□ 姚繼軍 楊仁康 陳建敏 珀金埃爾默股份有限公司

　　牛奶是人類最基本的食物組成之一，無論其是以原始的形態出現還是以各種乳製品形式出現。2008年嬰兒配方奶粉被汙染的醜聞在中國公開後，國家加大了公眾對汙染可能性的意識，並加強了監管乳製品的嚴格性。中國現在麵臨的要求是，無論國內還是國外，都需要改善世界杯賽程預測。眾所周知，鉛是有毒的元素，會損害神經係統，對年幼的兒童會產生眾多不利影響，這也是自上世紀70年代以來它一直是備受關注的原因。

　　根據世界衛生組織(WHO)標準，鉛在飲用水中允許的上限為10μg/kg(ppb)。以下深入審查毒理學文獻中顯示，中國對於嬰兒配方奶(ppb濕重)中鉛含量上限為20μg/kg(使用牛奶作為原料，取適量準備投入使用的產品，將奶粉溶解為液體奶以後測定)，對於新鮮牛奶中鉛的限量為50μg/kg。

　　曆年來對於鉛的分析，石墨爐原子吸收光譜法(GF-AAS)都是主流方法之一。目前，中國監管部門認可的進行鉛分析的標準方法中，石墨爐原子吸收光譜法被認定為食品檢測的強製仲裁方法。為了更好地保護消費者，所用的分析方法應該具備靈敏度高、效率高而且成本低等特點，以便監測工作能更有效地完成。石墨爐作為一種成熟的技術，通俗易懂，而且在常規實驗室中使用較為頻繁，因此非常適合用於此項檢測。樣品製備對於整個實驗分析來說起著至關重要的作用，而且也是整個過程中最為耗時的一個部分。

　　通常來說，牛奶是成乳液或帶有水流基體的乳脂球膠體狀態。原奶的詳細成分會因動物種類的不同而有差別，但是它們都包含乳糖、脂肪、蛋白質、礦物質以及維生素等。正是由於這些複雜基體的存在，在測定樣品前，通常建議對牛奶樣品進行微波消解或加熱酸消化處理，以達到完全分解牛奶樣品的目的。然而，這種做法將消耗很多時間，而且當樣品溶液中的鉛含量在μg/kg時，對於整個前處理過程的質量控製要求非常嚴格，相比簡單的稀釋來說，對於試劑空白的要求及環境的要求也更為嚴格。

　　為了克服這些問題，此實驗建立了一種簡單的采用直接稀釋的方法用於樣品的製備，然後采用石墨爐原子吸收光譜法進行自動分析。這種方法最大限度減少了樣品製備的時間，並減少了潛在汙染的來源，而且保證的分析的速度。

　　實驗條件

　　儀器

　　采用帶有火焰和縱向塞曼石墨爐的珀金埃爾默PinAAcle 900T型原子吸收光譜儀，用於不同牛奶樣品中鉛含量的測定。PinAAcle 900T采用橫向加熱的方式與縱向塞曼相配合，使整個石墨管的管長方向上溫度分布均勻且恒定。這完全實現了恒溫平台石墨爐技術(STPF)在石墨爐分析中的應用，當分析懸浮液樣品時，我們可以采用水溶液的標準曲線來校準樣品中的複雜基體並獲得準確可靠的結果，且記憶效應及潛在幹擾的減少可以提高樣品的吸收信號。

　　儀器配有AS900自動進樣器，實驗使用珀金埃爾默鉛空心陰極燈作為光源。在所有的測量過程中均使用到標配的石墨管和1.2mL的聚丙烯自動進樣器樣品杯。儀器采用WinLab 32軟件進行控製，該軟件時在微軟Windows7操作係統下運行的。PinAAcle 900T儀器設置參數總結見表1。

　　樣品采集

　　本實驗一共調查了6種不同乳製品的15個樣品，代表了中國商品化牛奶的主要類型，包括奶粉，脫脂奶粉，全脂奶，低脂奶，兒童牛奶和酸奶。所有樣品均從原始包裝中采集到密封潔淨的聚乙烯袋中，分別標注好並送往實驗室冷藏保存，直到分析。

