放在电热板不同位置上，加热程度不同。需注意的是，敞开式消解消解速度较慢，一批样品通常需要3h左右，试剂消耗量大，且容易收到污染，所用到的酸为高氯酸、硝酸、氢氟酸（做土壤样品时）和盐酸等强酸，存在一定危险。做植物时需要用到硝酸-高氯酸法（10mL+0.5mL）：要注意观察防止严重碳化，引起爆炸危险。如发现溶液变深，应立即取下，一定要冷却后补加硝酸。消解终点时，尽可能让高氯酸冒尽，减少氯离子干扰。

       酒类样品因为含大量乙醇，在加酸消解前先低温挥干部分液体（不能干涸）再炭化，以防液体飞溅。水分含量高的样品，如蔬菜水果，可将称量后的样品放入鼓风烘箱中65℃~80℃烘干，或电热板、消解炉上用低温烘干后再加入酸，防止冒泡。注意：此称样不适用于无机砷、汞等挥发性的测定。油脂成分较高的食品，如植物油、桃酥等，加入混合酸后，样品会漂浮在混酸表面，容易形成完整的膜，加热时页面会发生剧烈反应，容易造成爆沸或者飞溅，因此建议样品称样量不高于1g（植物油最好为0.1-0.2g），加入硝酸高氯酸混合液（10+0.5）mL，放置过夜让其缓慢氧化，次日消化途中还需补加混合酸10mL左右。

       压力罐消解法

       疾控部门使用高压罐较多，其他行业使用较少。将高压罐放入恒温干燥箱中，140℃~160℃下保持3h-4h。此方法与微波消解相似，适用于挥发性元素砷、汞的测定，也适用于其他元素的测定，一次可处理多个样品。因为样品罐价格较高（平均1000元一套），与微波消解一样，消解后的赶酸较麻烦。需要注意温度的控制，防止爆炸。

       微波消解法

       消耗酸溶剂少，空白值低，消解速度快，密封实验，避免了损失污染，适合于干样和称量少的样品及易挥发元素的测定。消解快，但因管子细，管口窄，完成赶酸较慢，应控制好赶酸的温度，如果定容体积小不易用足量的水冲洗干净。在第一步升温升压要温和些，并保持适当的时间，保证安全。测定汞时，温度和压力可以相对低一些。选用微波消解法也有缺陷，如样品称取量很小，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（放置过夜或者低温处理）。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，否则影响检测结果。

       定容

       刘肃研究员在上一次讲座中详细讲解了关于定容的操作。在做重金属分析时，应将小漏斗放在漏斗架上（很多单位都没有规范操作，不使用漏斗架），小漏斗颈放入容量瓶后，再将消解液转移到容量瓶里，并用二级水（一级水更佳）至少3次冲洗消解管，并入容量瓶，最后冲洗小漏斗，定容。定容后容量瓶至少摇10次，以保证样液均匀一致。

       操作注意事项

       1、研磨过筛后的样品，一般称取0.5g，精确到0.0001g，样品量过多易造成试剂资源浪费，过少又会使样品均匀性受影响，导致样品平行性较差。因此特别强调，称样量一定要遵循标准中规定的量称取。

       2、农产品重金属含量极低，需要严格控制工作环境，定期通过通风橱、消解设备及工作地点清理除尘。容器器皿清洗彻底。

       3、避免乱倒乱扔，用完后的标液勿乱倒，消解过程中用具、手套等用品禁止乱扔乱放，避免交叉污染。

       4、弃掉消解罐中的剩余溶液，先用自来水冲洗，洗洁精清洗干净，上机浓度过高的消解管还需用酸煮（玻璃管和聚四氟乙烯管），再用自来水和二级水冲洗后备用。

       5、采用大/小体积移液器，加酸及定容，需定期校准，减少人为误差，定容后注意混匀。

       6、上机管中待测样品如有杂质需离心至溶液澄清方可上机。

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       GB 5009.268-2016 食品安全国家标准 食品中多元素的测定

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