一種固相萃取與熒光比色相結合快速檢測大米中鎘的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及大米樣品中金屬離子的富集、Cd2+的分離與檢測，具體是用一種磺化聚合物填裝的萃取柱對大米消解后溶液中的金屬離子進行富集并從中分離Cd2+和其它幾種金屬離子，然后用熒光比色法對Cd2+進行檢測的方法。
【背景技術】
[0002]鎘是一種重金屬毒物，除了可造成急、慢性中毒，還有一定的致畸、致癌和致突變作用。人們知道鎘的存在已經有百余年，但過去只是注意職業性中毒。直到1934年日本福山發生“鎘米中毒”導致“骨痛病”又叫“痛痛病”之后，才引起人們的更大注意，1967年確定“骨痛病”主要是由于重金屬尤其是鎘中毒引起的。金屬鎘本身無毒，但鎘化合物毒性很大。
[0003]我國的采礦、冶煉、合金制造、電鍍、玻璃、油漆和制造、照相材料、光電池、蓄電池、
陶瓷燈工業的快速發展。是導致鎘及其化合物進入環境的主要原因，我國每年由工業廢物排放到環境中的鎘總量約680余噸。
[0004]我國有65%左右的人以稻米為主食，而農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心曾對全國市場稻米進行安全性抽樣的結果顯示，稻米中鎘超標率為10.3%。國家限定的稻米鎘含量為0.2mg/kg。據報道，污染稻米中鎘含量達lmg/kg-2mg/kg。長期食用鎘超標的稻米。引起鎘在人體內蓄積，導致慢性中毒，慢性鎘中毒主要表現為尿鎘升高，病情繼續發展會造成腎臟，肝臟及肺部損害，并伴有骨質疏松癥和骨質軟化癥和癌癥。鎘在人體內潛伏達10年到30年，其危害性易被人忽視。鎘污染的隱蔽性成為危及糧食安全的潛在殺手。
[0005]因此，監測環境、食品原料、食品包裝材料及食品中鎘的含量，是控制人體鎘攝入量，預防和減少鎘對人體危害的重要措施。鎘離子的檢測方法很多，國際上目前廣泛采用的檢測技術包括:原子吸收(AAS)、電感耦合等離子體發射光譜(ICP-AES)、電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)、陽極溶出伏安、X射線熒光光譜等。然而，上述諸多方法普遍成本較高，需要大型儀器和熟練的操作人員等缺點。
[0006]目前市面也有一些簡便、快捷的Cd2+檢測方法如，Cd2+檢測儀和檢測試紙等，但其一般都存在檢測靈敏度不甚理想，容易受同時存在的其它金屬離子干擾等缺點。
【發明內容】
[0007]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種從大米樣品中富集、分離Cd2+并用熒光比色法對其進行高選擇性靈敏檢測的方法。
[0008]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0009]包括固相萃取柱的填裝、上樣、淋洗及Cd2+的檢測:
[0010](I)填柱:采用填料對固相萃取柱進行裝填；
[0011](2)上樣:大米消解所得混合金屬待測溶液直接滴加到固相萃取柱上，溶液流經柱子中的填料后，溶液中的金屬離子全部被填料吸附，并進行富集；
[0012](3)淋洗:將步驟(2)中的富集液通過淋洗液的分步淋洗，選擇性地將柱子上全部Cd2+及部分的Mn2+，以及堿金屬和堿土金屬K+，Na2+，Ca2+，Mg2+同時洗脫出來；
[0013](4)檢測:步驟(3)中所得到的含有Cd2+的淋洗液滴加到鎘離子熒光檢測試紙上，與指示劑反應后，將試紙放入熒光比色設備中，用365nm的光對其進行激發，并利用彩色成像設備捕捉指示劑反應后的熒光顏色，與標準比色卡比對，得出大致濃度；提取試紙顏色變化前后的紅、綠、藍(RGB)值進行差減，得到變化圖像的AR，AG，Λ B值，將其代入Cd2+標準溶液曲線中，求得與之相對應的準確待測Cd2+溶液濃度。
[0014]所述消解為濃度為65%_68%的濃硝酸整夜消解，或采用微波消解儀進行消解，將米樣本中螯合著金屬離子的有機物全部消解掉，只留下待分析的金屬離子，包括Cu2+，Ni2+，Zn2+，Cd2+，Mn2+以及K+，Na+，Ca2+，Mg2+的硝酸鹽，然后進行趕酸處理，至微干，加水調節至中性。
[0015]所述固相萃取柱直徑0.3cm_2cm,長3cm_15cm。
[0016]所述填料為磺化聚合物顆粒，即多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒經磺化所得，其對Cd2+ 的吸附容量為 40mg/g-200mg/g。
[0017]所述固相萃取柱磺化填料裝填量為0.lg-10g。
[0018]所述的大米消解后的混合金屬待測離子溶液，其金屬離子總量小于填料對金屬離子的總吸附容量，根據總量選擇合適裝填量的固相萃取柱。
[0019]所述淋洗液為檸檬酸、草酸、醋酸、磷酸、醋酸鈉、磷酸鈉、鹽酸、硫酸、氯化鈉中的一種或多種，濃度為0.001M-2M。
