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食品中的铅
食品中痕量级金属和其它元素
- 双硫腙法
- 〔适用于碳水化合物，谷物及谷物制品，可可及乳制品，饲料，肉类，鱼类，植物材料，水果及水果制品，新鲜蔬菜等。一般而言，适用于除脂肪外所有不含Sn与Bi的有机物质。对于含Sn或Bi的样品，可按G－I的方法测定。〕
A 试剂
A.a 铅标准溶液
A.a.1 贮备液
分析工作者需要确定，测定方法本身是否对试剂纯度有特殊的要求，还是只需作试剂空白就足够了。一般要测定的Pb含量越低，越要仔细降低空白〔见14-24F〕。$$为检查试剂是否合适，可于分液漏斗中将10－15g固体试剂溶于重蒸水或15－20ml预先用重蒸NH4OH中和的浓酸中，加入足量无Pb柠檬酸以防止NH4OH沉淀Fe、Al、碱土金属磷酸盐或其它物质。溶液氨化后加入2－3ml10%的KCN溶液和约5ml的双硫腙溶液，14-24A(e)(5－10mg/L)，振摇，若下层溶液呈绿色，可将其转入另一分液漏斗中，用NH4OH(1+99)〔先加入一滴KCN溶液〕萃取过量的双硫腙。若CHCl3层无色，则可认为试剂呈阴性，可用于双硫腙法实验。$$试剂如果需要特殊纯化，对于H2O〔贮存于镀锡金属罐中的蒸馏水通常含有Pb及Sn〕，HNO3，HCl，HBr，Br，及CHCl3等，可用全玻璃〔Pyrex玻璃〕或石英蒸馏仪重蒸。而NH4OH则可将普通的NH4OH试剂蒸馏收集于冰冷却的重蒸水中。新的蒸馏仪要用HCl或HNO3蒸汽处理，以除去“表面”Pb〔但这仍不能保证以后的馏分中完全不含Pb)。$$Pb(NO3)2可按下法纯化：将20－50g Pb(NO3)2溶于少量热水中，搅拌使之冷却，结晶。用小布氏漏斗过滤，重新溶解，再结晶。晶体于100－110℃干燥至恒重，置于干燥器中冷却。纯化好的试剂贮存于密封瓶内。〔产品既无结晶水也未吸潮〕。$$纯化柠檬酸、NaOAc或NH4OAc，Al(NO3)3，Ca(NO3)2及Na2SO4，可加5－10mg CuSO4作共沉淀剂。将H2S通入其各自的水溶液以使Pb沉淀出来。〔柠檬酸与Al(NO3)3溶液需以溴酚蓝为指示剂，用NH4OH调至pH3.0－3.5〕。过滤〔最好用玻璃砂漏斗〕，滤液加热沸腾20min以驱赶过量的H2S。必要时可2次过滤，以获得透明清亮的溶液。其它试剂可用重结晶法纯化。$$重蒸过的酸或纯化的试剂溶液可贮存于用热HNO3仔细清洗除去表面Pb的聚四氟乙烯或聚四乙烯容器中。碱试剂可贮存于内壁涂蜡的容器中。$$新的玻璃、塑料及化学器皿需顺序用10%的热NaOH溶液及热HNO3洗涤，并只作测Pb用。$$样品制备过程中要避免Pb的污染。样品如需混合或研磨，应尽可能使用瓷研钵，避免使用金属的食品研磨机，除非预先经实验证明所用研磨机不会引入Pb、Sn污染。若分析样不能在盛样品的自身容器中被充分混合，或需从多个容器中制备复合样品，可将样品全倒入大的玻璃缸或瓷盘中，用木匙或瓷刮勺将其充分搅拌混合。若样品的液体部分与磨细的固体部分不能均匀混合。则应分别进行测定。若样品是包装于有焊料缝的罐头中〔沙丁鱼及肉类〕，应打开罐头底部取样，以免样品受到焊料的污染。制备样品时应避免过筛，以免造成金属的污染或Pb的离析。
A.a.2 工作液
据需要将贮备液以1%的HNO3稀释配制。
A.b 硝酸
1%。用重蒸水将10ml无色新鲜HNO3稀释至1L。使用重蒸HNO3时，稀释前应加热赶亚硝酸烟雾。
A.c “助灰化”溶液
溶解40g Al(NO3)3·9H2O及20g Ca(NO3)2·4H2O于100ml H2O中。
A.d 柠檬酸溶液
