葛 嶺，韋香連，曾利娟

(1. 珠海市食品藥品檢驗(yàn)所，廣東 珠海 519000；2. 桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541000)

鍺是一種稀有元素，具有親鐵和硫等化學(xué)性質(zhì)，廣泛分布于巖石、土壤、水體中. 無(wú)機(jī)鍺具有一定毒性[1]. 近年來(lái)有報(bào)道發(fā)現(xiàn)有機(jī)鍺，尤其是鍺-132具有一定的抗癌、抗衰老等保健作用[2-4]. 但孔祥瑞[5-6]認(rèn)為有機(jī)鍺的毒性應(yīng)引起注意. 同時(shí)，有研究認(rèn)為人參、靈芝、枸杞、薏仁和大蒜等作物中鍺含量較高[7]，但其它文獻(xiàn)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于此，且受品種及產(chǎn)地影響較大[8-10]. 壽紅霞等[11]測(cè)定全國(guó)8個(gè)省的大蒜，其含鍺量在10.20～512.20 μg/kg之間變動(dòng)，差異較大. 因此，準(zhǔn)確檢測(cè)食品中的鍺具有重要研究意義.

當(dāng)前，我國(guó)檢測(cè)食品中鍺的標(biāo)準(zhǔn)方法為GB/T 5009.151-2003 《食品中鍺的測(cè)定》第一法原子熒光光譜法[12]. 但該方法采用電熱板濕法消解作為前處理手段，所需時(shí)間較長(zhǎng)(需先放置過(guò)夜再加熱)，消耗化學(xué)試劑較多. 本文采用微波消解作為前處理手段，耗時(shí)相對(duì)較短，消耗試劑少，操作更簡(jiǎn)便.

陳青川等[13]指出鍺在磷酸介質(zhì)中的熒光強(qiáng)度最大，文獻(xiàn)中普遍選擇磷酸作為載液. 有文獻(xiàn)認(rèn)為在20%磷酸中鍺的熒光信號(hào)出現(xiàn)迅速，靈敏度高[14-16]. 部分文獻(xiàn)認(rèn)為磷酸體積分?jǐn)?shù)在5%～20%之間變化，對(duì)反應(yīng)沒(méi)有明顯影響[17-19]. 原子熒光光譜法測(cè)定鍺的常見(jiàn)基質(zhì)包括地質(zhì)樣品、保健食品、中草藥和礦泉水等. 實(shí)際檢測(cè)中各種濃度均有采用，如周繼恩[19]使用20%磷酸測(cè)定礦泉水中的鍺, 宋偉明等[20]使用20%磷酸測(cè)保健食品中的鍺，章亞彥等[21]用5%磷酸同時(shí)測(cè)定食用菌中鍺和硒，修鳳鳳等[22]選擇10%的磷酸測(cè)定地質(zhì)樣品.

本文試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硝酸對(duì)鍺的熒光強(qiáng)度存在嚴(yán)重影響，這可能對(duì)一線檢測(cè)造成干擾，對(duì)此作出初步研究. 通過(guò)對(duì)試驗(yàn)方法的改進(jìn)，建立了微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)鍺的方法，對(duì)市售大蒜進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn). 為進(jìn)一步驗(yàn)證對(duì)有機(jī)鍺的消解效果，對(duì)鍺-132保健膠囊進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果均較為滿意，為當(dāng)前食品中微量元素的檢測(cè)和質(zhì)量安全保障提供了參考.

1 試驗(yàn)部分

1. 1 儀器與試劑

原子熒光光度計(jì)，北京海光LC-AFS 6500；微波消解儀，Milestone ETHOS41位；鍺元素空心陰極燈，北京有色金屬研究院; 石墨趕酸儀，VB24 Plus，萊伯泰科有限公司.

氫氧化鉀，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；硼氫化鉀，優(yōu)級(jí)純，天津大茂化學(xué)試劑廠；磷酸，優(yōu)級(jí)純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；硝酸，分析純，默克股份有限公司；硫酸，分析純，廣東廣試科技有限公司；鍺單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 μg/mL), 國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，證書(shū)編號(hào)：GSB04-1728-2004, 唯一標(biāo)識(shí)：196038；超純水(電阻率≤18.2 MΩ·cm)，以Milli-Q IQ7000實(shí)驗(yàn)室水純化系統(tǒng)制取；美國(guó)Jarrow Formulas Ge-132膠囊(鍺標(biāo)示質(zhì)量100 mg)；大蒜樣品，購(gòu)于珠海市華潤(rùn)萬(wàn)家超市，產(chǎn)地山東壽光.

