茶葉中鉛等多元素快速檢測電化學傳感技術的研究.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,是世界公認的天然健康飲料,受到世界各國人民的喜愛。近年來,隨著人們對食品質量安全問題的關注,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,如果它的含量超標可能會對人體有害。這些重金屬元素含量指標備受世界各國關注,其中主要包括鉛、鎘、銅等重金屬元素含量,特別鉛元素含量。我國是茶葉出口大國,茶葉是我國傳統(tǒng)出口的優(yōu)勢農產(chǎn)品。因此,在茶葉重金屬檢測方面,迫

2、切需要-種能夠進行實時快速監(jiān)測、小型便攜,價格低廉的重金屬檢測儀器。 相對通常重金屬檢測方法而言,電化學分析方法是一種公認的快速、靈敏、準確的微量和痕量重金屬分析方法。在電化學方法中伏安法是檢測重金屬最常用的方法,而方波溶出伏安法是伏安法中測定靈敏度最高的方法之一。此外,電化學方法采用的電化學傳感器具有微型化、成本低、靈敏度高及使用便捷的特點,是當前重金屬元素快速檢測研究的熱點之一。基于此,本研究將方波溶出伏安法技術及電化學傳感

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中,欲構建一種新穎的重金屬快速檢測電化學傳感器,為建立茶葉中重金屬元素快速檢測方法提供理論依據(jù)和實驗基礎。 本論文主要包含以下幾個方面： 論文第一部分綜述了食品中重金屬及其檢測現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,特別是對電化學檢測方法做了較詳盡的介紹,對其在食品中重金屬檢測分析中的應用進行了回顧和概述。并對常用于電化學方法數(shù)據(jù)分析的化學計量學方法進行了概述。 第二部分探索了基于方

4、波溶出伏安法的汞膜電極測定茶葉中痕量鉛的快速測定的新技術。試驗優(yōu)化了電極預鍍汞膜的條件；最佳底液濃度及pH值；最佳儀器條件參數(shù)等。試驗結果表明電極3×10-4mol/L HgCl2鍍汞液中于恒電位-1.0V處預鍍汞膜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,沉積時間100 s,平衡時間30s條件下,溶出峰電流與鉛濃度在10～800μg/L范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系,其回歸方程為

5、:Ip(μA)=0.105x+1.029(μg/L),相關系數(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120μg/L的鉛離子檢測的干擾情況。對茶樣中重金屬鉛進行了檢測,獲得了良好的結果,與國標檢測法進行成對結果的t檢驗比較,無顯著差異,且回收率達到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定茶葉中的痕量鉛,具有快速、準確、簡便、靈敏等優(yōu)點,有進一步深入研究的價

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茶葉中重金屬元素鉛的方法。詳細描述了建立該系統(tǒng)檢測方法的條件優(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,沉積時間280 s,平衡時間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),相關系數(shù)為r=0.9986,檢測限為0.74μg/L(S/N=3),并研究了多種離子存在條件下對120μg/L的鉛離子檢測的干擾情況。此外,本試驗還對包括常用和快速的5種茶葉樣品前處理方法進行了比較。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+測定值與國標檢測值相近,精密度和準確度試驗結果均較優(yōu)。并對采用微波爐、聚四氟乙烯密封增壓微波消化罐消化茶葉的條件進行優(yōu)化,用標準加入法對分析樣品進行

8、檢測,與國標方法相比較,無顯著偏差。該法配合方波溶出伏安法方法靈敏、準確、快速適合于茶葉中痕量鉛的測定。 第四部分結合化學計量學方法對鉛、鎘、銅三種金屬離子混合溶液進行了方波溶出伏安法試驗。通過對單種重金屬離子的檢測試驗,分別得出了合適的試驗工作參數(shù),并對混合金屬離子溶液的溶出伏安曲線進行了討論,結果表明對此三種元素同時進行檢測在溶出峰和溶出電位上有變化。因此,對多種重金屬離子同時檢測需要進行多元校正。首先,運用正交設計方法構造

9、混合標準金屬離子濃度校正組,建立了基于主成分分析多元素測試模型,再通過預測標準金屬離子濃度來驗證其測試模型的預測效果。結果表明基于主成分回歸測試模型和偏最小二乘法的多元素測試模型對標準金屬離子濃度預測效果相近,方法都比直接用標準曲線法的預測結果好,可進行多元素同步檢測定量分析方法。 第五部分對論文進行了總結和展望,在上述研究的基礎上提出了茶葉中重金屬檢測的一種快速、簡便的新方法,為重金屬鉛和其它重金屬元素的單獨和同步檢測提供了一