浓缩的无Pb溶液，1ml=0.5g柠檬酸〔纯化过程中试剂用NH4OH部分中和，见14-16B第五段〕。
A.e 二苯基二硫卡巴腙〔双硫腙〕
溶解约1g市售试剂于50－75ml CHCl3中，转入分液漏斗，用4份100ml不含金属杂质的重蒸NH4OH(1+99)萃取〔双硫腙进入水相呈橙色〕。于一漏斗茎中填入小块棉球，用它将萃取的水相过滤到一大分液漏斗中。用HCl轻微酸化后，用2－3份20ml CHCl3萃取沉淀的双硫腙，萃取液合并到另一分液漏斗中，以H2O洗涤2－3次，CHCl3层排放到烧杯中，于蒸汽浴中温和加热蒸发。溶液逐渐变干时要避免崩溅。最后残余的微量水份于小于等于50℃的真空干燥箱中加热1h除去。干燥好的试剂放入密封的瓶中暗处保存。用新重蒸的CHCl3配制浓度分别为100，50及10mg/L的双硫腙萃取液，并于5－10℃暗处保存。〔1mg/ml的双硫腙CHCl3贮备液可长期保存，用时稀释，很方便〕。贮存于分配器中浓度为30mg/L CHCl3的双硫腙溶液用于快速法，14-17B。
A.f 氨-氰化物混合液
将100ml 10%的KCN〔重结晶，不含PO4〕溶液置于500ml容量瓶中，加入足量的能产生19.1g NH3的重蒸NH4OH，用重蒸水稀释至刻度〔重蒸NH4OH的浓度可用比重法或滴定法测定〕。
A.g 纯金属锡
A.h 氢溴酸-溴混合液
加35ml重蒸的液态Br2于250ml 40%的重蒸HBr中。
A.I 多硫化钠溶液
将480g Na2S·9H2O及40g NaOH溶解于H2O中，加入16g粉状S，振摇使S溶解，过滤并稀释至1L。
A.j 盐酸-柠檬酸溶液
将等价于50g柠檬酸的试剂(d)加到50ml HCl中，稀释至250ml。
A.k 油酸钠溶液
10%。加45ml 30%的NaOH溶液及400ml H2O于1.5L烧杯中，边加热和搅拌的同时，从分液漏斗中用差减法慢慢加入90g油酸。混合物于蒸汽浴中加热，直至肥皂完全溶解〔可能会有少量絮状沉淀的杂质〕。冷却，稀释至1L，混匀并过滤。
A.l 氨-氰化物-柠檬酸盐溶液
将10g不含磷酸盐的KCN及10g柠檬酸溶解于250ml NH4OH〔比重0.90)中，稀释至1L。试剂保存于分配器中，以使NH3的挥发达最小。
A.m 酸洗滤纸
将9cm的定量滤纸于1%HNO3中浸泡过夜。于布氏漏斗上用大量H2O冲洗以除去酸和任何痕量的Pb。
B 样品的制备〔灰化〕
根据可获得的样品量及所估计的含Pb量，准确称取有代表性的样品5－200g，置于合适的瓷皿或勺皿中。湿样于蒸汽浴或烘箱中干燥。难灰化样品〔肉类〕，加入2－5ml“助灰化液”A(c)；低灰化样品〔糖果及水果含量低的果子酱〕则配加灰分主体；混合均匀并干燥。$$动物胶、碳水化合物类食品如果酱及其它容易膨胀的样品，可于灯上小心加热碳化。〔让从玻璃灯喷射出的细小火焰灼烧样品表面，可防止样品过度膨胀。但切忌使用金属灯，以免带入金属污染〕，勿使样品着火。牛奶、糖等样品，可少量多次地加到灯或加热板加热的灰化皿中，使其碳化而又不着火。〔此处若能使用俯式辐射加热器会很方便〕。样品干燥或灰化后，放入可控温的高温炉中，慢慢升温至500℃。必须不让样品着火。$$若样品含脂肪，于约350℃加热足够长时间，使其“烟化”除去。高温炉底板覆盖一层石棉板或SiO2板，以使样品接受的热量大部分来自炉的四壁和炉顶的辐射，而不是由很热的高温炉底板直接传导。$$若高温炉有自动控温装置，可将样品于小于等于500℃灰化过夜。若次日晨样品仍未灰化完全，或白天于500℃灰化得不到满意结果，取出灰化皿，冷却，加入2－5ml助灰化液润湿碳化物，加热干燥至不再有崩溅的危险〔即不含游离液体〕后，重新放入高温炉中继续灰化。