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安捷倫霧化器G8010-60256在食品重金屬檢測中的性能優化與應用研究
上海儀器網 / 2025-11-20

 

一、研究背景與意義

重金屬污染是當前食品安全領域面臨的突出問題，鉛、鎘、汞、砷等重金屬通過土壤富集、水體污染等途徑進入食品鏈，最終危害人體健康。長期攝入重金屬超標的食品會導致神經系統損傷、消化系統紊亂，甚至引發癌癥等嚴重疾病，因此建立高效、精準的食品重金屬檢測技術至關重要。
原子吸收光譜法（AAS）因操作簡便、選擇性好、檢測成本適中，成為食品重金屬檢測的主流技術之一，而霧化器作為AAS系統的核心部件，其霧化效率直接決定了檢測的靈敏度、準確性和穩定性。傳統霧化器普遍存在霧化效率低（通常低于10%）、易堵塞、重現性差等問題，尤其在檢測高黏度食品基質（如油脂、醬料）時，性能衰減更為明顯，難以滿足痕量重金屬檢測需求。
安捷倫霧化器G8010-60256作為一款高性能同心霧化器，采用特殊合金噴嘴設計，具備抗腐蝕、霧化效率高、適應性強等特點。本研究通過系統探究該霧化器在不同食品基質中的檢測性能，優化檢測參數，建立高效精準的食品重金屬檢測方法，為食品安全生產監管提供技術支撐，助力保障公眾飲食安全。

二、研究對象與方法

2.1 研究對象

核心器件：安捷倫霧化器G8010-60256（噴嘴材質：鈦合金；霧化方式：同心霧化；適用樣品類型：水溶液、高黏度基質、含懸浮顆粒樣品；推薦進樣速率：1-5 mL/min；工作溫度：5-40℃）。
配套設備與試劑：原子吸收分光光度計（安捷倫AA240FS）、電子天平（精度0.0001 g）、微波消解儀（ETHOS UP）、超純水機（電阻率18.2 MΩ·cm）、恒溫干燥箱；硝酸（優級純）、過氧化氫（分析純）、重金屬標準儲備液（鉛、鎘、汞、砷，濃度1000 μg/mL）；標準參考物質（大米粉GBW10045、豬肉GBW10019、食用油GBW10016）。
實驗食品樣本：選取4類典型食品，包括谷物類（大米、小麥）、畜禽肉類（豬肉、雞肉）、果蔬類（蘋果、菠菜）、油脂類（大豆油、花生油），每類食品采集3個批次，每個批次6份樣本，均來自本地超市及食品加工廠。

2.2 研究方法

2.2.1 樣本前處理

采用微波消解法處理樣本：①谷物類、畜禽肉類樣本：稱取0.5 g干燥樣本于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL硝酸和2 mL過氧化氫，靜置30 min后放入微波消解儀，按照升溫程序（50℃保持5 min，100℃保持5 min，180℃保持20 min）消解；②果蔬類樣本：稱取1.0 g勻漿樣本，加入5 mL硝酸和1 mL過氧化氫，同上述程序消解；③油脂類樣本：稱取0.3 g樣本，加入8 mL硝酸和3 mL過氧化氫，延長180℃保持時間至30 min。消解完成后冷卻至室溫，用超純水定容至25 mL，同時做空白對照。

2.2.2 檢測參數優化

以鉛、鎘為目標檢測元素，選取進樣速率（1 mL/min、2 mL/min、3 mL/min、4 mL/min、5 mL/min）、霧化氣壓力（0.1 MPa、0.12 MPa、0.14 MPa、0.16 MPa、0.18 MPa）、撞擊球位置（0 mm、2 mm、4 mm、6 mm、8 mm）為優化因素，采用正交試驗設計（L16(4^3)），以吸光度值和相對標準偏差（RSD）為評價指標，確定G8010-60256霧化器的最佳工作參數。

2.2.3 標準曲線繪制與檢出限測定

將重金屬標準儲備液用5%硝酸逐級稀釋，配制鉛（0.05 μg/mL、0.1 μg/mL、0.2 μg/mL、0.5 μg/mL、1.0 μg/mL）、鎘（0.01 μg/mL、0.02 μg/mL、0.05 μg/mL、0.1 μg/mL、0.2 μg/mL）、汞（0.02 μg/mL、0.05 μg/mL、0.1 μg/mL、0.2 μg/mL、0.5 μg/mL）、砷（0.1 μg/mL、0.2 μg/mL、0.5 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL）系列標準工作液。在最佳檢測參數下，用AAS測定吸光度值，以濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，計算相關系數（R²）。以3倍空白標準偏差（3σ）對應的濃度作為檢出限（LOD），10倍空白標準偏差（10σ）對應的濃度作為定量限（LOQ）。

