直接進樣法測Pb“挑戰”乳品新國標

發布時間：2011-11-05 00:18 原文鏈接：直接進樣法測Pb“挑戰”乳品新國標

　　　　——記PerkinElmer乳制品行業有害重金屬分析技術高級應用培訓班

　　【導語】不久前曾看到網上的一則新聞（乳制品行業有害重金屬分析技術高級應用培訓班），頗有些吃驚——做儀器的公司居然辦起應用SOP培訓班；挑的題目居然是爭議大難度高的乳制品中重金屬的檢測；這個培訓班還嚴格控制開班人數，導致每期報名hold不住，很多人都要排期到下次。當這個“神奇的”培訓班在北京舉辦時，小編有幸實地考察了一番，這里分享一些見聞和感悟，希望對您的工作有些幫助，也許關于各種食品國標，您也有很多話想說……

　　快照：培訓班概況

　　不久前，“PerkinElmer乳制品行業有害重金屬分析技術高級應用培訓班”在國家食品質量安全監督檢驗中心舉辦。20多位學員分別來自乳制品企業、質檢部門、醫院、大學等；PerkinElmer公司無機產品技術支持楊仁康老師、和國家食品質量安全監督檢驗中心的林立老師分別授課，包括：理論講解、演示實驗、用戶親手操作、操作中的答疑、以及最后的匯總討論，短短兩天，每位學員都掌握了這套“神奇”的方法。

理論與實踐

　　這是一套什么方法？

　　爐內消解石墨爐原子吸收法直接測定乳品中金屬元素

　　原理：樣品經預稀釋、自動進樣器進樣后，在石墨管中通過干燥、灰化、原子化等步驟，使樣品蒸發解離形成原子蒸汽，對來自光源的特征電磁輻射產生吸收，通過測得的樣品吸光度與標準吸光度比較，得到樣品中被測元素的含量。

　　方法概要：用0.2%硝酸＋0.1%Triton X-100混合液將乳制品稀釋，PerkinElmer AA600/800原子吸收光譜儀直接測定，鈀和硝酸鎂作為基體改進劑，同時在石墨爐干燥和灰化階段，加入一步輔助氣技術，消除積碳干擾，標準加入法直接測定乳制品中的鉛等金屬元素。

　　方法的優點：無需消化，可以直接分析液體樣品、可溶于某溶劑的固體樣品和可懸于某溶劑的固體樣品等。檢出限低（ppb級），快速方便、所需樣品量少等。

　　實驗條件：PerkinElmer AA600/800/900原子吸收光譜儀，配以AS800自動進樣器和PerkinElmer專用石墨管，WinLab32 for AA軟件，通輔助氣程序，消除有機物的干擾。鉛為空心陰極燈。

　　舉例乳液樣品預處理方法：

　　準確稱取約5.0000g樣品于聚乙烯等材料的帶蓋離心管中，用0.2%硝酸+0.1%曲拉通（Triton X-100)混合液稀釋定容至25~50mL，搖勻待測。

　　基體改進劑：用0.2%硝酸+0.1%曲拉通，將基體改進劑稀釋成0.1%硝酸鈀 (B0190635)+0.06%硝酸鎂(B0190634), 進5uL。

　　標準溶液：標準使用液的配制，用0.2%硝酸+0.1%曲拉通稀釋；

　　空白：用0.2%硝酸+0.1%曲拉通

　　方法下載：石墨爐原子吸收法直接測定乳制品中的重金屬

對比：GB 5009.12-2010食品中鉛的測定方法

　　這套方法解決了什么問題？

　　1、解決了乳制品分析的難點——樣品前處理

　　乳制品分析中用到的樣品前處理方法有：微波消解、濕法消解、干法灰化等。實際上干法灰化不適用像Pb這樣的揮發性元素；而根據國標要求，用各種消解都會稀釋樣品約10倍，即要測定ppb級含量很低的樣品。無論是壓力消解罐或濕法消解法等，對酸的質量、器皿的要求很高，否則不可能獲得準確的結果，同時消解還非常耗時。表1 比較了現有方法和直接進樣技術。

