本發(fā)明涉及水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法，屬于食品安全檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，受工業(yè)廢水及城市生活污水的影響，海洋水體中的重金屬污染越來越嚴(yán)重。這些重金屬累積于魚類、甲殼類和貝類等海洋生物體內(nèi)，并不能通過浸泡、清洗等方式去除重金屬。在食物鏈的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后進(jìn)入人體，隨著蓄積量的增加，機(jī)體便出現(xiàn)各種反應(yīng)，導(dǎo)致健康危害，有些重金屬還有致畸、致癌或致突變作用。因此，檢測水產(chǎn)品中重金屬含量是目前食品安全學(xué)科研究的重點內(nèi)容。

水產(chǎn)品中重金屬元素分析通常采用干法灰化法或濕法消化法破壞有機(jī)質(zhì)，分離出待測元素。其中干法灰化具有空白值低、操作簡便、靈敏度高等優(yōu)點，但該方法存在費(fèi)時、耗電量大、回收率低、測定結(jié)果偏低等缺陷；濕法消化具有有機(jī)物分解速度快、回收率高等優(yōu)點，但是該方法試劑用量大、空白值高、反應(yīng)產(chǎn)生大量有害氣體污染環(huán)境。采用如上兩種方法，完成水產(chǎn)品中重金屬元素的檢測，包括樣品前處理和重金屬檢測，至少需要耗時3天。因此，針對水產(chǎn)品中傳統(tǒng)樣品前處理方法的缺陷，迫切需要發(fā)展簡單、快速、廉價、綠色環(huán)保的樣品前處理技術(shù)。

基質(zhì)固相分散萃取（mspd）是由barker等在1989年首次提出并給予理論解釋的一種快速樣品前處理技術(shù)，適用于固體、半固體和粘稠樣品的萃取。其原理是將樣品與吸附劑一起混勻、研磨，得到半干狀態(tài)混合物作為填料裝柱，然后用適當(dāng)?shù)娜軇⒛繕?biāo)化合物洗脫下來。mspd濃縮了傳統(tǒng)的樣品前處理中所需的樣品勻化、灰化、消化、提取、凈化等過程，無需進(jìn)行離心、沉淀，避免樣品多次轉(zhuǎn)移等操作步驟，節(jié)約時間和溶劑用量，減少樣品損失，并可進(jìn)行大批量自動化分析。在mspd技術(shù)應(yīng)用于重金屬元素檢測方面，moreda-pi?eiro等首次將mspd技術(shù)應(yīng)用于海產(chǎn)品中重金屬元素的分析，以c18作為吸附劑對as(iii)、as(v)、甲基胂酸和二甲基胂酸等有機(jī)砷進(jìn)行了萃取，rsds<9.0%（anal.chem.2008,80,9272-9278）。duarte等選擇硅膠為mspd的吸附劑選擇性萃取魚中的ch3hg⁺和hg²⁺，最低檢測限為0.06～0.12μg.g^-1（anal.chem.2013,85,5015-5022）。

目前，針對重金屬元素的檢測，mspd存在可供選擇的吸附劑種類較少、選擇性較差、吸附劑用量較大的缺點。本發(fā)明根據(jù)聚乙烯亞胺與重金屬元素的螯合性能，將聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土作為mspd的吸附劑，對水產(chǎn)品中的重金屬元素進(jìn)行樣品前處理，建立了水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法，完成樣品前處理和重金屬元素的檢測可以在1天之內(nèi)完成。因此，本發(fā)明建立的水產(chǎn)品中重金屬元素檢測的方法簡單、快速、廉價、綠色環(huán)保，并且吸附容量大，吸附劑用量少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)的水產(chǎn)品中重金屬元素檢測方法中存在樣品前處理耗時長和步驟繁瑣的缺陷，提供一種簡單、快速、廉價和綠色環(huán)保的水產(chǎn)品中重金屬元素檢測方法，具體是以聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土作為基質(zhì)固相分散萃取的吸附劑，與原子吸收光譜法聯(lián)用檢測水產(chǎn)品中重金屬元素含量的方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的：

水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法，其特征包括以下步驟：取水產(chǎn)品的粉末和聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土，以質(zhì)量比1：1～10：1混合，加入研缽中碾磨，使水產(chǎn)品粉末和聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土混合均勻；將上述混合物填充到裝有下篩板的6～25ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實，先用6～10ml水潤洗固相萃取柱，再用8～15ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫；洗脫液用純水定容至25~50ml，用原子吸收光譜法檢測。

