茶葉中鉛等多元素快速檢測(cè)電化學(xué)傳感技術(shù)的研究.pdf

1、茶葉富含茶多酚、氨基酸、維生素、生物堿和多種微量元素,是世界公認(rèn)的天然健康飲料,受到世界各國(guó)人民的喜愛。近年來,隨著人們對(duì)食品質(zhì)量安全問題的關(guān)注,茶葉中的重金屬污染問題成為茶葉衛(wèi)生安全的重要問題之一。茶葉中常含有一些重金屬元素,如果它的含量超標(biāo)可能會(huì)對(duì)人體有害。這些重金屬元素含量指標(biāo)備受世界各國(guó)關(guān)注,其中主要包括鉛、鎘、銅等重金屬元素含量,特別鉛元素含量。我國(guó)是茶葉出口大國(guó),茶葉是我國(guó)傳統(tǒng)出口的優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品。因此,在茶葉重金屬檢測(cè)方面,迫

2、切需要-種能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)、小型便攜,價(jià)格低廉的重金屬檢測(cè)儀器。 相對(duì)通常重金屬檢測(cè)方法而言,電化學(xué)分析方法是一種公認(rèn)的快速、靈敏、準(zhǔn)確的微量和痕量重金屬分析方法。在電化學(xué)方法中伏安法是檢測(cè)重金屬最常用的方法,而方波溶出伏安法是伏安法中測(cè)定靈敏度最高的方法之一。此外,電化學(xué)方法采用的電化學(xué)傳感器具有微型化、成本低、靈敏度高及使用便捷的特點(diǎn),是當(dāng)前重金屬元素快速檢測(cè)研究的熱點(diǎn)之一?；诖?本研究將方波溶出伏安法技術(shù)及電化學(xué)傳感

3、器引入茶葉中重金屬有害鉛元素及其它重金屬元素的快速檢測(cè)中,欲構(gòu)建一種新穎的重金屬快速檢測(cè)電化學(xué)傳感器,為建立茶葉中重金屬元素快速檢測(cè)方法提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 本論文主要包含以下幾個(gè)方面： 論文第一部分綜述了食品中重金屬及其檢測(cè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),特別是對(duì)電化學(xué)檢測(cè)方法做了較詳盡的介紹,對(duì)其在食品中重金屬檢測(cè)分析中的應(yīng)用進(jìn)行了回顧和概述。并對(duì)常用于電化學(xué)方法數(shù)據(jù)分析的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行了概述。 第二部分探索了基于方

4、波溶出伏安法的汞膜電極測(cè)定茶葉中痕量鉛的快速測(cè)定的新技術(shù)。試驗(yàn)優(yōu)化了電極預(yù)鍍汞膜的條件；最佳底液濃度及pH值；最佳儀器條件參數(shù)等。試驗(yàn)結(jié)果表明電極3×10-4mol/L HgCl2鍍汞液中于恒電位-1.0V處預(yù)鍍汞膜300 s后,在沉積電位-1.0V,電位增量3 mV,方波頻率15 Hz,方波幅度20 mV,pH值4,沉積時(shí)間100 s,平衡時(shí)間30s條件下,溶出峰電流與鉛濃度在10～800μg/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,其回歸方程為

5、:Ip(μA)=0.105x+1.029(μg/L),相關(guān)系數(shù)為0.9976,檢出限為0.45μg/L(S/N=3),并研究了多種離子存在條件下對(duì)120μg/L的鉛離子檢測(cè)的干擾情況。對(duì)茶樣中重金屬鉛進(jìn)行了檢測(cè),獲得了良好的結(jié)果,與國(guó)標(biāo)檢測(cè)法進(jìn)行成對(duì)結(jié)果的t檢驗(yàn)比較,無顯著差異,且回收率達(dá)到81.29％～107.35％。由此可知,用研究出來的方波溶出伏安法汞膜電極測(cè)定茶葉中的痕量鉛,具有快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、靈敏等優(yōu)點(diǎn),有進(jìn)一步深入研究的價(jià)

6、值。 第三部分建立了同位鍍汞法修飾的絲網(wǎng)印刷碳電極方波溶出伏安法快速檢測(cè)茶葉中重金屬元素鉛的方法。詳細(xì)描述了建立該系統(tǒng)檢測(cè)方法的條件優(yōu)化過程,得到了一系列最佳參數(shù)：最佳的同位鍍汞液濃度為4×10-4mol/L,沉積電位-1.1 V,電位增量3 mV,方波頻率10 Hz,方波幅度55 mV,pH值5,沉積時(shí)間280 s,平衡時(shí)間40 s。在優(yōu)選條件下獲得的方法線性范圍為10～225μg/L,回歸方程為Ip(μA)=0.336+0.

7、025X(μg/L),相關(guān)系數(shù)為r=0.9986,檢測(cè)限為0.74μg/L(S/N=3),并研究了多種離子存在條件下對(duì)120μg/L的鉛離子檢測(cè)的干擾情況。此外,本試驗(yàn)還對(duì)包括常用和快速的5種茶葉樣品前處理方法進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn),微波消解法消化的樣液損失最少,空白值最低,該法茶樣的Pb2+測(cè)定值與國(guó)標(biāo)檢測(cè)值相近,精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果均較優(yōu)。并對(duì)采用微波爐、聚四氟乙烯密封增壓微波消化罐消化茶葉的條件進(jìn)行優(yōu)化,用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)分析樣品進(jìn)行

8、檢測(cè),與國(guó)標(biāo)方法相比較,無顯著偏差。該法配合方波溶出伏安法方法靈敏、準(zhǔn)確、快速適合于茶葉中痕量鉛的測(cè)定。 第四部分結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)鉛、鎘、銅三種金屬離子混合溶液進(jìn)行了方波溶出伏安法試驗(yàn)。通過對(duì)單種重金屬離子的檢測(cè)試驗(yàn),分別得出了合適的試驗(yàn)工作參數(shù),并對(duì)混合金屬離子溶液的溶出伏安曲線進(jìn)行了討論,結(jié)果表明對(duì)此三種元素同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)在溶出峰和溶出電位上有變化。因此,對(duì)多種重金屬離子同時(shí)檢測(cè)需要進(jìn)行多元校正。首先,運(yùn)用正交設(shè)計(jì)方法構(gòu)造

9、混合標(biāo)準(zhǔn)金屬離子濃度校正組,建立了基于主成分分析多元素測(cè)試模型,再通過預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)金屬離子濃度來驗(yàn)證其測(cè)試模型的預(yù)測(cè)效果。結(jié)果表明基于主成分回歸測(cè)試模型和偏最小二乘法的多元素測(cè)試模型對(duì)標(biāo)準(zhǔn)金屬離子濃度預(yù)測(cè)效果相近,方法都比直接用標(biāo)準(zhǔn)曲線法的預(yù)測(cè)結(jié)果好,可進(jìn)行多元素同步檢測(cè)定量分析方法。 第五部分對(duì)論文進(jìn)行了總結(jié)和展望,在上述研究的基礎(chǔ)上提出了茶葉中重金屬檢測(cè)的一種快速、簡(jiǎn)便的新方法,為重金屬鉛和其它重金屬元素的單獨(dú)和同步檢測(cè)提供了一