　　通過比較可知：樣品直接進樣所需前處理時間最少，試劑消耗量最少，所需器皿最少。最關鍵的是引入的本底最小，可能造成的污染也最小。簡單來說就是：省時省錢結果好。

時間和酸用量等	直接進樣	硝酸+高氯酸混酸消化	硝酸+過氧化氫微波消化
稱樣時間	一樣	一樣	一樣
消化時間	0分鐘	120~240分鐘	60分鐘微波消化 60~120分鐘趕酸
定容時間	一樣配制0.2%硝酸0.1% Triton X-100約5分鐘	一樣	一樣
器皿清洗時間	僅塑料管	聚四氟乙烯燒杯塑料管	微波消解罐聚四氟乙烯燒杯塑料管
酸/個樣品	0.02mL硝酸 0.01mL Triton X-100	8mL硝酸 2mL高氯酸	4mL硝酸 2mL過氧化氫

表1 樣品前處理方法比較

　　2、解決了乳制品分析的難點之二——儀器的靈敏度和扣背景能力

直接進樣法石墨爐原子吸收工作條件舉例：在干燥和灰化中間增加了一個450℃的程序通空氣，斜坡保持15秒，內氣的流量是50；灰化溫度是600度，原子化溫度是1600度

　　既然縮減了前處理步驟，樣品中就會有很多基體干擾；同時又要追求高靈敏度，對儀器就有很高的要求。比如樣品中的有機物沒有去除干凈，到了原子吸收中積碳怎么辦？這時，可以使用PerkinElmer石墨爐原子吸收獨有的“通空氣”的功能，在灰化的過程中把有機碳轉化為二氧化碳和水，從而消除有機碳干擾（注：如消除氯化物干擾，可通氬氫氣體）。

　　另外對儀器是否能有效扣背景、扣背景后是否還有高靈敏度也提出了很高要求。

　　石墨爐原子吸收最好的扣背景方法公認是塞曼扣背景，又分為直流塞曼和交流塞曼，交流塞曼里又分橫向和縱向。1982年，PerkinElmer曾推出Model Z/5000的橫向塞曼石墨爐原子吸收。但橫向塞曼會有譜線分裂，中間一個π峰，兩邊兩個s峰，正常塞曼是沒有問題的，但如果是反常塞曼，背景峰和樣品峰會重疊，在加偏振鏡的時候就會導致多扣或少扣。

　　1990年，PerkinElmer推出縱向塞曼扣背景的Model 4100 ZL型石墨爐，光路和磁場垂直，其特征是中間不需要加偏振鏡，靈敏度沒有損失。自此以后，PerkinElmer的石墨爐原子吸收就都轉為縱向塞曼扣背景，最大的好處就是獲得高的靈敏度。在該直接進樣測Pb法中，很多例子都展示了其可獲得ppb級的靈敏度。

　　橫向塞曼效應原理示意圖　　

　　縱向塞曼效應原理示意圖

　　在聽到筆者追問“石墨管的壽命是否會受損？”時，楊老師自信地說：“我自己做過這樣的實驗，普通的石墨管可以用800~1000次；通了空氣長期做，可以用500次以上。這個方法中，通空氣的溫度是450℃，在這個溫度下，對石墨管的損失可以忽略不計；此外我們的儀器上用國產的石墨管也是可以的。更何況，前處理節省了大量的費用。最關鍵的是，獲得了更好的結果。”

　　3、解決了乳制品分析的難點之三——標準加入法

　　當無法配制組成匹配的標準樣品時，使用標準加入法是合適的。由儀器自動分取幾份等量的被測試樣，其中一份不加入被測元素，其余各份試樣中分別加入不同已知量C1、C2、C3……Cn的被測元素，然后，在標準測定條件下分別測定它們的吸光度A，繪制吸光度A對被測元素加入量CI的曲線。