所述的水產(chǎn)品的粉末，魚、蝦水產(chǎn)品，去除硬組織后，剩余的軟組織部分先用打樣機(jī)打碎成肉糜，用100～110°c烘箱干燥2～3h后，用研缽碾磨后，再用100～110°c烘箱干燥2～3h后成粉末，待用。

所述的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土，采用經(jīng)過鹽酸酸化之后的凹凸棒土，在干燥的甲苯中與3-氨丙基三乙氧基硅烷，以質(zhì)量和體積比1：1的反應(yīng)10h后，用甲醇洗2~3次后，80°c下真空干燥6h，得到3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土；取2.0g3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土，加入40ml10%濃度的戊二醛，90°c恒溫水浴0.5h，冷卻后，用ph8.0的磷酸緩沖溶液洗2～3次，再加入分子量為1800的聚乙烯亞胺1.5g，90°c恒溫水浴反應(yīng)0.5h，冷卻后，用甲醇洗4～5次，再放入真空干燥箱中，85°c真空干燥7h。

所述的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法用于蝦肉中鎘的檢測方法，將蝦肉在打樣機(jī)打碎成肉糜后加入鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鎘加標(biāo)濃度分別為24、355和950μg/kg，經(jīng)二次烘干處理成干燥粉末，與聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土以質(zhì)量比1.6：1混合，碾磨均勻之后，裝入6ml空的固相萃取柱中，用6ml純水潤洗之后，再用8ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml后，用原子吸收光譜法檢測。

所述的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法用于蝦肉中鉛的檢測方法，將蝦肉在打樣機(jī)打碎成肉糜之后加入鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使加標(biāo)濃度為270μg/kg，經(jīng)二次烘干處理成干燥粉末，與聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土以質(zhì)量比2：1混合，碾磨均勻之后，裝入10ml空的固相萃取柱中，用6ml純水潤洗之后，再用9ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至50ml后，用原子吸收光譜法檢測。

所述的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法用于魷魚中鎘的檢測方法，取魷魚的軟組織用打樣機(jī)打成肉糜，經(jīng)二次烘干處理成干燥粉末，與聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土以質(zhì)量比1.6：1混合，碾磨均勻之后，裝入6ml空的固相萃取柱中，用6ml純水潤洗之后，再用8ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml后，用原子吸收光譜法檢測。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、首次將聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土作為基質(zhì)固相分散萃取的吸附劑，具有獨(dú)創(chuàng)性，在國內(nèi)外的期刊?？校磮蟮谰垡蚁﹣啺沸揎椀陌纪拱敉磷鳛榛|(zhì)固相分散萃取的吸附劑的案例，并且該方案應(yīng)用到水產(chǎn)品中重金屬元素的樣品前處理中，屬于首例。

2、本發(fā)明采用的吸附劑具有與重金屬螯合的性能，與目前報道的應(yīng)用于基質(zhì)固相分散萃取重金屬的吸附劑相比，該吸附劑的吸附容量大，具體表現(xiàn)為樣品與吸附劑的質(zhì)量之比較大，即處理相同質(zhì)量的樣品，吸附劑的消耗量比現(xiàn)有報道的吸附劑的消耗量少。

3、本發(fā)明創(chuàng)立的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法，與傳統(tǒng)重金屬元素的樣品前處理方法相比，大大縮短了樣品前處理的時間，該方法具有簡單、快速、廉價和綠色環(huán)保的特點，且具有回收率高、重現(xiàn)性好和檢出限低的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為改性凹凸棒土的紅外光譜圖。（a）3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土；（b）聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土。

圖2為硝酸濃度對回收率的影響。

圖3為樣品與填料的質(zhì)量比對回收率的影響。

圖4為洗脫體積對回收率的影響。

具體實施方式

本發(fā)明采用不同的硝酸濃度，均為硝酸-水溶液（v/v）；采用的樣品為新鮮魚、蝦水產(chǎn)品；聚乙烯亞胺溶于ph8.0的磷酸緩沖溶液，濃度為0.3g/ml。