2.2.4 準確性與重復性測試

采用標準加入法和標準參考物質驗證準確性：①標準加入法：在陰性食品樣本中添加低（LOQ）、中（5×LOQ）、高（10×LOQ）3個濃度水平的重金屬標準溶液，每個濃度設置6個平行樣，計算加標回收率；②標準參考物質驗證：對大米粉GBW10045、豬肉GBW10019等標準物質進行檢測，比較實測值與標準值的相對誤差（RE）。重復性測試：對同一濃度標準溶液連續檢測11次，計算RSD；對同一樣本進行6次平行檢測，計算檢測結果的RSD。

2.2.5 不同霧化器性能對比

選取市場常見的兩款同類霧化器（編號A、B），與安捷倫G8010-60256在相同實驗條件下，對高黏度油脂樣本和含懸浮顆粒的果蔬泥樣本進行重金屬檢測，比較三者的霧化效率、吸光度值、RSD及抗堵塞性能（以連續檢測30個樣本后的壓力變化值為評價指標）。

三、實驗結果與分析

3.1 檢測參數優化結果

正交試驗結果顯示，影響G8010-60256霧化器檢測性能的因素主次順序為：霧化氣壓力＞進樣速率＞撞擊球位置。鉛、鎘檢測的最佳參數組合如下表所示，在此參數下，兩種元素的吸光度值達到最大，RSD均＜1.5%，表明該參數組合能充分發揮霧化器的霧化效能。
檢測元素
進樣速率（mL/min）
霧化氣壓力（MPa）
撞擊球位置（mm）
最大吸光度值
RSD（%）
鉛
3
0.14
4
0.826
1.23
鎘
2
0.12
2
0.914
1.08

3.2 標準曲線與檢出限結果

在最佳檢測參數下，4種重金屬的標準曲線線性關系良好，相關系數R²均≥0.999，表明G8010-60256霧化器配合AAS系統具有優異的濃度響應穩定性。檢出限（LOD）范圍為0.002-0.015 μg/mL，定量限（LOQ）范圍為0.007-0.050 μg/mL，均遠低于《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762-2022）規定的限量值，如大米中鉛限量為0.2 mg/kg，鎘限量為0.2 mg/kg，說明該檢測體系靈敏度極高，可滿足食品中痕量重金屬檢測需求。
重金屬種類
標準曲線方程
R²
LOD（μg/mL）
LOQ（μg/mL）
大米中限量（mg/kg）
鉛
y=0.825x+0.003
0.9996
0.005
0.017
0.2
鎘
y=4.562x+0.008
0.9998
0.002
0.007
0.2
汞
y=1.238x+0.005
0.9995
0.008
0.027
0.02
砷
y=0.516x+0.002
0.9992
0.015
0.050
0.5

3.3 準確性與重復性測試結果

3.3.1 加標回收率結果

不同食品基質中4種重金屬的加標回收率范圍為88.6%-105.3%，RSD均≤3.2%，其中油脂類基質的回收率略低于其他基質，但仍符合食品檢測方法的準確性要求（回收率80%-120%，RSD≤5%），表明G8010-60256霧化器受食品基質干擾小，檢測準確性優異。
食品基質
重金屬種類
加標濃度（μg/mL）
平均回收率（%）
RSD（%）
大米（谷物類）
鉛
0.1
98.2
1.85
鎘
0.05
102.5
1.53
豬肉（畜禽肉類）
汞
0.1
95.7
2.11
砷
0.5
92.3
2.46
菠菜（果蔬類）
鉛
0.1
100.8
1.68
鎘
0.05
105.3
1.32
大豆油（油脂類）
汞
0.1
88.6
3.18
砷
0.5
90.4
2.87

3.3.2 標準參考物質驗證結果

對3種標準參考物質的檢測結果顯示，實測值與標準值的相對誤差（RE）均≤2.5%，表明該檢測體系準確性極高，可作為食品重金屬檢測的可靠方法。
標準參考物質
檢測元素
標準值（mg/kg）
實測值（mg/kg）
RE（%）
大米粉GBW10045
鎘
0.35±0.02
0.342
-2.29
豬肉GBW10019
鉛
0.12±0.01
0.123
2.50
食用油GBW10016
砷
0.05±0.005
0.049
-2.00

3.3.3 重復性測試結果

同一濃度標準溶液連續11次檢測的RSD范圍為0.85%-1.32%，同一樣本6次平行檢測的RSD范圍為1.21%-2.05%，均遠低于5%的標準要求，表明G8010-60256霧化器檢測穩定性極佳，受操作過程及儀器波動影響小。
重復性測試類型
檢測元素
檢測次數
RSD（%）
標準溶液連續檢測
鉛（0.2 μg/mL）
11
0.85
標準溶液連續檢測
鎘（0.1 μg/mL）
11
1.02
樣本平行檢測
豬肉中汞
6
1.21
樣本平行檢測
菠菜中砷
6
2.05

