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  • 行业新闻: 以铅为例——浅谈食品中重金属元素检测方法确认!
  • 上架时间: 2020-05-19 10:48
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今天这篇文章就以铅为例,谈一下食品中重金属元素检测方法确认


1  方法确认内容
方法确认内容主要有标准曲线、检出限、定量限、精密度和准确度


1.1  标准曲线

采用仪器对方法进行检验时,首先要建立样品和仪器之间的关系。通常采用标准曲线来表示,利用不少于5点(不包括原点)的实验数据算出待测物和仪器响应值之间的线性回归方程并计算相关系数(r):以待测物的绝对量(如ng)或浓度(如ng/mL)为横坐标,响应值(吸光度或荧光强度)为纵坐标制作标准曲线,确定线性范围,线性相关系数应该大于0.9990。实验室要求原子吸收火焰法r>0.9990,石墨炉法r>0.9950,原子荧光光度法r>0.9990。

在做方法确认之前,我们首先得知道样品中重金属元素的限度(如水产及水产制品中铅的限度为0.5mg/kg),根据样品的性质及仪器的灵敏度等因素,然后确定线性范围,线性范围中最高点的标液浓度一般是重金属元素的限度浓度的1~2倍,这是比较关键的一步。例子:称0.5g水产及水产制品经微波消解、赶酸处理后,转移定容到25mL容量瓶中,如果样品中铅的含量为铅的限量0.5mg/kg,那么样品中的浓度为10ng/mL,设定标液曲线范围的最高点浓度为20ug/mL,由于大部分样品的含量都在铅的限量0.5mg/kg以下,所以按照称样量为0.5g,定容到25mL,线性范围为0~25ng/mL是比较合适的。


标准曲线配制步骤(以铅标准曲线配制方法为例):
(1)精密吸取单元素标准铅溶液液(1.0mg/mL,国家标准物质中心,批号GBW08619)1.0mL,置100mL量瓶中,加硝酸(0.5mol/L)至刻度,混匀,得到10ug/mL铅标准储备液;

(2)再精密吸取上述标准储备液0.5mL,置200mL量瓶中,加硝酸(0.5mol/L)至刻度,混匀,得到25ng/mL铅标准使用液。用石墨炉自动进样器自动稀释成每1mL含2.5、5.0、10.0、15.0、25.0ng铅并绘制标准曲线,或根据试样中铅含量稀释成适当的浓度梯度供原子吸收分光光度计测定。

(3)将标准工作液导入原子吸收分光光度计,用超纯水调零,在283.3nm波长处测定吸光度,以吸光度为纵坐标,浓度为横坐标,绘制标准曲线(仪器可以自动进行绘制标准曲线)。

1.1.1  标准曲线配置注意事项
(1)先要确定标准曲线的范围,可以从重金属的限值入手,GB 2762-2012食品安全国家标准 食品中污染物限量,多种食品中铅的限值如下:

食品类别(名称)

限值(mg/kg)

取样量(g)

稀释倍数(mL

样品中的浓度(ng/mL)

食用油

0.1

0.5

10

5

膨化食品

0.5

0.25

25

10

0.2

0.5

10

10

1.0

0.5

50

10

冷冻饮品

0.3

0.5

10

15

水产及水产制品

0.5

0.5

25

10

果蔬汁

0.05

1

10

5

蔬菜制品

1.0

0.5

50

10

糖果

0.5

0.5

50

5

然后调整称样量,如果按照饮料中铅最大限值0.05mg/kg,称取1g饮料样品,处理后定容到10mL,那么样品溶液浓度为5ng/mL,由于大部分饮料含重金属的量都要比限值低,所以要灵活调整标准曲线的范围,或者称样量的大小。

(2)要考虑仪器测量该金属元素的灵敏度,如果测量该元素的灵敏度低,可以适当的增加称样量,减少定容体积,增大标准曲线溶液的浓度。相反,如果该元素的灵敏度高,要相对减少称样量,增大定容体积,必要的时候进行稀释。
(3)如果样品含量较高(需要经验),在称样时和定容时应该考虑最好使样品溶液的浓度落在标准曲线的1/3~2/3的浓度范围,在这个范围时,测量的准确性和精密度相对较高。
(4)配制标准曲线时,尽可能使用校正过的移液枪、移液管、容量瓶,标准溶液中间储备液在配制好后放置一段时间(一般为10~20min),再稀释成标准曲线系列工作溶液。