　　樣品製備

　　所有溶液的配置均使用從MiliQ-Element係統(Millipore,Milford,MA,USA)中出來的超純去離子水(DI)。優級純或更高級別的硝酸(69～70%)和雙氧水(30%)(晶銳化工有限公司)。無金屬的聚丙烯瓶和吸管，在使用前用約5%的稀硝酸進行預清洗並用去離子水衝洗幹淨。

　　對於接下來的石墨爐原子吸收分析，使用非離子型活性劑Triton X-100，用0.5%的硝酸將其稀釋成0.1%的濃度，作為日後實驗中的稀釋劑和空白。

　　準確稱取1g液體奶或固體奶粉樣品，並轉移到15mL錐形聚丙烯管中，隨後將其稀釋定容到10mL，並劇烈震蕩幾分鍾，以確保均勻性。將製備好的懸浮液立即置於自動進樣器中準備分析，這些懸浮液的穩定期能至少超過2天。這種快速稀釋測定的方法即使是對於非常有挑戰性的全脂奶粉也可以保證穩定時間，這對於日常的異常核查已足夠。空白也是采用一樣的程序來進行製備，除非另有說明，所有的樣品在常規的分析基礎上都製備了平行樣。

　　脫脂奶粉和強化型嬰兒配方奶粉在製作過程中蛋白含量特征被做了相應的修改，相比其它任何奶粉中的蛋白質含量都高，加入硝酸後容易凝固造成非均勻的懸浮液。因此在這些情況下，奶粉樣品可以分散在0.2～0.5%的TritonX-100溶液中，短短的10分鍾超聲有利於將奶粉分散且穩定幾個小時，石墨爐分析結果也較為滿意。

　　為了驗證方法的可靠性，在試驗中我們還使用了ICP-MS進行結果的比對，同時還采用Multiwave 3000高壓微波消解係統(PerkinElmer,Inc.,Shelton,CT)用於樣品的完全消解，消解過程中使用的是硝酸和雙氧水的混合體係。

　　校準

　　牛奶樣品中的鉛含量均非常低，因此所有使用的試劑都必須為優級純以上。因此，本實驗中使用的是珀金埃爾默優級純單元素標準(2%硝酸基質中的鉛)和基體改進劑(10%硝酸鈀和1%硝酸鎂)。校準曲線采用20μg/kg的鉛標液作為儲備液，通過AS900自動進樣器自動進行濃度的配備。

　　方法驗證

　　石墨爐原子吸收測定的程序通過加標回收實驗及由美國國家標準與技術研究院(NIST)提供的NIST1549非脫脂奶粉標物及中國計量科學研究院(SRM)的GBW08509a脫脂牛奶標物的測定來進行驗證。這兩個商品化凍幹的標物可被視為任何乳製品的樣品。

　　此外，這些結果同時也采用傳統的消解程序處理樣品，用NexlON 300X ICP-MS(PerkinElmer,Inc.,Shelton,CT)進行測定來比對。完全消解是采用Multiwave 3000微波消解係統來進行處理的。對於ICP-MS測定的儀器的運行參數參考的是日常建立的程序。

　　結果與討論

　　石墨爐的升溫程序經過了仔細優化以確保最小的基體幹擾及保證待測元素不會有損失，詳細的升溫程序見表2。由於存在樣品基體幹擾的風險，因此在升溫程序中附加了一個幹燥步驟，使用幹燥的壓縮空氣作為特殊氣體以去除樣品中的炭，一個批次中超過50個樣品，僅僅有一個樣品存在炭渣殘留的情況。PinAAcle 900T光譜儀中彩色攝像頭對於檢查進樣針到石墨爐的位置具有非常大的優勢，石墨管中的平台，在優化幹燥和灰化步驟以除去未消解奶基質時，能很好地確保樣品不會發生爆沸和濺射。(如圖1)。

　　因此，這個可以更簡單和快速地進行石墨爐升溫程序方法開發。

　　對於鉛的測定，當使用專利THGA設計的STPF技術時，能確保溫度的均一性，高的原子化效率，並有效降低基體幹擾，因此，牛奶樣品可不經過完全消解即可測定。測定過程中，每個樣品溶液平行測定3次，采用峰麵積積分的方式來獲取數據。(圖2給出了各種溶液峰形圖的疊加圖)。

