一种食用大米重金属镉污染的分级方法与流程

1.本发明属于农产品加工技术领域，尤其涉及一种食用大米重金属镉污染的分级方法。


背景技术：

2.我国是世界稻米生产大国，全国60％以上的人口都以大米为主食。随着社会经济快速发展以及环境污染问题日益加重，稻谷在生长和加工过程中，常会因重金属镉污染而无法继续加工成可供人类食用的相关产品，造成极大地经济损失。近年来我国多个地区频繁报道出镉大米事件，研究证明食用镉超标的大米，会对人体包括肝、肾、肺、生殖器官在内的多种组织和器官造成伤害，并且还会增加人体患癌症的风险，国际癌症研究所(iarc)已将其列为第一类人类致癌物。因此，建立一种食用大米重金属镉污染分级的方法对大米的生产加工及消费者的健康安全十分必要。
3.目前，已有对大米安全质量分级的方法，发明专利“一种食用大米安全质量分级方法”(专利公开号：cn106226432a)公开了一种大米安全质量分级的方法，该方法依据大米中农药的残留量以及重金属镉含量，将大米分为优质一级、优质二级、优质三级以及普通级四个等级。发明专利“一种食用籼米和食用粳米的质量分级方法”(专利公开号：cn106248674a)公开了一种食用籼米和食用粳米的质量分级方法，该方法依据大米的垩白度、农药残留量和重金属镉污染量将食用籼米和粳米分为优质一级、优质二级、优质三级和普通级四个等级。虽然以上专利均对重金属镉污染大米进行了分级，但都未对大米镉污染的等级进行划分，无法具体描述镉污染的程度，在实际生产中，知道镉污染的程度，可以针对性地对大米进行加工，降低大米因镉污染带来的经济损失。污染程度低的大米，可以再经过碾磨，使镉含量降至安全水平，对于镉含量较高的大米，可以使用浸泡，微生物发酵等方法，将大米制作成米线、米酒与米醋等产品。因此，建立一种可以对大米镉污染等级进行划分的方法，对实际指导大米生产具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种食用大米重金属镉污染的分级方法，解决上述背景技术中现有技术的不足之处。
5.本发明是这样实现的，一种食用大米重金属镉污染的分级方法，该方法包括以下步骤：
6.(1)取食用大米样品，检测食用大米中的重金属含量。
7.(2)根据检测得到的重金属镉含量，对食用大米进行污染等级分级。
8.优选地，在步骤(1)中，采用电感耦合等离子体质谱法检测食用大米中的重金属镉含量的步骤如下：食用大米样品经微波消解后，经电感耦合等离子质谱体自动进样器导入由射频能量激发的氩等离子体中心区，高温使得样品去溶剂化、汽化、解离和电离，镉等离子体进入真空系统，由四极快速扫描质谱仪通过高速顺序扫描分离测定镉离子。
9.优选地，在步骤(1)中，采用电感耦合等离子体质谱法检测食用大米中的重金属镉含量的步骤如下：
10.①
样品制备
11.去除食用大米样品中的杂物，使用高速粉碎机粉碎，摇匀。
12.②
样品消解
13.称取样品0.2g～0.3g(精确至0.001g)于消解内罐中，加入5ml硝酸，3mlh2o2加盖放置10min，旋紧罐盖，置于微波消解仪中进行消解，冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，将消解罐放在赶酸仪上于160℃下赶酸1h，冷却后用超纯水定容至10ml，混匀备用，同时做空白试验。
14.③
标准曲线绘制
15.将混合标准溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定待测元素和内标元素的信号响应值，以待测元素的浓度为横坐标，待测元素与所选内标元素响应信号值的比值为纵坐标，绘制标准曲线。
16.④
计算
[0017][0018]
式中：
[0019]
x——试样中待测元素含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；
[0020]
c——试样溶液中被测元素质量浓度，单位为微克每升(μg/l)；
