原子吸收光谱法测定食品中微量元素

20/22原子吸收光谱法测定食品中微量元素第一部分原子吸收光谱法原理及其仪器组成 2第二部分食品样品预处理方法 4第三部分原子化技术及影响因素 6第四部分灵敏度及检出限影响因素 8第五部分干扰因素及其消除措施 10第六部分标准溶液配置及校准曲线建立 12第七部分样品分析程序及数据处理 14第八部分分析结果的可靠性评价 15第九部分原子吸收光谱法在食品中微量元素测定的应用范围 18第十部分原子吸收光谱法的优缺点 20

第一部分原子吸收光谱法原理及其仪器组成原子吸收光谱法原理及其仪器组成

#原子吸收光谱法原理

原子吸收光谱法是一种基于原子吸收光谱原理的分析技术，用于测定样品中微量元素的含量。其基本原理是：当一束特定波长的光照射到含有待测元素的原子蒸气时，原子会吸收该波长的光，从而使光束的强度减弱。吸收光的强度与原子蒸气的浓度成正比，因此可以通过测量光束强度的变化来定量测定待测元素的含量。

原子吸收光谱法的具体原理如下：

1.原子化：待测样品被加热到高温，使其中的待测元素原子化，形成原子蒸气。

2.光源：光源发出特定波长的光，该波长与待测元素的吸收波长一致。

3.吸收：原子蒸气中的原子吸收光源发出的光，从而使光束的强度减弱。

4.检测：检测器测量光束强度的变化，并将其转换成电信号。

5.数据处理：电信号经过放大和处理，得到待测元素的浓度值。

#原子吸收光谱法仪器组成

原子吸收光谱仪主要由以下几个部分组成：

1.光源：原子吸收光谱仪的光源通常采用中空阴极灯或电感耦合等离子体光源。中空阴极灯是一种气体放电灯，其阴极制成待测元素的金属，当灯内充入惰性气体并通电时，阴极上的待测元素原子被激发并发出特定波长的光。电感耦合等离子体光源是一种高温等离子体，其温度可达几千摄氏度，等离子体中的原子被激发并发出各种波长的光，包括待测元素的吸收波长。

2.原子化器：原子化器用于将样品中的待测元素原子化。常用的原子化器有火焰原子化器、石墨炉原子化器和电感耦合等离子体原子化器等。火焰原子化器利用火焰的高温将样品中的待测元素原子化，石墨炉原子化器利用石墨炉的高温将样品中的待测元素原子化，电感耦合等离子体原子化器利用电感耦合等离子体的高温将样品中的待测元素原子化。

3.单色器：单色器用于将光源发出的光分解成单一波长的光。常用的单色器有棱镜单色器和光栅单色器等。棱镜单色器利用棱镜的色散特性将光分解成单一波长的光，光栅单色器利用光栅的衍射特性将光分解成单一波长的光。

4.检测器：检测器用于测量光束强度的变化。常用的检测器有光电倍增管、原子荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等。光电倍增管利用光电效应将光信号转换成电信号，原子荧光光谱仪利用原子荧光效应将光信号转换成电信号，电感耦合等离子体质谱仪利用质谱法将原子信号转换成电信号。

5.数据处理系统：数据处理系统用于处理检测器输出的电信号，并将其转换成待测元素的浓度值。常用的数据处理系统有微型计算机和专用数据处理仪等。第二部分食品样品预处理方法食品样品预处理方法

食品样品预处理是原子吸收光谱法测定食品中微量元素的重要步骤，其目的是将食品样品转化为适于原子吸收光谱法测定的形式，以提高测定的准确性和灵敏度。常用的食品样品预处理方法包括：

