工业案例之十二几种常用样品前处理方法在食品重金属检验中的应用.

工业案例之十二几种常用样品前处理方法在食品重金属检验中的应用

摘要介绍了食品金属元素检验时常用的样品前处理方法，分析了在食品金属元素检验中湿消化法，干灰化法，微波消解法和酸提取法这四种样品前处理方法的应用和注意事项。为食品检验工作者选取适当的样品前处理方法提供一定的参考。

关键词湿消化法；微波消解

食品是人类生存的基本要素，由于工业化的发展，导致食品中可能含有或者被污染有危害人体健康的物质。随着人们生活水平的提高，食品安全性问题日益受到重视，国家加大了对食品的监管工作。与此同时也使食品检验工作者的检验工作量增多，这就要求食品检验工作者在保证检验质量的同时还应该提高工作效率。在食品的重金属检验中，样品前处理最为食品检验的关键步骤，直接影响分析结果的精密度和准确度，选择合适的前处理方法，缩短样品的前处理时间，是在保证检验质量的同时提高检验效率的一个重要方法。笔者依据目前常用的四种样品前处理方法结合食品中金属元素的检验经验，分析了四种方法在食品金属检验中的应用和注意事项，为食品检验工作者选取合适的样品前处理方法提供一定的参考。

湿消化法

湿消化法是在适量的食品样品中，加入氧化性强酸，加热破坏有机物，使待测的无机成分释放出来，形成不挥发的无机化合物，以便进行分析测定。

湿法消化是目前应用比较广泛的一种食品样品前处理方法，该方法实用性强，几乎所有的食品都可以用该方法消化。

下面介绍下湿法消解的优势：首先、前处理所用的试剂即酸都可以找到高纯度的，同时基体成分都比较简单（偶尔也会产生部分硫酸盐）；其次、在实验过程中，只要控制好消化温度，大部分元素一般很少或几乎没有损失。例如，在测定酱油中的砷含量时采用湿法消化加入了硝酸高氯酸混合酸和硫酸，加标回收率为95%以上。即便像“汞”等极易挥发的元素，只要正确掌握消化温度，也不会有损失。

但是湿消化法也有一定的缺陷：

首先，由于该反应是氧化反应，样品氧化时间较长，需要一个小时左右的时间（随样品的成分而定），且实验过程中一次不能消化超过10个样品，因此方法的劳动强度比较大。

其次，样品消化时常使用的试剂硝酸、高氯酸、过氧化氢，硫酸都是具有腐蚀性且比较危险的。在用硝酸和高氯酸时产生的酸雾和烟，对通风橱的腐蚀性也很大。特别需要注意的是用高氯酸消解样品时，应严格遵守操作规程，烧杯中液体不能烧干，并且要保证温度达到200摄氏度时只有少量的有机成分存在，否则高氯酸的氧化电位在此温度下会迅速升高，会导致剧烈的爆炸！因此建议，在使用高氯酸时，最好先用硝酸氧化部分的有机物，或者是先加入硝酸与高氯酸的混合液浸泡一夜，同时实验要在通风橱内进行。消化液不能蒸干，以防部分元素如硒、铅的损失。

还有，由于氧化反应过程中加入了浓酸，这些酸可能会对仪器产生损害进而影响试验结果，因此消解结束后需要排酸，例如，用原子荧光测定总砷，测定时硝酸的存在会妨碍砷化氢的产生，对测定有干扰，消解完全后应尽可能的加热驱除硝酸。国标实验中采用硝酸-硫

酸消解样品，由于硫酸的沸点比硝酸要高，所以最后消化液里基本上没有硝酸。但是需要注意的是，采用硝酸-硫酸消解样品时因避免发生碳化，消解过程发生碳化时会使砷严重损失，所以在消解过程中注意若消化液色泽变深应适当补加硝酸，值得注意的是在标准曲线也要保证和样品消解液中相同的酸浓度即要基体匹配。

某些特殊食品湿消解时注意事项：

含油脂成分较高的食品，如植物油、桃酥等，在加入混合酸后，由于样品浮在混酸表面上，容易形成完整的膜，加热时液面上有剧烈的反应，容易造成爆沸或飞溅，因此建议样品称样量不高于1g（植物油最好为0.1-0.2g），同时要在消解过程中随时补加硝酸，一般来讲硝酸高氯酸混合液加入15ml，放置过夜让其缓慢氧化，次日消化中途还需要补加混合酸10ml左右。

酒类样品如葡萄酒、果酒，因其含有大量的乙醇，在加混合酸消化之前一定要加热蒸发掉乙醇（注意不能干涸），待乙醇挥发完毕后，再加入酸消化。我曾经在消化葡萄酒样品时，未排乙醇直接加入了混合酸，结果过了几分钟后，反应非常剧烈，产生大量气泡同时样品外溢，导致试验失败。