[0021]
c0——试样空白液中被测元素质量浓度，单位为微克每升(μg/l)；
[0022]
v——试样消化液定容体积，单位为毫升(ml)；
[0023]
f——试样稀释倍数；
[0024]
m——试样称取质量，单位为克(g)。
[0025]
优选地，在步骤(2)中，根据检测得到的重金属镉含量对食用大米进行污染分级的步骤如下：将样品测得的重金属镉的浓度与国标中规定的大米中重金属镉的限量标准值按公式计算污染指数，公式如下：
[0026]
r＝x
测定值
/x
标准值
[0027]
式中：
[0028]
r——大米样品中镉污染的污染指数；
[0029]
x
测定值
——大米样品中重金属镉含量的测定值，单位为毫克每千克(mg/kg)；
[0030]
x
标准值
——国标中规定的大米样品中重金属镉含量的标准值，单位为毫克每千克(mg/kg)。
[0031]
优选地，在步骤(2)中，根据检测得到的重金属镉含量对食用大米进行重金属镉污染分级分为五级，具体为：r≤0.7为清洁；0.7＜r≤1.0为尚清洁；1.0＜r≤2.0为轻污染，2.0＜r≤3.0为中污染；r＞3.0为重污染。
[0032]
优选地，本方法还涉及在对稻谷、糙米中重金属镉的污染分级的应用。
[0033]
相比于现有大米镉污染分级方法存在的缺点或不足，本发明的优点在于：
[0034]
(1)提出大米镉污染等级分级概念，为以后制修订大米生产相关标准提供科学依据；指导我国大米相关产品的加工生产和消费，生产者可针对大米镉污染等级，合理选择加
工方式，消费者可根据个人需求，选择大米加工产品；实现镉污染大米的综合利用，减少大米因镉污染而产生的经济损失。
[0035]
(2)对镉污染大米进行污染等级划分，有利于对无镉优质大米的保护，为优质无镉大米的认证提供科学依据和标准。
[0036]
(3)本方法可以做到对大米中镉元素的快速、准确检测，方法还具有高稳定性和重复性的特点。
附图说明
[0037]
图1是本发明依据大米样品中镉污染指数大小对镉污染大米进行污染等级分级类型图。
具体实施方式
[0038]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0039]
实施例
[0040]
本实施例建立在我们对2019和2020年我国水稻主产区包括江苏、河南、安徽、湖南、湖北、吉林、黑龙江、辽宁、山东、江西、河北11个省份的2000多份样品的综合分析基础之上，依据大米中重金属镉含量作为分级参数，根据样品的镉污染指数的大小进行分级，其分级方法为：r≤0.7为清洁；0.7＜r≤1.0为尚清洁；1.0＜r≤2.0为轻污染，2.0＜r≤3.0为中污染；r＞3.0为重污染。
[0041]
一、分级参数说明
[0042]
对大米中的镉、铅、砷、汞、铬、锡、锌、铜等重金属元素的含量进行检测，结果发现镉是检出率、超标率最高的元素，镉的检出率达92％。国标中规定的大米中重金属镉的限量为0.2mg/kg，计算样品重金属镉含量与国标规定限量0.2mg/kg的比值，比值越大，说明样品中镉含量越高，比值小于1，说明样品镉含量小于0.2mg/kg，比值大于1，说明样品镉含量大于0.2mg/kg。因此，可以通过计算比值的大小，判断大米中重金属镉污染的程度。
[0043]
二、分级参数的检测
[0044]
电感耦合等离子体质谱法
[0045]
1.方法提要
[0046]
样品经微波消解后，经电感耦合等离子质谱体自动进样器导入由射频能量激发的氩等离子体中心区，高温使得样品去溶剂化、汽化、解离和电离，镉分等离子体进入真空系统，由四极快速扫描质谱仪通过高速顺序扫描分离测定镉有离子。
[0047]
2.仪器设备
[0048]
2.1美国cem公司mars5微波消解仪。
[0049]
2.2美国安捷伦公司agilent 7700x电感耦合等离子体质谱仪。
[0050]
2.3钢瓶氦气(99.999％)或氩气(99.999％)。
[0051]