若30min后灰化仍不完全或进展不快，再次取出灰化皿，冷却，小心加入2－3ml HNO3，干燥，放回高温炉中，继续灰化至不含C粒。若样品仍旧混杂有许多C粒，应避免过量使用助灰化剂，尤其是HNO3，否则会引起局部过热或暴沸，特别是灰分中K含量高时。$$得到清洁灰分后，冷却，盖上表面皿，小心加入15－20ml HCl，并用H2O冲洗表面皿，溶液于蒸汽浴中加热。若溶液不澄清，重新蒸干后再用HCl溶解。若仍有不溶物，加入5－10ml 60% HClO4〔最好是重蒸试剂〕，并加热至冒烟驱赶HCl及使SiO2脱水。若此处使用HClO4，在以后KCN用于双硫腙萃取Pb，D，时，可能会需要大量H2O(200ml)方可将生成的KClO4全部溶解。$$加H2O稀释，必要时可用细玻璃砂漏斗抽滤，滤液收集于钟罩下的500ml具玻塞的锥形瓶中。漏斗上的不溶物依次用数ml热HCl，热HCl-柠檬酸溶液及热的40%NH4OAc溶液洗涤。$$特殊情况下应注意以下几点：
B.1
若漏斗上不溶物(SiO2)的量反常，可先用水将其冲洗入Pt皿中，蒸干，用1－2份5ml HF处理，再蒸干，残渣加H2O及几滴HCl或HClO4溶解，合并到原先的灰分滤液中。
B.2
若灰化时间较长，又没使用助灰化剂；或自然灰分低，灰分主体少，Pb可能会被烧固于灰化器皿上。为溶解转移这部分Pb，加少量NaOH颗粒〔2－3g〕和数ml热H2O使之溶解。倾斜灰化皿使粘稠状液体将灰化皿内壁样品原先接触部分完全润湿，置于蒸汽浴中加热片刻，不要让其蒸干〔如果过热，浓NaOH可能会将灰化皿中μg量的Pb浸提出来。瓷器吸附Pb的能力比SiO2弱，但本身却可能含极微量的Pb〕。残渣用水溶解，溶液并入上述滤液中，最后依次用数ml热HCl及热H2O淋洗灰化皿。
C 铅的分离
方法D虽快捷简便，但其应用只局限于那些在柠檬酸存在能获得澄清氨性溶液的样品，因为生成澄清氨性溶液是用双硫腙定量萃取的必要条件。Pb很容易被许多碱性沉淀物(Mg、Ca的磷酸盐，Al、Fe的氢氧化物和硅酸盐〕所包藏。但因食品中这类物质通常含量并不超过极限值，很多食品仍可用这种方法测定。然而，也有一些样品，它们中上述物质含量太高，在碱性条件下，即使有大量柠檬酸存在也不能完全消除沉淀。这种情况就得按C方法测定。在取样量不构成问题时，氨性沉淀的问题有时通过减少取样量可得以克服。
D 双硫腙萃取
用双硫腙比色法测定低含量Pb，尤其是待测Pb含量在1－5μg范围时，试剂空白值应限制于一定范围内。如果仔细地纯化试剂和清洗包括分液漏斗在内的Pyrex器皿，试剂空白完全可以减小到1μg以下。由于尘埃，蒸汽等也携带有Pb，因此试剂空白置于高温炉或蒸汽浴中的时间要与样品完全一致，而且加入的试剂量〔即使是水〕也要与实际测样时一致。$$在用双硫腙CHCl3从水相萃取Pb时，溶液的体积和pH，CHCl3的体积及双硫腙的浓度等都应选择合适。溶液的最佳pH为9.5－10.0。选择双硫腙的浓度时，应使每次萃取后仍有过量的双硫腙存在。Pb在CHCl3相中与双硫腙形成红色配合物，同时又有过量的未化合的绿色双硫腙分配于两相中，因此萃层因Pb与双硫腙相对量的不同而呈现从红、绯红、紫、蓝到绿的颜色变化。CHCl3溶液的体积与浓度的选择取决于待测Pb的浓度范围，应使每个Pb含量范围都服从上述颜色变化规律。如此限制范围限制了测定的灵活性，但却可提高准确性。标准量的Pb与双硫腙形成的配合物颜色是定量比色的基础。下表给出用1cm比色皿测定时，不同Pb含量范围使用的标准双硫腙的体积与浓度。$$ $T Pb含量范围，μg@浓度，mg/L@体积，ml$$1－10@8@5$$0－50@10@25$$1－200@20@40$T