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法，包括以下步驟。

（1）水產(chǎn)品樣品的制備

取新鮮魚、蝦水產(chǎn)品，去除硬組織后，剩余的軟組織部分先用打樣機(jī)打碎成肉糜，用100～110°c烘箱干燥2～3h后，用研缽碾磨后，再用100～110°c烘箱干燥2～3h后成粉末，待用。

（2）聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土的制備

經(jīng)過鹽酸酸化之后的凹凸棒土，在干燥的甲苯中與3-氨丙基三乙氧基硅烷，以質(zhì)量（g）和體積（ml）比1：1的反應(yīng)10h后，用甲醇洗并80°c下真空干燥6h，得到3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土；取2.0g3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土，加入40ml10%濃度的戊二醛，90°c恒溫水浴0.5h，冷卻后，用ph8.0的磷酸緩沖溶液洗2～3次，再加入分子量為1800的聚乙烯亞胺1.5g，90°c恒溫水浴反應(yīng)0.5h，冷卻后，用甲醇洗4～5次，再放入真空干燥箱中，85°c真空干燥7h。

（3）基質(zhì)固相分散萃取步驟

實施例1：

取魚肉樣品，用打樣機(jī)打碎成肉糜之后，加入鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鎘加標(biāo)濃度為355μg/kg，按照步驟（1）經(jīng)二次烘干處理成為粉末和按照步驟（2）制備的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土，以質(zhì)量比1.6：1混合，加入研缽中碾磨，使魚糜粉末和聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土混合均勻，將上述混合物填充到裝有下篩板的6ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實；先用6ml水潤洗固相萃取柱，再用8ml5%～50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml，用原子吸收光譜法檢測。

實施例2：

取魚肉樣品，用打樣機(jī)打碎肉糜后，加入鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鎘加標(biāo)濃度為950μg/kg，按照步驟（1）經(jīng)二次烘干處理成為粉末和按照步驟（2）制備的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土，以質(zhì)量比1.4：1～20：1混合（其中一組樣品不加入聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土作為對照），加入研缽中碾磨，使魚肉糜粉末和聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土混合均勻，將上述混合物填充到裝有下篩板的6ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實；先用6ml水潤洗固相萃取柱，再用8ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml，用原子吸收光譜法檢測。

實施例3：

取魚肉樣品，用打樣機(jī)打碎肉糜后，加入鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鎘加標(biāo)濃度為480μg/kg，按照步驟（1）二次烘干處理成為粉末和按照步驟（2）制備的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土，以質(zhì)量比1.6：1混合，加入研缽中碾磨，使魚肉糜粉末和聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土混合均勻，將上述混合物填充到裝有下篩板的6ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實；先用6ml水潤洗固相萃取柱，再分別用2、4、6、8和10ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml，用原子吸收光譜法檢測。

圖1分別為3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土（a）和聚乙烯亞胺修飾凹凸棒土（b）的紅外光譜圖。圖1b中，1360cm^-1為叔胺c-n的伸縮振動峰，而3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土只有伯胺基，在該區(qū)間未有吸收峰，說明聚乙烯亞胺被成功地修飾到凹凸棒土上。在2937cm^-1（ch2的不對稱伸縮振動）和2837cm^-1（ch2的對稱伸縮振動）處，圖1a和圖1b都有吸收，說明，無機(jī)材質(zhì)的凹凸棒土上成功修飾上了有機(jī)碳鏈，而且圖1b比圖1a在此處的吸收強(qiáng)，說明，有機(jī)碳鏈較多的聚乙烯亞胺被成功修飾到凹土表面。此外，分別對酸化凹凸棒土、3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾的凹凸棒土和聚乙烯亞胺修飾凹凸棒土對鎘的吸附容量進(jìn)行了考察，結(jié)果分別為570±62、804±104和1322±280μg/kg（n=3），從如上結(jié)果中可以看出，聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土對鎘的吸附容量最大，適合于鎘的樣品前處理。

圖2為實施例1中不同硝酸濃度對回收率的影響。當(dāng)硝酸的濃度小于40%時，鎘完全保留在吸附劑上，未被洗脫。當(dāng)硝酸的濃度為50%時，鎘被洗脫下來，回收率達(dá)到103.1%。因此，50%硝酸-水溶液（v/v）為最佳的洗脫濃度。