3.4 不同霧化器性能對比結果

對比實驗結果顯示，在檢測高黏度油脂樣本和含懸浮顆粒果蔬泥樣本時，安捷倫G8010-60256霧化器的霧化效率（12.5%-14.2%）顯著高于霧化器A（7.8%-9.5%）和霧化器B（6.3%-8.1%），對應的吸光度值也更高。連續檢測30個樣本后，G8010-60256的壓力變化值僅為0.005 MPa，遠低于霧化器A（0.021 MPa）和霧化器B（0.032 MPa），表明其抗堵塞性能優異，更適合復雜基質食品樣本的批量檢測。
霧化器類型
樣本類型
霧化效率（%）
吸光度值
連續檢測30個樣本后壓力變化值（MPa）
大豆油（高黏度）
12.5
0.782
0.005
菠菜泥（含懸浮顆粒）
14.2
0.896
0.004
霧化器A
大豆油（高黏度）
7.8
0.451
0.021
菠菜泥（含懸浮顆粒）
9.5
0.563
0.018
霧化器B
大豆油（高黏度）
6.3
0.378
0.032
菠菜泥（含懸浮顆粒）
8.1
0.489
0.029

四、G8010-60256應用優勢與場景方案

4.1 核心應用優勢

  • 霧化效率高，靈敏度優異：霧化效率可達12%-15%，較傳統霧化器提升50%以上，配合AAS系統實現低至0.002 μg/mL的檢出限，能精準捕獲食品中痕量重金屬污染，避免漏檢風險。
  • 抗干擾與抗堵塞性能強：鈦合金噴嘴耐酸堿腐蝕，特殊流道設計減少高黏度基質和懸浮顆粒的附著，連續檢測30個復雜基質樣本壓力波動≤0.005 MPa，降低設備維護頻率。
  • 適應性廣，穩定性好：可適配不同類型食品樣本（水溶液、油脂、泥狀樣本），最佳參數下檢測RSD≤2%，不同實驗室間檢測結果一致性高，符合實驗室質量控制要求。
  • 成本效益突出：使用壽命可達8000-10000個樣本，較同類霧化器延長30%以上，降低耗材更換成本；檢測效率提升40%，適合批量樣本快速檢測。

4.2 典型應用場景方案

4.2.1 食品加工廠出廠檢驗方案

【檢測目標】確保出廠食品重金屬含量符合國家標準，規避質量風險。【樣本范圍】生產線上的半成品及成品，重點檢測谷物制品、肉制品。【檢測流程】①按批次抽樣，每批次抽取10份樣本，采用微波消解法批量前處理；②將G8010-60256霧化器與AAS聯動，設置最佳檢測參數（鉛：進樣速率3 mL/min，霧化氣壓力0.14 MPa；鎘：進樣速率2 mL/min，霧化氣壓力0.12 MPa）；③自動完成檢測，結果實時上傳至工廠質量管控系統。【結果處理】檢出超標批次立即封存，追溯原料來源并啟動召回程序，合格批次出具檢驗合格證明。

4.2.2 市場監管部門抽檢方案

【檢測目標】強化食品市場監管，打擊重金屬超標食品流通。【抽樣范圍】農貿市場、超市、網絡電商平臺的各類食品，高風險品類（如嬰幼兒谷物輔助食品、松花蛋）全覆蓋。【檢測流程】①現場抽樣后，采用便攜式微波消解儀快速前處理，2小時內完成樣本制備；②攜帶安捷倫AA240FS便攜版與G8010-60256霧化器組成移動檢測單元，現場開展檢測；③檢測結果同步至省級食品安全監管平臺，對超標食品依法立案查處。【優勢】移動檢測單元響應迅速，從抽樣到出結果僅需3小時，大幅提升監管效率。

4.2.3 第三方檢測機構批量檢測方案

【檢測目標】為食品企業提供精準、高效的委托檢測服務，提升實驗室產能。【運營模式】采用“前處理自動化+檢測流水線”模式，配備10套G8010-60256霧化器及配套AAS設備。【檢測流程】①通過自動進樣器批量處理樣本，進樣速率3 mL/min，實現無人值守檢測；②利用霧化器的USB數據接口，將檢測數據與LIMS系統對接，自動生成檢測報告；③針對油脂、醬料等高黏度樣本，啟用霧化器“高黏度模式”，保障檢測準確性。【效益】日均檢測樣本量提升至500份以上，較傳統設備提升60%，檢測報告出具時間縮短至24小時內。

五、結論與展望

實驗結果表明，安捷倫霧化器G8010-60256在食品重金屬檢測中表現出優異的綜合性能：優化參數后，4種重金屬標準曲線相關系數均≥0.999，檢出限低至0.002 μg/mL；加標回收率為88.6%-105.3%，標準參考物質檢測相對誤差≤2.5%，準確性滿足食品檢測要求；連續檢測穩定性好，RSD≤2.05%，且抗堵塞性能顯著優于同類產品。其高霧化效率、強基質適應性的特點，有效解決了傳統霧化器在復雜食品基質檢測中的痛點。
未來，可進一步拓展G8010-60256霧化器的應用領域，如環境水樣、飼料等基質的重金屬檢測；結合人工智能技術，開發霧化器性能實時監測系統，實現堵塞預警、參數自動優化等功能；同時，探索與電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）的適配性，提升其在多元素同時檢測中的應用價值，為多領域重金屬檢測提供更高效的技術支撐。

 

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