　　楊老師列舉了多個實驗的結果證實：只要是標準加入法的斜率在允許的范圍內，就可做同一類或者是不同類性質相同的樣品，比如鮮牛奶、早餐奶、純牛奶、優酸乳等。

　方法總結：簡單、方便、可以獲得準確的結果

　　通過多次實驗可以看到：

　　1、只要是液體樣品，均可以用石墨爐直接進樣分析。

　　2、如果是固體樣品，可以用任何可以將固體溶解或懸浮的溶劑，溶解或懸浮固體樣品后用石墨爐直接進樣分析。

　　3、如果是固體樣品，沒有直接溶解的溶劑，可以用硝酸室溫溶解樣品后（無需加熱或適當加熱），用石墨爐直接進樣分析。

　　楊老師：我為什么要“挑戰”乳品新國標？

　　在筆者現場觀察楊老師培訓的過程時發現，楊老師讓每位學員必須親自做樣，體驗整個過程，并回答各種現場問題。回答問題時，他總是不厭其煩地解釋，讓大家理解“為什么要這樣做”，而不是簡單地讓大家copy一個方法。比如在優化實驗條件時，他強調不要簡單地記參數，因為情況會變化，而強調最終的優化目標是什么。——所以，大家愿意叫他“楊老師”，授人以漁嘛。

楊老師強調實驗條件優化的目標：理想的峰型是正態分布，一般在1秒左右出峰最好

　　關于該方法的優點，他說到：“現在大家做樣唯一的痛苦就是前處理！前處理是非常非常繁瑣的，稍不留神，就會出現樣品的各種問題，比如空白做高了，做的結果變成負的了等等；而用這種直接進樣方法就不會出現這種情況。我當然希望這個方法可以增加到國標方法里，并不是說只用我們的儀器來做，而是希望讓用戶更方便、更快捷地得到更準確、更有信心的結果。”

　　“拿我自己的親身經歷來說吧。乳制品要求乳液中含量小于50ppb，如果用直接進樣來做，我無論稀釋5倍、還是稀釋10倍，做出來得到Pb含量的結果是一樣的。

　　但如果采用消解的方法來做呢？我曾經在一個用戶那里呆了兩天，他沒有一次可以做過去！不是消解空白高了，做出來變成負的；就是器皿污染了，做得很高超標了。所以前處理對實驗要求非常高，器皿、水、酸、整個操作過程等不能有污染。而直接進樣沒有這個問題。同時，直接進樣成本很低，做一個樣品，硝酸的消耗量是0.02mL，Triton的消耗量是0.01mL，這樣就可以買很好的酸。比如今天我們用到的這瓶質量好的硝酸，賣200多塊，如果按消解法，要用8 mL，而直接進樣方法用0.02mL，兩者的成本差得很遠，直接進樣法使用戶可以花錢買更好的試劑。而最關鍵的是：使用戶可以獲得更好的結果。”

　　除了想解決用戶面臨的挑戰和問題，楊老師還從另一個角度解釋了他為什么要“挑戰”新國標：“我慢慢發現，隨著ICP、ICP-MS的檢出限越來越低，可以完全取代石墨爐了。那么我就會反問我自己：石墨爐還有用處么？后來通過我不斷的實驗發現：樣品如果消解后上ICP或ICP-MS，檢出限已經可以達到石墨爐AAS的水平。比如實驗室這臺7000 ICP-OES，它的檢出限已經達到石墨爐的水平，但是——樣品需要前處理。如果你不用前處理呢？對于某些樣品，你可以用直接進樣石墨爐原子吸收來做！這也是當時促使我們改進這個方法的思路。”