1.干燥处理

干燥处理是食品样品预处理中最常见的方法之一，其目的是去除食品样品中的水分，以提高样品的均匀性和稳定性，并防止微生物的生长。干燥处理的方法主要有：

*自然干燥法：将食品样品置于通风干燥的地方，让其自然干燥。这种方法简单易行，但干燥速度慢，容易受到环境因素的影响。

*烘箱干燥法：将食品样品置于烘箱中，在一定温度下烘干。这种方法干燥速度快，但容易使食品样品受热分解。

*微波干燥法：将食品样品置于微波炉中，利用微波的热效应使其干燥。这种方法干燥速度快，但容易使食品样品受热不均匀。

2.酸消化法

酸消化法是利用强酸将食品样品中的有机物分解，使其转化为无机物，以便于原子吸收光谱法的测定。常用的酸消化试剂有浓硝酸、浓硫酸、高氯酸等。酸消化法的步骤主要包括：

*将食品样品与酸消化试剂按一定比例混合，置于加热装置中加热。

*加热过程中，酸消化试剂与食品样品中的有机物发生氧化反应，生成二氧化碳、水和无机盐。

*当食品样品中的有机物被完全分解后，停止加热，冷却溶液。

*将溶液过滤，除去不溶性杂质，然后用蒸馏水定容。

3.碱熔法

碱熔法是利用强碱将食品样品中的有机物分解，使其转化为无机物，以便于原子吸收光谱法的测定。常用的碱熔试剂有氢氧化钠、氢氧化钾等。碱熔法的步骤主要包括：

*将食品样品与碱熔试剂按一定比例混合，置于加热装置中加热。

*加热过程中，碱熔试剂与食品样品中的有机物发生皂化反应，生成肥皂和甘油。

*当食品样品中的有机物被完全分解后，停止加热，冷却溶液。

*将溶液过滤，除去不溶性杂质，然后用蒸馏水定容。

4.灰化法

灰化法是将食品样品在高温下灼烧，使其转化为灰分，以便于原子吸收光谱法的测定。灰化法的步骤主要包括：

*将食品样品置于坩埚中，在马弗炉中加热。

*加热过程中，食品样品中的有机物被氧化分解，生成二氧化碳、水和灰分。

*当食品样品中的有机物被完全分解后，停止加热，冷却坩埚。

*将坩埚中的灰分溶解于酸性溶液中，然后用蒸馏水定容。

5.微波消解法

微波消解法是利用微波的热效应将食品样品中的有机物分解，使其转化为无机物，以便于原子吸收光谱法的测定。微波消解法的步骤主要包括：

*将食品样品与酸消化试剂按一定比例混合，置于微波消解仪中。

*微波消解仪加热溶液，使食品样品中的有机物被氧化分解。

*当食品样品中的有机物被完全分解后，停止加热，冷却溶液。

*将溶液过滤，除去不溶性杂质，然后用蒸馏水定容。

6.超声波萃取法

超声波萃取法是利用超声波的空化效应将食品样品中的微量元素萃取出来，以便于原子吸收光谱法的测定。超声波萃取法的步骤主要包括：

*将食品样品与萃取溶剂按一定比例混合，置于超声波萃取仪中。

*超声波萃取仪将超声波能量传递给溶液，使溶液中的气泡破裂，产生空化效应。

*空化效应使食品样品中的微量元素从样品基质中释放出来，进入萃取溶剂中。

*将萃取溶液与食品样品分离，然后用原子吸收光谱法测定萃取溶液中微量元素的含量。第三部分原子化技术及影响因素原子化技术

原子吸收光谱法测定食品中微量元素时，样品中的元素必须被原子化，才能被原子吸收光谱仪检测到。原子化技术是原子吸收光谱法测定微量元素的关键步骤，其主要目的是将样品中的元素转化为原子状态，以便于原子吸收光谱仪检测。

常用的原子化技术包括火焰原子化、石墨炉原子化、电感耦合等离子体原子化、微波等离子体原子化和电热原子化等。

火焰原子化

火焰原子化是原子吸收光谱法中最常用的原子化技术。火焰原子化器的主要部件包括燃烧室、火焰和雾化器。样品溶液通过雾化器雾化成细小的液滴，然后被火焰加热，使溶剂蒸发，元素被原子化。火焰原子化技术的优点是操作简单，仪器价格低廉，但灵敏度较低。

石墨炉原子化

石墨炉原子化技术是在惰性气体气氛中，将样品溶液滴入石墨炉中，利用石墨炉的高温将样品中的元素原子化。石墨炉原子化技术的优点是灵敏度高，检出限低，但操作复杂，仪器价格昂贵。

电感耦合等离子体原子化

电感耦合等离子体原子化技术是利用电感耦合等离子体的高温将样品中的元素原子化。电感耦合等离子体原子化技术的优点是灵敏度高，检出限低，可以同时测定多种元素，但仪器价格昂贵，操作复杂。