(5)在稀释标准溶液,配制标准系列时,一般使用同一个移液枪或者刻度移液管进行稀释,保证相同的偏差,有利于配制出相关系数较好的标准系列工作液。

1.2  检出限
检出限是评价一个分析方法重要指标,是指某一特定分析方法,在给定的显著性水平内,可以定性地从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。
检出限用于考虑方法是否具备灵敏的检测能力。常根据检测对象、检测目的的不同对检测方法的检出限作出具体规定。
因为重金属属于卫生指标中违禁使用物质,分析方法的检出限应该足够低。本规程指定检出限等于3倍样品空白的标准偏差(S)除以标准曲线斜率得到的值。
     

方法检出限测定步骤(以铅检出限为例):
(1)在每次检测时,都要制作铅的样品空白(试剂空白,既除了不加标准溶液以外,其他试剂与酸的量与处理样品的相同)。
(2)将仪器各参数调至正常工作状态,用超纯水调零,测试铅标准系列:5.0、10.0、15.0、20.0、25.0ng/mL铅标准工作液,软件中设定对每个浓度点分别进行三次吸光度读数测定,按照仪器软件给定的工作曲线,得到工作曲线的斜率(b)。

(3)用超纯水调零后,对铅的一个样品空白进行11次连续测定,记录下吸光度值,计算20次空白样品吸光度值的标准偏差(s)。
(4) 根据公式:
 


式中:CL----方法的检出限;
           K-----置信因子,一般取3;
           S-----样品空白标准偏差(测定11次);
           b-----工作曲线斜率。


取试剂空白溶液,注入原子吸收分光光度计,重复测定11次,结果标准偏差为0.0004,斜率=0.0028,检出浓度为0.0004/0.0028×3=0.4ng/mL。

1.2.1 做检出限注意事项
(1)由于不能或很难找到一个完全和样品基体完全一致,却不含待测元素的空白样品,所以一般使用试剂空白作为样品空白,试剂空白参与前处理全过程,可以对整个前处理中试剂、水、器皿等污染情况起到监控作用。
(2)检出限的计算方法有多种,应该按照对应的方法和仪器进行选择,通常为了能够反映分析方法在整个分析处理过程的误差,可采用已知结果的标准物质或者样品按照分析步骤进行测量,通过分析12份已知结果的实际样品来计算方法的检出限,计算公式如下:

image.png

(3)如果所测元素灵敏度低(吸光度小,有可能样品空白吸光度值接近0),可以参考(2)的检出限计算方法,选择一个浓度低(一般为检出限的3~10倍),稳定性和均匀性都较好的样品进行检出限测定。
(4)检出限单位的统一,测出来的检出限的单位要与标准曲线系列的浓度单位相一致,比如标准溶液的浓度是ng/mL,检测限的单位也是ng/mL,如果要换算成mg/kg,可以乘以相对应的称样量和定容体积。假如原子吸收火焰法测铅检出限浓度=0.4ng/mL,称样量为0.5g,定容体积为25mL,那么该方法铅的检出限=0.4 *25 /0.5/1000=0.02mg/kg。

 Pb最低检出浓度0.4ng/mL


取样量

稀释倍数

方法检测限

报告检测限

食用油

0.5

10

0.008

0.01

锅巴

0.25

10

0.016

0.02

0.5

25

0.02

0.02

0.5

50

0.04

0.05

冷冻饮品

0.5

10

0.008

0.01

水产及水产制品

0.5

25

0.02

0.02

果蔬汁

1

10

0.004

0.005

蔬菜制品

0.5

50

0.04

0.05

糖果

0.5

50

0.04

0.05

1.3  定量限
定量限是指样品中被测物能被定量测定的最低量,其测定结果应具有一定的准确度和精密度。定量限体现了分析方法是否具备灵敏的定量检测能力。
定量限可确定为标准曲线的最低点浓度,或等于10/3倍检出限,理想情况下其测定值的相对标准偏差为10%以下。