　　客戶和學員怎么看？

　　問每位學員，他/她們給的結論是一樣的：該方法簡便、省時、省溶劑，得到的結果準確可靠，檢測下限優于國標方法；對檢測人員要求不高，很適合于推廣普及。

　　但當問及該方法是否會在自己的實驗室使用、以及該方法和國標的關系時，大家有幾種不同的反應。（1）有位來自于大型乳品國企中心實驗室的學員認為：這個方法不必變為國標，但自己的實驗室會參考這個方法發展自己的企業標準。很多國標的前處理方法的確很難重現，所以中心實驗室會問很多廠家索要具體的前處理方法做參考，再針對自己的條件來發展本實驗室的方法。而該企業遍布全國的更多的實驗室傾向于使用能滿足要求的、更便宜的儀器（比如國產儀器）。（2）有位來自于檢驗部門的學員認為：因為實驗室的每個方法都是經CNAS認可的，所以大部分接受送樣測試的情況下，是不能使用這個方法的。雖然自己的實驗室也可以申請來在自己的實驗室認證這個方法，但手續太復雜，傾向于不申請。（3）有位來自于乳品生產的外企學員認為：國外的乳品是不檢驗Pb含量的，而中國卻要檢驗Pb含量，所以自己所在的實驗室剛剛上重金屬檢測項目，傾向于還是按照國標來進行實驗。

　　聽了幾位學員的意見，筆者似乎明白，楊老師為什么說希望把這個方法變成一個國標方法了。筆者也有幾點想法，就當作一點不成熟的探討，歡迎各位網友指正，同時也作為本文的結尾：

　　（1）從公司賣儀器的角度考慮，實際上申不申請國標幾乎是一樣的。因為國標中已經有第一法是石墨爐原子吸收。PerkinElmer的石墨爐原子吸收業界反映一定是不錯的，現在又有了額外的優點被大家認識，一定會為該公司的銷售加分。

　　（2）但是，我們聽到的結果是，很多實驗室不會采用這個方法，只是作為參考。為什么呢？就是因為我國對于國標的認識和使用有誤區。國標本來是最低標準，但很多實驗室會把國標當作“最高標準”。這種現象是怎么發生的，筆者也很困惑。

　　（3）為什么說楊老師希望這個方法變成一個國標方法，因為他站在用戶使用的角度，開發了這個方法，當然希望為更多的實驗室所采用。為什么一個更簡單的方法、一個對操作者要求更少的方法、一個可以讓大家得到更可靠結果的方法，在中國卻不能被放心大膽地使用——如果它不是國標方法的話？

　　（4）據筆者觀察，在分析測試行業里，很多儀器公司的應用人員水平很高，而且很愿意幫助客戶解決他們遇到的問題，也很關心中國的食品安全等問題。那么，國家是否可以開設一些快速的、透明的通道，可以公開、公平地調動這批人的積極性，來更多地參與標準的制定和補充呢？以前似乎有這樣的廠商跟實驗室一起做這樣的事兒；但是，渠道不夠公開透明，一旦寫進國標方法，就不能再撤下來了。這樣，國標制定的單位就過于謹慎，反而很多國標方法（尤其是前處理部分）寫得不清不楚。如果有一個國標方法申請和退出的快速通道，那么不妨讓儀器廠商來分解一些任務吧。

　　比如對于一些舊的標準，每家公司每年都可申報一些比現有方法更好的方法；對于一些國家正在制定的標準，也公布出來，讓每家公司都主動承擔一些新標準的制定，而原本承擔標準制定任務的實驗室，不妨多做做裁判、多挑挑刺兒，甚至只需要組織審核、評價、重現就可以了。也許這種方法，可以加快我國標準的新增和修訂，也會促使更多的公司來關心實驗室真正的難題。每隔一年，有新增，也可以有淘汰，淘汰的投票權不妨就放在眾多實驗室的手里。

　　如果有人質疑國產儀器競爭力弱怎么辦？那么就不妨仍規定，國標方法中一定要有可在國產儀器/耗材上實現的方法（除非中國企業無法生產這種儀器/耗材）；甚至實驗室的專家們可以騰出些時間，專門在國產儀器或試劑耗材上做這些方法。這樣，也許還更有利于國產儀器的發展。

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