2.4循环水装置(温度为15℃)。
[0052]
2.5天平，感量为0.001g。
[0053]
3.试剂
[0054]
本方法中，除特殊规定外，所用试剂均为优纯级，试验用水均为超纯水。
[0055]
3.165％硝酸(德国默克股份有限公司)。
[0056]
3.2多元素标准溶液(国家环境保护总局标准样品研究所)。
[0057]
3.3超纯水(电阻率≥18.24mω
·
cm)。
[0058]
3.4电感耦合等离子体质谱调谐储备液(10mg/l ce、co、li、t1和y溶液，美国安捷伦公司)。
[0059]
3.5电感耦合等离子体质谱内标液(100mg/l bi、ge、in、li、lu、rh、sc和tb溶液，美国安捷伦公司)。
[0060]
30％过氧化氢(上海沃凯生物技术有限公司)。
[0061]
4.操作步骤
[0062]
4.1样品制备
[0063]
均匀称取不少于50g经过去杂处理的大米样品，并用磨粉机磨碎后保存备用。
[0064]
4.2样品微波消解
[0065]
准确称取0.2000～0.3000g粉碎后的样品于消解管中，加入5ml 65％硝酸、3ml 30％h2o2后，放入微波消解仪中按表1的参数进行消解，消解完成后，使用赶酸仪于160℃下赶酸1h，冷却至室温，将消解罐中的溶液用超纯水多次转移并定容至10ml，过0.22μm膜后装于10ml的离心管中混匀待测。同时做试剂空白对照。
[0066]
表1样品微波消解程序
[0067]
步骤温度/℃保温时间/min180221203315034180552005
[0068]
5.测定
[0069]
确定测定方法、选择干扰校正方程及测定元素，使用质谱调谐溶液和引入内标溶液调整仪器各项指标。电感耦合等离子体测定样品时主要工作条件如表2和表3所示。蠕动泵泵速0.30rps，采集模式：质谱图，峰型3个点，重复次数3次。分别测定标准系列工作溶液、试剂空白消解液、试样消解液中待测元素的信号强度，根据标准曲线回归方程得出试样中待测元素的浓度。
[0070]
表2电感耦合等离子体质谱仪器测定工作条件
[0071]
条件参考值条件参考值冷却气流速15.0l/min采样深度8.0mm载气流速1l/min积分时间0.3s入射功率1548w重复次数3雾化室温度2.0℃扫描方式跳峰
[0072]
表3测定元素分析物质量数、内标元素及其质量数
[0073]
元素名称分析物质量数内标元素内标元素质量数cr53sc45as75ge72se82ge72cd111in115hg201bi209pb208bi209
[0074]
6.计算
[0075][0076]
式中：
[0077]
x——试样中待测元素含量，单位为毫克每千克(mg/kg)；
[0078]
c——试样溶液中被测元素质量浓度，单位为微克每升(μg/l)；
[0079]
c0——试样空白液中被测元素质量浓度，单位为微克每升(μg/l)；
[0080]
v——试样消化液定容体积，单位为毫升(ml)；
[0081]
f——试样稀释倍数；
[0082]
m——试样称取质量，单位为克(g)。
[0083]
计算出样品中的镉浓度后，在按以下公式进行重金属镉污染指数的计算：
[0084]
r＝x
测定值
/x
标准值
[0085]
式中：
[0086]
r——大米样品中镉污染的污染指数；
[0087]
x
测定值
——大米样品中重金属镉含量的测定值，单位为毫克每千克(mg/kg)；
[0088]
x
标准值
——国标中规定的大米样品中重金属镉含量的标准值，单位为毫克每千克(mg/kg)。
[0089]
7.等级判定
[0090]
依据r的大小，根据样品的镉污染指数的大小进行分级，其分级方法为：r≤0.7为清洁；0.7＜r≤1.0为尚清洁；1.0＜r≤2.0为轻污染，2.0＜r≤3.0为中污染；r＞3.0为重污染。
[0091]
虽然本发明已实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。