1.3.1 做定量限注意事项

(1)定量限如果是确定为标准曲线的最低点浓度,那么这个最低点的浓度一般为检出限的3~6倍为宜,且7次连续测定值的相对标准偏差在10%以下。

(2)定量限确定后,也要选择与定量限浓度相近的样品进行测量,并测量7个平行样的浓度,其相对标准偏差在10%以下。

1.4  准确度

准确度:样品中待测物测定值(结果)与被测量真值或约定真值间的一致程度,以误差来表示。它用来表示系统误差的大小。

在实际工作中,通常用重复分析标准物质(实物标样)或加标回收实验进行方法准确度评定。通常标准物质(实物标样)比较贵,而且与样品基体相近的标准物质一般很少,故实验室常用加入被测定组分的纯物质进行回收试验来估计和确定准确度。
用添加标准溶液的方法测定方法回收率,原则上添加的浓度以接近样品中待测物质的浓度为宜,一般为样品浓度的0.5~2.0倍,而且样品浓度和添加的浓度之和不超过标准曲线线性范围的十分之九。所以在选择加标样品时,要考虑到样品的浓度范围(一般为标准曲线线性范围的三分之一处为宜)。

样品加标回收方法操作步骤(以铅为例):

(1)选择稳定性,均匀性较好,代表性强,浓度适合的样品,如测铅时,选择奶粉样品(已经测过的,含量为0.5mg/kg)。
(2)称取0.3g奶粉样品(处理后定容到25mL容量瓶中,浓度为6ng/mL)共8个平行样品,其中6个分成三组,每组2个平行样,第一组加入0.5mL100ng/mL铅标准储备液,加标量为50ng,加标浓度相当于2ng/mL;第二组加入1.0mL100ng/mL铅标准储备液,加标量为100ng,加标浓度相当于4ng/mL;加入1.5mL100ng/mL铅标准储备液,加标量为150ng,加标浓度相当于6ng/mL。加标后的三组样品理论上总浓度分别为2、4、 6ng/mL。

回收率 %


式中:A—供试品所含被测成分;

            B—加入标准品量;

            C—实测值。 


称样量

定容体积(mL

加入量(ng/mL

测得值(ng/mL)

回收率

1#

0.5012

25

/

3.035

/

2#

0.5015

25

/

3.094

/

低回收

0.5002

25

2

4.748

84.2

0.5004

25

2

5.060

99.8

中回收

0.5023

25

4

6.691

90.7

0.5025

25

4

6.624

89.0

高回收

0.5022

25

6

8.770

95.1

0.5017

25

6

8.876

96.9


 1.4.1 做准确度实验注意事项

(1)在选择加标样品时,一般选择均匀性、稳定性良好,易保存的样品,如果是固体样品,最好在使用前进行适当烘干。
(2)加标的标准溶液,要提前配制好,并且用加标后留下的标准溶液配成标准曲线系列工作液,保证加标标液与曲线标液的母体一致。
(3)如果条件允许,资金充足,可以购买到与测量样品基体相同或相近的标准物质,则可用标准物质作为样品,在不同时间进行多次测定,其测量值在标准值规定范围内(当测量值不在标准值规定范围内时,也可以使用En值法对结果进行判断),则表示此方法准确性高。

1.5  精密度

精密度是指分析方法重复测定同一样品所得测定值间的一致程度。精密度一般用重复性和再现性衡量,以相对标准偏差(RSD)表示。
在同一实验室,由同一个分析人员使用相同的设备和试剂,按照相同的方法测定所得结果的精密度称为重复性;在同一个实验室,不同时间由不同分析人员用不同设备测定结果的精密度,称为中间精密度;在不同实验室,由不同分析人员使用不同相同的设备和试剂,按照相同的方法测定所得结果的精密度,称为重现性。


样品前处理及使用器皿应注意的问题

1. 所有使用的消化管在使用前都要用20%以上的优级纯的硝酸浸泡过夜。

2. 取出硝酸浸泡过的消化管后要用高纯水淋洗3遍以上。

3. 试样加入硝酸后尽量浸泡过夜消化效果会更好。

4. 转移时应尽量采用一次性的塑料器皿转移定容(如塑料离心管,玻璃器皿随机污染比较严重)。

5. 120℃赶酸温度控制应该严格,不要过高,赶至剩约1~2mL,不能烧干。