[0020]所述的Cd2+濃度標準比色卡的制備方法為首先配制濃度從0.1μΜ-100μΜ的一系列Cd2+標準溶液，根據檢測精度要求，所述系列標準溶液間的濃度梯度差最小為0.1μΜ-10μΜ；
[0021 ] 取50 μ L-3000 μ L配好的標準溶液滴加到Cd2+檢測試紙上；
[0022]每次檢測更換新的試紙；將與Cd2+反應后的試紙放入熒光成像設備中，利用(XD、數碼相機或掃描儀采集試紙上指示劑的顏色并按其對應的Cd2+標準溶液濃度制成標準比色卡；
[0023]提取與Cd2+反應前后指示劑顏色變化的紅、綠、藍(RGB)值進行差減，得到變化圖像的AR，AG, ΛΒ值；并將其與之對應的Cd2+標準溶液濃度做曲線，得到Cd2+標準濃度曲線圖。
[0024]在樣品測試過程后，提取試紙上指示劑顏色變化前后的圖像，選定均一的特定區域，求得其對應的色彩平均RGB值，將直觀的圖像數字化，并進行差減；所生成的指示劑顏色的變化能夠通過數字化的形式反映出來，為定量分析提供依據。
[0025]所述Cd2+顯色試紙上的Cd2+指示劑為B0DIPY-DPA (氟硼二吡咯_2_氨甲基吡啶)指示劑，該指示劑與K+，Na+，Ca2+，Mg2+堿金屬及堿土金屬離子不發生反應，與Mn2+離子在mM級濃度發生反應；檢測試紙的制備方法為:聚乙烯醇縮丁醛:磷酸三辛酯:聚乙二醇-400以30mg_75mg:200mg-280mg:75mg-200mg質量比混合，溶于3mL_10mL無水乙醇中，常溫下震蕩0.5h-2h，得聚合物溶液；將10mg-80mg Cd2+熒光指示劑加入到5mL上述合成的聚合物中，攪拌溶解，采用勻速提拉(提拉速度=2mm/S-15mm/S)方式制備檢測試紙，使溶有Cd2+熒光指示劑的聚合物均勻涂覆于常見的中速或慢速濾紙上，避光、氮氣保護下室溫干燥；得到用于Cd2+檢測的試紙。
[0026]BODIPY指示劑的運用，因其僅對重金屬離子響應，排除了 K+，Na+，Ca2+，Mg2+等堿金屬和堿土金屬的干擾，同時又因其對Cd2+尤為敏感，而對Mn2+響應很弱，故而可在上千倍濃度Mn2+離子干擾下測定Cd2+。
[0027]本發明具有如下優點:
[0028]I)該方法利用固相萃取柱富集大米消解后樣品中的金屬離子，然后通過分步淋洗的方法將其中的Cd2+，Mn2+以及K+，Na+，Ca2+，Mg2+等分離出來，排除Cu2+，Ni2+以及Zn2+等重金屬離子在顯色檢測過程中可能存在的干擾，通過富集還增加了檢測的靈敏度；
[0029]2)B0DIPY_DPA (氟硼二吡咯_2_氨甲基吡啶)的運用，因其僅對重金屬離子響應，排除了 K+，Na+，Ca2+，Mg2+等堿金屬和堿土金屬的干擾，同時又因其對Cd2+尤為敏感，而對Mn2+響應很弱，故而可在上千倍濃度Mn2+離子干擾下測定Cd2+ ；
[0030]3) Cd2+的檢測通過對與Cd2+反應前后的試紙進行比色，通過彩色數碼設備采集圖像，將其數字化。將直觀的顏色數字化后，使得定量測定成為可能，同時也進一步提升了靈敏度，微小的肉眼難以看見的顏色變化可以通過數字化后的差值更直觀的顯現出來；
[0031]4)標準濃度曲線的建立，使得對未知樣品濃度的精確定量成為可能；排除了單一依靠比色卡，肉眼估計近似濃度的缺陷。
【附圖說明】
[0032]圖1為固相萃取柱的結構示意圖；
[0033]圖2為標準比色卡以及標準濃度曲線。
[0034]其中，101-固相萃取柱管；201_磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒；301_篩板；302-上篩板。
【具體實施方式】
[0035]1.固相萃取柱的制備:稱取0.1g-1Og對Cd2+的吸附容量為40mg/g_200mg/g的磺化多孔聚苯乙烯-二乙烯苯顆粒201，將稱取的顆粒倒入事先放有篩板301的固相萃取柱管101中，敲擊填實后，放入上篩板302，構成Cd2+固相萃取柱。
[0036]2.標準比色卡以及標準濃度曲線的建立:
[0037]①Cd2+檢測試紙的制備:聚乙烯醇縮丁醛:磷酸三辛酯:聚乙二醇-400以30mg-75mg:200mg-280mg: 75mg-200mg質量比混合,溶于3mL_10mL無水乙醇中，常溫下震蕩
0.5h-2h，得聚合物溶液^fl0mg-80mg Cd2+熒光指示劑加入到5mL上述合成的聚合物中，攪拌溶解，采用勻速提拉(提拉速度=2mm/S-15mm/S)方式制備檢測試紙，使溶有Cd2+熒光指示劑的聚合物均勻涂覆于濾紙上，避光、氮氣保護下室溫干燥；得用于Cd2+檢測的試紙；
[0038]②Cd2+標準溶液的制備:采用Cd2+淋洗液，分別配制濃度5.0X 1.0X 10_6M，I? 5 X I(T6M, 2.0X I(T6M, 2.5 X I(T6M, 3.0X I(T6M, 3.5 X I(T6M, 4.0X KT6M 的一系列 Cd2+ 標準溶液；
[0039]③Cd2+與指示劑的反應及成像比色:取②的Cd2+標準溶液400μ L，滴加到①的Cd2+檢測試紙上與指示劑反應，將反應前后試紙放入熒光比色設備中，通過365nm波長光的激