E 硫化物分离
F 双硫腙比色测定法(Pb0.001－0.200mg〕
用双硫腙比色法测定低含量Pb，尤其是待测Pb含量在1－5μg范围时，试剂空白值应限制于一定范围内。如果仔细地纯化试剂和清洗包括分液漏斗在内的Pyrex器皿，试剂空白完全可以减小到1μg以下。由于尘埃，蒸汽等也携带有Pb，因此试剂空白置于高温炉或蒸汽浴中的时间要与样品完全一致，而且加入的试剂量〔即使是水〕也要与实际测样时一致。$$在用双硫腙CHCl3从水相萃取Pb时，溶液的体积和pH，CHCl3的体积及双硫腙的浓度等都应选择合适。溶液的最佳pH为9.5－10.0。选择双硫腙的浓度时，应使每次萃取后仍有过量的双硫腙存在。Pb在CHCl3相中与双硫腙形成红色配合物，同时又有过量的未化合的绿色双硫腙分配于两相中，因此萃层因Pb与双硫腙相对量的不同而呈现从红、绯红、紫、蓝到绿的颜色变化。CHCl3溶液的体积与浓度的选择取决于待测Pb的浓度范围，应使每个Pb含量范围都服从上述颜色变化规律。如此限制范围限制了测定的灵活性，但却可提高准确性。标准量的Pb与双硫腙形成的配合物颜色是定量比色的基础。下表给出用1cm比色皿测定时，不同Pb含量范围使用的标准双硫腙的体积与浓度。$$ $T Pb含量范围，μg@浓度，mg/L@体积，ml$$1－10@8@5$$0－50@10@25$$1－200@20@40$T
F.a 简易比色法
于选定的浓度范围内，配制浓度等差的10个标准溶液如下：用1%HNO3稀释Pb的标准贮备液，A(a)，使每ml溶液Pb含量与1μg呈简单的分数或倍数关系，然后移取不同间隔范围量的溶液于一系列分液漏斗中，以1%HNO3稀释至50ml〔应先把酸加到分液漏斗中，然后再移加Pb标液，以避免Pb进入分液漏斗活塞而损失〕。各加入10ml NH3-氰化物混合物〔f)，混匀，pH应大致为9.7。根据Pb的含量范围，立即加入适当体积的标准双硫腙溶液，振摇1min，分层后将下层溶液排放到一系列试管或管形瓶中，并依浓度顺序排列好。对低浓度范围，即小于20μgPb，最好用长约75mm的平底小管形瓶进行纵向比色。而对于较高浓度范围，即20－50μgPb或更高，则应降低液层高度，或在管径相同的Nessler管中进行横向比色也很方便。因为如果双硫腙浓度或液层高度超出一定范围后，即使是纯的双硫腙溶液，光线透过时也会呈出红色。配制好的标液加盖存放，可稳定1天以上。$$按D或E分离制备的50mlPb的1%HNO3溶液，移取部分或全部于分液漏斗中〔若取部分试液，则用1%HNO3稀释至50ml〕。加入10ml NH3-氰化物混合物〔f)，混匀，立即加入适量的双硫腙标液并振摇1min发色。下层溶液排放到与标准管相同的试管或管形瓶中，并与标准比较。若样品浓度超出标准的范围，可另取少些量的试液重新萃取，或在未放出下层溶液之前，用过量的双硫腙对溶液重新萃取，并与高浓度范围的标准进行比较。浓度介于各标准之间的样品，其浓度可由内插法很容易求得。$$若测定时只取50ml Pb溶液中的部分，则扣除空白时应注意只减去相应的部分。
F.b 光度法