1. 2 還原劑配制

稱取2.5 g氫氧化鉀溶解于500 mL水中，得到0.5%氫氧化鉀溶液. 再稱取10 g硼氫化鉀，溶解于上述溶液中. 現(xiàn)用現(xiàn)配，避光保存.

1. 3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

取1 000 μg/mL鍺單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，稀釋至1 000 mL，得1 000 μg/L鍺溶液. 分別取1、2、4、6、8 mL于100 mL容量瓶中, 重復(fù)5份. 每份分別以體積分?jǐn)?shù)為5%、10%、15%、20%、30%的磷酸定容.

1. 4 儀器工作條件

微波消解程序如表1所列，原子熒光光譜儀工作條件：負(fù)高壓280 V；燈電流80 mA；讀數(shù)時(shí)間20 s；載氣流量450 mL/min；屏蔽氣流量1 000 mL/min；延遲時(shí)間2 s.

表1 微波消解程序Table 1 Program of microwave digestion

1. 5 樣品測(cè)定

1. 5. 1 大蒜中鍺的測(cè)定

取供試樣品4份，每份0.50 g. 其中2份加入10.00 mg/L鍺標(biāo)準(zhǔn)溶液0.10 mL. 加入7 mL硝酸和2 mL硫酸，按表1所述程序進(jìn)行消解. 消解完成后在石墨趕酸儀上趕酸，溫度為160 ℃. 至液體不再減少時(shí)，取下放冷，加入5 mL超純水，再次加熱至液體不再減少，以確保除去硝酸. 然后轉(zhuǎn)移到25 mL容量瓶中，15%磷酸定容. 同時(shí)配制空白溶液. 上機(jī)檢測(cè)，儀器工作條件見(jiàn)1. 4節(jié)，載液及標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋液為15%磷酸.

1. 5. 2 有機(jī)鍺消解效果驗(yàn)證

取鍺-132膠囊樣品三份，每份一粒. 按1. 5. 1所述進(jìn)行消解和趕酸，然后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，超純水定容后取0.2 mL，使用15%磷酸稀釋至1 000 mL. 同時(shí)配制空白溶液. 上機(jī)檢測(cè)，儀器工作條件見(jiàn)1. 4節(jié)，載液及標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋液為15%磷酸.

2 結(jié)果與討論

2. 1 不同體積分?jǐn)?shù)磷酸作為載液的影響

分別以體積分?jǐn)?shù)為5%、10%、15%、20%、30%的磷酸作為載液，取稀釋液與載液一致的鍺標(biāo)準(zhǔn)溶液上機(jī)測(cè)定. 繪制鍺的標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如表2所列.

表2 以不同體積分?jǐn)?shù)磷酸作載液得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線(n=3)Table 2 Calibration curves under different phosphoric acid volume fractions (n=3)

由表2可見(jiàn)，各磷酸體積分?jǐn)?shù)下，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均在0.997 00～0.999 00左右，輕微波動(dòng)可能與儀器穩(wěn)定因素有關(guān). 當(dāng)磷酸體積分?jǐn)?shù)從5%增加至30%時(shí)，斜率緩慢增長(zhǎng)，5%磷酸所對(duì)應(yīng)斜率明顯偏低，20%磷酸與30%磷酸所對(duì)應(yīng)斜率差異不大. 標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率代表反應(yīng)靈敏度，說(shuō)明當(dāng)磷酸體積分?jǐn)?shù)從5%增加至30%，反應(yīng)靈敏度緩慢增加，從20%處開(kāi)始趨于穩(wěn)定，但總的來(lái)說(shuō)相差不大. 非零截距反映了測(cè)試中存在的誤差，包括隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和過(guò)失誤差[23]. 考慮儀器波動(dòng)，除5%處偏低外，各體積分?jǐn)?shù)下截距相差不大. 綜合考慮，體積分?jǐn)?shù)為10%～20%的磷酸濃度作為載液較為理想.