微波等离子体原子化

微波等离子体原子化技术是利用微波能量将样品中的元素原子化。微波等离子体原子化技术的优点是灵敏度高，检出限低，可以同时测定多种元素，但仪器价格昂贵，操作复杂。

电热原子化

电热原子化技术是利用电加热将样品中的元素原子化。电热原子化技术的优点是灵敏度高，检出限低，可以同时测定多种元素，但仪器价格昂贵，操作复杂。

影响原子化效率的因素

影响原子化效率的因素主要有：

*样品基质：样品基质会影响原子化的效率。例如，高盐基质会抑制原子化，而有机基质会促进原子化。

*原子化温度：原子化温度越高，原子化的效率越高。

*雾化效率：雾化效率越高，原子化的效率越高。

*火焰类型：火焰类型也会影响原子化的效率。例如，空气-乙炔火焰的原子化效率高于空气-丙烷火焰的原子化效率。

*原子器类型：原子器类型也会影响原子化的效率。例如，石墨炉原子器的原子化效率高于火焰原子器的原子化效率。第四部分灵敏度及检出限影响因素灵敏度及检出限影响因素

1.原子化效率

原子化效率是原子吸收光谱法灵敏度及检出限的重要影响因素之一。原子化效率越高，灵敏度和检出限就越高。影响原子化效率的因素主要有：

（1）原子化温度：原子化温度越高，原子化效率越高。这是因为温度越高，原子获得足够的能量逃逸出基态，转化为激发态的几率就越大。

（2）原子化时间：原子化时间越长，原子化效率越高。这是因为原子化时间越长，原子与热源接触的时间就越长，获得足够的能量逃逸出基态，转化为激发态的几率就越大。

（3）原子化气氛：原子化气氛不同，原子化效率也不同。例如，在惰性气体气氛中，原子化效率比在空气中高。这是因为惰性气体不会与原子发生反应，而空气中的氧气会与原子发生氧化反应，降低原子化效率。

2.光源强度

光源强度是原子吸收光谱法灵敏度及检出限的又一个重要影响因素。光源强度越高，灵敏度和检出限就越高。这是因为光源强度越高，入射到原子上的光强就越大，原子吸收光的几率就越大。

3.谱线宽度

谱线宽度也是原子吸收光谱法灵敏度及检出限的影响因素之一。谱线宽度越窄，灵敏度和检出限越高。这是因为谱线宽度越窄，原子吸收光的波长范围就越窄，因此原子吸收光的强度就越大。

4.仪器灵敏度

仪器灵敏度也是原子吸收光谱法灵敏度及检出限的影响因素之一。仪器灵敏度越高，灵敏度和检出限就越高。这是因为仪器灵敏度越高，能够检测到的吸收信号就越小。

5.样品基体效应

样品基体效应是指样品中其他成分对待测元素原子化效率的影响。样品基体效应可以是正效应，也可以是负效应。正效应是指样品基体效应提高了待测元素的原子化效率，从而提高了灵敏度和检出限。负效应是指样品基体效应降低了待测元素的原子化效率，从而降低了灵敏度和检出限。

6.干扰因素

干扰因素是指样品中其他成分对待测元素原子吸收信号的影响。干扰因素可以是化学干扰，也可以是光谱干扰。化学干扰是指样品中其他成分与待测元素发生化学反应，从而改变了待测元素的原子化效率或原子吸收信号。光谱干扰是指样品中其他成分的吸收线与待测元素的吸收线重叠，从而导致待测元素原子吸收信号减弱。第五部分干扰因素及其消除措施一、干扰因素

1.基质干扰：基质干扰是指样品中除了目标元素之外的其他元素对分析结果的影响。基质干扰可能是光谱干扰、化学干扰或物理干扰。

光谱干扰：光谱干扰是指样品中其他元素的吸收线与目标元素的吸收线重叠，导致目标元素的吸收信号增强或减弱。

化学干扰：化学干扰是指样品中其他元素与目标元素发生化学反应，导致目标元素的形态发生改变，从而影响其吸收信号。

物理干扰：物理干扰是指样品中其他元素的存在改变了样品的物理性质，如粘度、表面张力等，从而影响了样品的雾化效率和吸收信号。

2.仪器干扰：仪器干扰是指仪器本身存在的问题对分析结果的影响。仪器干扰可能是光源不稳定、原子化器温度过高或过低、检测器灵敏度不足等。

二、消除措施

1.基质干扰的消除措施

选择合适的基质匹配标准：基质匹配标准是指与样品基质相似的标准溶液。通过使用基质匹配标准，可以消除或减弱基质干扰的影响。

使用背景校正技术：背景校正技术是指在样品分析前，先测量样品中没有目标元素的溶液的吸收信号，然后将该吸收信号从样品的吸收信号中扣除。背景校正技术可以消除或减弱基质干扰的影响。