　　STPF技術的獨特優勢如下：即使峰不會在完全相同的時間出峰，采用峰麵積進行計算仍可以獲得一致的準確結果。為了驗證方法的準確性，實驗中還對NIST 1549無脂奶粉和NIM GBW0859a標物進行測定。直接法對兩個標物的測定值與標準給出的參考值高度吻合，結果見表3，證明了該方法的高精度。同時，對GBW08509a還進行了加標回收實驗，加入的單標鉛分別為儲備液濃度的5-，100和200%，同樣實現了定量回收，結果見表3。

　　方法檢出限(MDLs)，定義的乳製品樣品的濃度單位為μg/kg(ppb)，通過測定試劑空白的吸光度值，統計數據得出相對標準偏差，3倍標準偏差即為方法的檢出限，用於表征方法的靈敏度。這個方法使用的樣品體積為16μL，10倍的稀釋因子，則MDL為0.25μg/kg(ppb)，這個是此方法比較大的一個優勢。因此，對原始乳製品樣品進行測定的MDL相比以前傳統的方法(大約20μg/kg)能低兩個數量級左右，表明該方法非常適用於測定乳製品中的鉛含量。

　　為了對采用這種簡單的石墨爐原子吸收光譜法測定數據進行比對，所有收集的乳製品均采用傳統的微波消解進行完全消化，然後采用ICP-MS對其中的鉛進行測定，表4對每個乳製品中的鉛含量進行了彙總。

　　需要重點強調的是，兩個獨立的測試方法之間沒有顯著差異，這也進一步說明了整個方法的準確性。然後，采用傳統方法消解後的樣品在ICP-MS上測定時相對標準偏差(RSD)較大，這很可能是由於在樣品的前處理過程中由於樣品稀釋引入的誤差。雖然ICP-MS比GFAAS的靈敏度更高，但是如果鉛的含量過於低同樣也會給測定帶來很大的不確定性。以上結果表明，當測定乳製品樣品時，不需要對樣品進行完全消化，這樣的話既較少了樣品製備的時間，也可快速經濟地獲取樣品結果。

　　GFAAS直接法測定值為23.9±2.7μg/kg;而用ICP-MS測定消解後的樣品值為25.7±8.7μg/kg，這兩個值都顯著低於參考值(70±20μg/kg)。其它實驗室購買這種標物時也同樣存在此問題。基於這麼高的偏差值(20μg/kg，29%的誤差)，對於AQSIQ發布的GBW10017 SRM中鉛的實際認證結果還需要進一步的調查和確定。

　　圖3 通過兩種方法測定的不同乳製品中的鉛含量對比

　　B) 液體奶樣品.

　　為了能更直觀地比較兩種方法，圖3中還對鉛的濃度和分析精度進行了繪製，同時標注出了誤差大小。結果明顯地證明了采用簡單處理-石墨爐直接精確分析鉛的含量有非常大的優勢，即使原始的乳製品中鉛的含量非常低(在μg/kg的含量)，需要很好控製試劑空白，環境及處理過程的條件下也能很輕鬆完成測定。對於經驗豐富的專業人員，樣品需要大量地稀釋，也是具有很大挑戰性的，而且消解過程非常耗時，耗費勞動力，GBW10017測定值與參考值不吻合也是一個很好的證明。

　　結論

　　綜上所述，快速樣品稀釋並采用PinAAcle 900T全自動石墨爐原子吸收法能成功應用到各種乳製品中鉛準確定量的實驗中。樣品處理程序的減少，最大程度上降低了樣品損失及汙染的可能性。先進的THGA技術能使化學幹擾降到最低，方法檢出限遠低於Pb測定時可能碰到的正常範圍。這種方法也適用於分析含有脂肪和複雜基體的樣品。

　　ICP-MS能夠進行多元素測定，而且靈敏度非常高。但對於初期購買設備的投入較大，而且對於簡單的單元素分析測定GFAAS是個更好的方法選擇。GFAAS不僅選擇性好，靈敏度高，而且便於操作，能承受高基體的幹擾。如果在加上簡單的樣品製備，此方法無疑更適合於保護人類健康對乳製品中幾個有毒元素含量的日常監測。