双硫腙萃层中两种化合物(Pb双硫腙配合物与游离的双硫腙〕对510nm光的吸收能力有明显差别。红色Pb双硫腙配合物对其有强烈吸收而绿色的双硫腙却几乎无吸收。因而用光度计测出这一波长下的光吸收，吸光度A与Pb浓度呈线性关系。测定吸光度值可采用设置于510nm波长的分光光度计或配以中心波长值约在510nm的蓝绿滤光片的光度计。$$按下述方法使双硫腙溶液标准化：根据Pb的浓度范围，移取适当体积和浓度的双硫腙溶液于分液漏斗中，类似目测比色法配制标准的颜色系列。Pb的标准溶液和1%HNO3使用前均以澄清CHCl3饱和，以消除试剂与未知液萃取层体积的差异。〔每一个浓度范围不一定都配制10个标准，可以只配5－6个〕。振摇分液漏斗1min发色。静置几分钟后，用经特殊处理的滤纸，(m)，过滤有机相。〔将9cm滤纸直接装到50ml Pyrex烧杯上，可省去漏斗的使用〕。滤液注入吸收池中，测定其吸光值A。$$以A对Pb含量作图，得到此批双硫腙的标准曲线。用最小二乘法计算出直线的斜率与A轴的截距。$$对于浓度落入标准曲线线性范围内的未知样，采用与测定标准溶液时相同的标准双硫腙溶液和吸收池，测定其萃层的吸光度，然后根据方程X＝(Y/b)－(α/b)计算Pb含量。方程中的系数α，b是预先测好的。各种标准溶液若保护不使其蒸发和受阳光直射，上述参数可保持大于等于1个月而不发生显著变化。$$样品的实测过程与(a)类似，只是萃取液在测定前需用处理过的滤纸过滤。采用与制作标准时相同的标准化双硫腙和吸收池。样品中Pb含量可从标准曲线读出或由上述方程计算。若样品液中Pb浓度过高，超出工作曲线的线性范围，则可减少试样量重新萃取，或按更高浓度范围的量增加双硫腙溶液的体积重新萃取。若只取50ml试液中的部分用于测定，则扣除空白时注意只扣除相应的部分。
G 干扰
双硫腙比色法中，使用KCN后干扰物质只剩下Sn^+2^,Bi和Tl。而因Tl很稀少，其干扰在常规分析中不太可能出现，因而没给出消除Tl干扰的方法。另外，在双硫腙萃取Pb的条件下，双硫腙本身可能被强氧化剂，如游离卤素，大量的三价铁等所破坏。
H 锡的除去
在分析罐装食品时，会产生Sn干扰的问题。若Sn含量大于150ppm，它常以乳状SnO2悬浊液的形态出现于灰分溶液中，必须使其溶解，以便于过滤和释放出包藏的Pb。上述浓度的Sn，在双硫腙萃取Pb的条件下，D，会形成沉淀而引起干扰。$$下面给出两种除去大量Sn的方法：(a)从酸性灰分液中以SnBr4形式挥发除去Sn；(b)若分离Pb时采用硫化物法，E，则可用温热多硫化钠溶液浸洗混合的硫化物除去Sn。上述两种方法除Sn都可能不彻底，但因四价锡不被双硫腙萃取，而经(a)或(b)处理后，剩余的少量Sn总是以Sn^+4^存在，故最后用双硫腙分离萃取Pb时即可将Sn完全除去。$$一般而言，若Sn以Sn^+4^存在，且预先用双硫腙分离，那么小于100mg的Sn是不会对双硫腙比色法造成干扰的，所以应尽可能采用本法。
H.a 以酸性灰分液中挥发SnBr4法
H.b 多硫化钠法
I 铋的检出与除去
I.a 在pH8－11用双硫腙预萃取后，再于pH2.0萃取。该法可以完全除去少量Bi。
按D，用50ml 1%的HNO3从CHCl3双硫腙萃取物中将金属反萃出来，然后，以甲酚红紫为指示剂，用5%的NH4OH调节酸萃物的pH至2.0。加入10ml双硫腙的CHCl3溶液〔200－250mg/L〕，剧烈振摇1min，分层，若CHCl3层呈橙红至红色，弃去，加入10ml双硫腙溶液继续萃取，直至有机相呈绿或紫色，则表明已有过量双硫腙，弃去CHCl3层，另加5ml双硫腙溶液萃取〔振摇3－5min，以确保Bi被萃取完全〕。如此重复萃取，直至CHCl3层保持纯绿色。水相用NH4OH调节pH至8.5，加入KCN，按D用双硫腙萃取，再按E(a)或(b)用此法测Pb。$$Bambach及Burkey则通过下述方法除去微量Bi：用缓冲液将水相调至pH3.4后，振摇。Bi仍以双硫腙盐留在CHCl3相中，而Pb则溶入水相而将Bi除去。但CHCl3相中只能剩少量 游离双硫腙，否则Pb不能完全溶入水相。
I.b 从酸性硫化物溶液中除Bi
J 样品制备的特殊方法
K 完全消失