使用化学修饰剂：化学修饰剂是指可以与样品中的干扰元素发生化学反应，从而消除或减弱干扰元素对目标元素吸收信号的影响。

2.仪器干扰的消除措施

定期维护和校准仪器：定期维护和校准仪器可以确保仪器处于良好的工作状态，从而消除或减弱仪器干扰的影响。

选择合适的分析条件：选择合适的分析条件，如光源波长、原子化器温度、检测器灵敏度等，可以消除或减弱仪器干扰的影响。

使用内标法：内标法是指在样品中加入已知浓度的内标元素，然后根据内标元素的吸收信号来校正目标元素的吸收信号。内标法可以消除或减弱仪器干扰的影响。第六部分标准溶液配置及校准曲线建立原子吸收光谱法测定食品中微量元素——标准溶液配置及校准曲线建立

一、标准溶液配置

1.单元素标准溶液

-取一定质量的分析纯试剂或国标物质（如金属盐、氧化物等），溶于适量酸或碱中，定容至一定体积。

-常用的酸有硝酸、盐酸、硫酸等，常用的碱有氢氧化钠、氢氧化钾等。

-标准溶液的浓度一般为1000mg/L，具体浓度根据待测元素的含量和分析方法的要求而定。

2.多元素标准溶液

-将多种元素的单元素标准溶液按一定比例混合，即可得到多元素标准溶液。

-多元素标准溶液的浓度一般为100mg/L，具体浓度根据待测元素的含量和分析方法的要求而定。

二、校准曲线建立

1.绘制标准曲线

-利用标准溶液，按照一定浓度梯度，逐一测定其原子吸收信号，并绘制标准曲线。

-标准曲线一般采用线性回归方程表示，方程形式为：

$$y=ax+b$$

-其中，y为原子吸收信号，x为元素浓度，a和b为回归系数。

2.校准曲线的使用

-当测定未知样品时，将样品溶液按照一定倍数稀释，使其浓度处于校准曲线的范围内。

-测定样品溶液的原子吸收信号，并根据标准曲线查出样品中待测元素的浓度。

三、注意事项

1.标准溶液的稳定性

-标准溶液应储存在阴凉、避光处，并定期检查其稳定性。

-不稳定的标准溶液应及时更换。

2.校准曲线的有效性

-校准曲线应在一定浓度范围内有效。

-在使用校准曲线时，应确保样品溶液的浓度处于校准曲线的有效范围内。

3.空白值的测定

-在测定样品之前，应测定空白值的原子吸收信号。

-空白值的原子吸收信号应从样品溶液的原子吸收信号中扣除。

4.基体效应的消除

-在某些情况下，样品基体中的其他元素会干扰待测元素的原子吸收信号。

-为了消除基体效应，可以采用基体匹配法、化学掩蔽法或背景校正法等方法。第七部分样品分析程序及数据处理样品分析程序

1.样品准备：

-称取一定量样品于坩埚中，加入适量酸（如硝酸、高氯酸等）进行消解。

-将消解后的样品溶液转移至体积瓶中，定容至一定体积。

2.仪器参数设置：

-根据待测元素选择合适的波长和灯源。

-设置合适的火焰条件（如燃料气体、助燃气体、火焰高度等）。

-调整仪器的灵敏度和积分时间。

3.数据采集：

-将样品溶液注入原子吸收光谱仪中。

-启动仪器，开始数据采集。

-仪器会自动记录样品的吸光度值。

4.数据处理：

-将采集到的吸光度值与标准曲线上已知浓度的吸光度值进行比较，即可得到样品中待测元素的浓度。

-可以使用统计软件对数据进行分析，如计算平均值、标准偏差等，并绘制出图形。

数据处理步骤：

1.绘制标准曲线：

-取一定浓度的标准溶液系列，测定其吸光度值。

-将标准溶液的浓度（横坐标）与吸光度值（纵坐标）绘制成标准曲线。

2.计算样品浓度：

-将样品的吸光度值代入标准曲线中，即可得到样品中待测元素的浓度。

-可以使用公式计算样品浓度：

```

样品浓度=吸光度值/标准曲线斜率

```

3.统计分析：

-计算样品中待测元素的平均值、标准偏差等统计参数。

-可以使用统计软件对数据进行分析，并绘制出图形。

4.结果报告：

-将样品中待测元素的浓度、统计参数等结果报告给客户。

-可以根据客户的要求出具不同的报告格式。第八部分分析结果的可靠性评价一、分析结果的准确性和精密度

1.准确性：

-准确性是指分析结果与真实值之间的接近程度。

-评价准确性的指标有：

-偏差：分析结果与真实值之间的差值。

-相对偏差：偏差与真实值的比值，通常用百分数表示。

-回收率：已知量的准确性常用回收率表示。

2.精密度：