随文附上湿消解法常用器皿----锥形瓶和聚四氟乙烯坩埚

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干灰化法

干灰化法是指通过升高温度使样品中有机物质全部挥发掉，达到除去有机物质的目的。

干法灰化具有操作简单，并且可以一次处理大批量样品的优点。

但是干法灰化也有其局限性，首先，由于灰化温度比较高，一般都在500摄氏度左右，可能会有部分元素因为蒸发而损失掉（部分由于坩埚或器皿的吸附，还有些样品可以与坩埚和器皿反应生成难以用酸溶解的物质如玻璃或耐熔物质等），从而导致元素的部分损失。如测定酱油中铅采用干法前处理，温度500摄氏度以上，加标回收率只有40%多，因此干灰化法的回收率不是很稳定，再此建议每批样品都做加标回收试验。

其次，实验过程比较长，样品碳化时间需要1个小时左右，灰化时间在4-6小时之间，中途如果灰化效果不好还需要加入助灰化剂。例如测定铅元素时加入过硫酸铵可以防止发生滞留作用，同时增加氧化能力，加速样品灰化彻底。

某些特殊食品干法灰化时注意事项：

含油脂成分较高的食品，如植物油，炭化时非常容易爆沸，同时易燃，因此不建议采用干灰化法。

酒类样品，建议先低温挥干部分液体再炭化，以防液体飞溅。

含糖、蛋白质、淀粉较多的样品炭化时会迅速发泡溢出，可加几滴辛醇再进行炭化，以防止炭粒被包裹，灰化不完全。

含磷较多的谷物及制品，在灰化过程中的磷酸盐会包裹沉淀，可加几滴硝酸或双氧水，加速炭粒氧化，蒸干后再继续灰化。

附图：灰化法常用器皿----瓷坩埚

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微波消解法

微波消解是指利用微波的穿透性和激活反应能力，使样品温度升高，同时采用密封装置，在加入一定量的酸溶液，达到使样品中有机物质分解的目的。

该方法优点是1.消化时间短，微波加热是一种直接的体加热的方式，微波可以穿入试液的内部，在试样的不同深度，微波所到之处同时产生热效应，这不仅使加热更快速，而且更均匀。大大缩短了加热的时间，比传统的加热方式既快速又效率高。采用微波消解系统制样，消化时间只需数十分钟，大大提高了反应速率，缩短样品制备的时间，与此同时微波消解还可以控制反应条件，使制样精度更高；

2.由于微波在使样品发生内加热时，还引起酸与样品之间较大的热对流，使酸与样品充分接触，最大限度发挥酸的作用；

3.消化中因消化罐完全密闭，不会产生尾气泄漏，且不需有毒催化剂及升温剂，减少了对环境的污染和改善试验人员的工作环境；

4.微波消化是在密闭容器内进行，易挥发元素损失少，回收率高，耗酸量减少（3-5ml），空白值大为降低，从而挺高了结果的准确性。是目前为止应用最广泛的一种样品前处理方法。但是微波消解也有缺陷，例如样品取样量很小，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（放置过夜或低温处理等），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，这和湿消化法的缺陷一样。最值得注意的是由于使用的是微波加热，实验过程中要防止微波的泄露，特别值得注意的是要掌握消解样品的

种类和称样量之间的关系，严格控制反映条件，防止消解罐因为压力过大而变形，造成安全隐患。

水产品、肉制品、粮食中汞元素的测定通常使用微波消解法，在使用前加酸放置过夜，有利于下一步的消化。酒类样品需要先排干乙醇再进行消化。

我使用的微波消解罐

酸提取法

酸提取是指选用某种酸将样品中的待测元素提取出来。与上面三种方法不同的是，这种方法并没有破样品里的有机物质，而是直接用酸提取，因此该方法具有速度快、操作简便的优点；同时由于该方法不需要加热，因此也就避免了待测元素的损失。

笔者曾在测定葡萄酒中铁元素时采用酸提取法和湿消化法两种前处理方法处理样品后用原子吸收测定，两者并无显著的区别。

但是需要注意的是样品的提取时间和温度对某些元素的试验结果会有影响，例如在进行样品中无机砷的测定时，需要60摄氏度水浴18个小时。还有，成分复杂的食品容易产生干扰因此也不适用。并不是所有的元素都可以采用这种方法，建议在采用这种方法之前，对各种类型的食品都做一下回收试验。

总的来说，湿消化法为经典的消化方法，灰化法耗时长，且易引起待测元素的污染和损失，

微波消解法具有待测元素不易损失的优点，但是处理成本较高，同时应注意操作安全。酸提取法直接进样技术具有操作简便、速度快、不污染环境、避免被测元素的挥发损失等优点，但只能应用于部分分析技术，食品检验工作者可以根据样品种类和实验室条件综合考虑采用何种前处理方法。