2. 2 不同體積分?jǐn)?shù)的磷酸環(huán)境中，硝酸殘留對(duì)鍺的熒光值的影響

在40 μg/L鍺溶液中，分別加入體積分?jǐn)?shù)0、1%、3%、5%、7%、9%硝酸，分別以3%、5%、10%、20%磷酸作為載液，測(cè)試鍺的熒光強(qiáng)度，結(jié)果如圖1所示. 由圖1可見(jiàn)，當(dāng)硝酸體積分?jǐn)?shù)超過(guò)1%時(shí)，鍺的熒光信號(hào)值隨硝酸體積分?jǐn)?shù)上升顯著減弱. 當(dāng)硝酸體積分?jǐn)?shù)為9%時(shí)，鍺的熒光值積分僅有硝酸體積分?jǐn)?shù)為1%時(shí)的五分之一左右. 譜圖對(duì)比如圖2所示.

圖1 鍺的熒光強(qiáng)度隨硝酸體積分?jǐn)?shù)變化的趨勢(shì)Fig. 1 Fluorescence intensity of germanium varies with volume fraction of nitric acid

圖2 不同體積分?jǐn)?shù)硝酸中鍺的熒光強(qiáng)度對(duì)比Fig. 2 Comparison of germanium fluorescence intensity in different nitric acid volume fractions

劉明鐘等[24]提到鍺的測(cè)定應(yīng)盡量趕盡硝酸，避免其帶來(lái)的負(fù)干擾. 鐘鳴[25]提到樣品中存在硝酸，將讓測(cè)定結(jié)果變小. 原子熒光測(cè)鍺的原理為硼氫化鉀在酸性條件下將鍺還原為氣態(tài)氫化物，同時(shí)生成氫氣，由載氣送入原子化器發(fā)生原子化[26]. 鍺有4個(gè)價(jià)電子，在溶液中容易形成穩(wěn)定的四價(jià)離子[27-28]，因此不存在價(jià)態(tài)問(wèn)題. 推測(cè)上述現(xiàn)象的原因?yàn)橄跛岬难趸愿蓴_了還原反應(yīng). 國(guó)外有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)在硝酸蒸汽中，鍺會(huì)生成其氧化物晶體[29]，是否存在類(lèi)似效應(yīng)尚需探討.

因此，后續(xù)試驗(yàn)在趕酸流程中，加熱至酸體積不再減少(硫酸在160 ℃下較難揮發(fā))，取下放冷，加入5 mL超純水，再次加熱至體積不再減少，以確保除去硝酸.

2. 3 大蒜加標(biāo)試驗(yàn)

大蒜加標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果表明，樣品平均回收率為109.7%，數(shù)據(jù)如表3所列.

表3 大蒜樣品加標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of recovery experiments

2. 4 有機(jī)鍺消解效果驗(yàn)證

有機(jī)鍺較難消解. 陳青川等[30]認(rèn)為只有硝酸-硫酸法適用于鍺-132的測(cè)定. 因此消解試劑選用5 mL硝酸加2 mL硫酸. 本次測(cè)定的保健食品樣品中鍺-132的含量標(biāo)示值為100 mg/粒. 三次試驗(yàn)測(cè)得膠囊中總鍺含量的平均值為17.4 mg/粒，按分子量換算后，相當(dāng)于81.4 mg的鍺-132，與標(biāo)示值之比為81.4%. 三次平行測(cè)定RSD值為0.9,說(shuō)明硝酸+硫酸作為消解試劑進(jìn)行微波消解能較好地破壞鍺-132，可以作為有機(jī)鍺保健食品總鍺測(cè)定的前處理方式. 具體數(shù)據(jù)如表4所列.

表4 保健食品中的鍺含量Table 4 Germanium content in a health food

3 結(jié)論

體積分?jǐn)?shù)為10%～20%的磷酸較為適宜作為氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)鍺的載液. 硝酸的存在對(duì)鍺的熒光信號(hào)有嚴(yán)重削弱. 改進(jìn)趕酸流程可以將這一影響控制在可接受范圍. 使用硝酸-硫酸作為消解試劑進(jìn)行微波消解，能較好地破壞鍺-132，可以作為有機(jī)鍺保健食品中總鍺測(cè)定的前處理方法.