-精密度是指一组平行测定结果之间的接近程度。

-评价精密度指标有：

-标准偏差（SD）：一组平行测定结果的标准差。

-相对标准偏差（RSD）：标准偏差与平均值的比值，通常用百分数表示。

3.评价方法：

-准确性和精密度通常通过标准物质或已知含量样品进行评价。

-准确性评价：将标准物质或已知含量样品进行分析，比较分析结果与真实值之间的偏差或回收率。

-精密度评价：将标准物质或已知含量样品进行多次平行测定，计算标准偏差或相对标准偏差。

二、分析结果的灵敏度和选择性

1.灵敏度：

-灵敏度是指分析方法对被测元素的检测限。

-评价灵敏度的指标有：

-检测限：能够可靠检测的最小浓度或质量。

-定量限：能够可靠定量的最小浓度或质量。

2.选择性：

-选择性是指分析方法对被测元素的干扰程度。

-评价选择性的指标有：

-干扰系数：干扰元素对被测元素分析结果的影响程度。

-分离度：不同元素之间相互干扰的程度。

3.评价方法：

-灵敏度评价：使用标准物质或已知含量样品进行分析，测定检测限和定量限。

-选择性评价：在被测元素溶液中加入已知浓度的干扰元素，比较分析结果与未加入干扰元素时的结果，计算干扰系数或分离度。

三、分析结果的稳定性和可靠性

1.稳定性：

-稳定性是指分析方法在一定时间内保持准确性和精度的能力。

-评价稳定性的指标有：

-日内变异系数：同一批样品在同一天内多次测定的相对标准偏差。

-日间变异系数：不同批样品在不同天内测定的相对标准偏差。

2.可靠性：

-可靠性是指分析方法在不同条件下（如仪器、操作者、环境等）获得一致结果的能力。

-评价可靠性的指标有：

-重复性：同一操作者在相同条件下多次测定的相对标准偏差。

-再现性：不同操作者在不同条件下多次测定的相对标准偏差。

3.评价方法：

-稳定性评价：在一定时间间隔内，对同一批样品进行多次测定，计算日内变异系数和日间变异系数。

-可靠性评价：由不同操作者在不同条件下对同一批样品进行多次测定，计算重复性和再现性。

四、分析结果的溯源性

-溯源性是指分析结果能够追溯到国家或国际标准物质。

-评价溯源性的指标有：

-标准物质：用于校准分析仪器的标准物質。

-校准曲线：标准物质浓度与分析信号之间的关系曲线。

-分析结果的不确定度：分析结果可能存在的误差范围。

五、评价方法：

-溯源性评价：检查分析仪器是否经过标准物质校准，校准曲线是否符合要求，分析结果是否在不确定度范围内。第九部分原子吸收光谱法在食品中微量元素测定的应用范围原子吸收光谱法在食品中微量元素测定的应用范围

原子吸收光谱法（AAS）是一种广泛应用于食品中微量元素测定的分析技术，具有灵敏度高、准确度好、适用范围广等优点。AAS在食品中微量元素测定中的应用范围主要包括以下几个方面：

#1.食品中金属元素的测定

AAS可用于测定食品中的多种金属元素，包括砷、镉、铬、铜、铁、铅、锰、汞、镍、硒、锌等。这些金属元素在食品中的含量通常很低，但它们对人体健康有重要影响。例如，砷、镉、铅、汞等元素具有毒性，过量摄入可导致各种健康问题。而铁、锌、硒等元素是人体必需的微量元素，缺乏这些元素可导致贫血、生长发育迟缓、免疫力低下等症状。AAS可以快速准确地测定食品中的这些金属元素含量，为食品安全控制和营养评价提供重要数据。

#2.食品中非金属元素的测定

AAS不仅可以测定金属元素，还可以测定某些非金属元素，如碘、溴等。碘是人体必需的微量元素，缺乏碘可导致甲状腺肿大，对儿童的生长发育产生不良影响。溴是一种卤素元素，在食品中主要以溴化物的形式存在。溴化物过量摄入可导致溴中毒，出现神经系统症状。AAS可以准确地测定食品中的碘和溴含量，为食品安全控制和营养评价提供重要数据。

#3.食品中放射性元素的测定

AAS还可以用于测定食品中的放射性元素，如铯、锶、钚等。放射性元素可以通过食物链进入人体，对人体健康造成危害。AAS可以快速准确地测定食品中的放射性元素含量，为食品安全控制和放射性污染监测提供重要数据。

#4.食品中微量元素形态的测定

AAS除了可以测定食品中微量元素的总含量外，还可以测定微量元素的形态。微量元素的形态是指微量元素在食品中存在的化学形式。不同的形态对微量元素的生物