圖3為實施例2中不同樣品與填料比對回收率的影響。從圖中可以看出，當(dāng)不加入聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土?xí)r，回收率僅為24%。當(dāng)加入聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土的比例增加時，回收率迅速增加，當(dāng)樣品與填料的質(zhì)量比為10：1～1.4：1時，回收率達(dá)到90%以上。為了保證較高的回收率和較少的填料用量，最佳的樣品與填料的質(zhì)量比為1.6：1。

圖4為實施例3中不同洗脫體積對回收率的影響。隨著洗脫體積的增加，鎘的回收率也隨之增加，當(dāng)洗脫體積大于6ml時，回收率達(dá)到最大值并保持不變。為了得到最低的檢測限，選用較小的洗脫體積，即6ml作為最佳洗脫體積。

具體應(yīng)用實施例：

實施例4：

在實施例1、2和3選擇最佳的萃取條件的基礎(chǔ)之上，為了驗證本發(fā)明建立的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法的效果，對魚肉樣品添加了低、中、高三種鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，進(jìn)行回收率試驗，步驟如下：

取蝦肉樣品，用打樣機(jī)打碎成肉糜后，加入鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鎘加標(biāo)濃度分別為24、355和950μg/kg，按照步驟（1）經(jīng)二次烘干處理成為粉末和按照步驟（2）制備的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土，以質(zhì)量比1.6：1混合，加入研缽中碾磨，使魚糜粉末和聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土混合均勻，將上述混合物填充到裝有下篩板的6ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實；先用6ml水潤洗固相萃取柱，再分別用8ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml，用原子吸收光譜法檢測。結(jié)果如表1所示：

表1.

從表1可見，建立的方法具有較高的回收率和較好的重現(xiàn)性，完全適合于水產(chǎn)品中鎘的日常檢測。

實施例5：

實施例4選取的蝦肉糜樣品是陰性樣品，蝦肉糜自身不含有重金屬鎘，通過添加鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液來建立水產(chǎn)品中鎘的檢測方法。為了進(jìn)一步驗證建立的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法的效果，選取魷魚陽性樣品（自身含有鎘），對鎘的含量進(jìn)行了測定，步驟如下：

取魷魚的軟組織部分，按步驟（1）打碎成肉糜，經(jīng)二次烘干處理成干燥粉末與按照步驟（2）制備的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土以質(zhì)量比1.6：1混合，碾磨均勻之后，將上述混合物填充到裝有下篩板的6ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實；先用6ml純水潤洗之后，再用8ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至25ml后，用原子吸收光譜法檢測。

結(jié)果表明，采用本發(fā)明的方法檢測到魷魚中鎘的加標(biāo)濃度為350±5μg/kg(n=3)。為了驗證結(jié)果的準(zhǔn)確性，與國家標(biāo)準(zhǔn)gb5009.15-2014所示的檢測鎘的方法作對比，得到鎘的含量為348±26μg/kg(n=3)。可見本發(fā)明所建立的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法準(zhǔn)確性與國家標(biāo)準(zhǔn)所示的方法相當(dāng)，但是重現(xiàn)性更加好。

實施例6：

實施例1、2、3、4和5都是基于水產(chǎn)品中鎘含量的檢測，為了進(jìn)一步驗證本發(fā)明所建立的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法對其他重金屬元素的檢測效果，對重金屬鉛進(jìn)行了測定，步驟如下：

取魚肉樣品，在打樣機(jī)打碎成肉糜后加入鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使鉛加標(biāo)濃度為270μg/kg，隨后，根據(jù)步驟（1）二次烘干處理成干燥粉末與按照步驟（2）制備的聚乙烯亞胺修飾的凹凸棒土以質(zhì)量比2：1混合，碾磨均勻之后，將上述混合物填充到裝有下篩板的10ml空的固相萃取柱中，再裝上上篩板，上下兩個篩板的孔徑均為20μm，用裝填工具將混合物壓實；先用6ml純水潤洗之后，再用9ml50%硝酸-水溶液（v/v）洗脫，洗脫液用純水定容至50ml后，用原子吸收光譜法檢測。

結(jié)果表明，魚肉中鉛的回收率為103.3%，rsd為3.01%（n=3）?？梢姳景l(fā)明所建立的水產(chǎn)品中重金屬元素的快速檢測方法也適用于鉛的檢測。