食品安全越來越受到人們的重視，綠色食品包裝已經成為現代食品包裝行業發展的新趨勢，而作為食品包裝材料之一的紙質包裝材料，因其良好的物理性能、機械操作性能及環保方面的優勢，已經成為食品包裝行業的重要原料。但紙質包裝材料在生產及后續加工過程中會添加一些化學物質，如固化劑、防霉劑、增塑劑等，添加的物質與食品接觸后，很可能會遷移到食品中，造成食品的污染，進而危害消費者的健康，所以紙質食品包裝材料的安全性越來越受到人們的關注[1]。鎘是具有蓄積性的有害重金屬，在食品衛生監督檢驗中被列為重點檢測元素，在食品檢驗中也是主要的安全衛生項目，我國標準規定食品包裝紙中鎘的限量為1.0mg/kg。有文獻報道,紙質食品包裝材料中的鎘主要來源于造紙原料、造紙設備及用水等[2]。金屬鎘的毒性相對比較低，但形成鎘化合物后毒性增強，而紙質包裝材料中的鎘基本上以鎘化合物的形式存在。鎘的化合物具有很強的水溶性和積聚性，所以紙質包裝材料中的鎘化合物可通過包裝食品直接進入人體，或者人體接觸到含鎘的紙質包裝材料后，包裝材料中的鎘通過皮膚汗漬進入體內，從而危害人體健康，如導致人體骨軟化和骨質疏松，以及使去甲腎上腺素、胰腺膽堿水平下降，對腦代謝產生不良影響[3–4]。目前測定紙質包裝材料中鎘的方法主要有火焰原子吸收光譜法[5]、石墨爐原子吸收光譜法[6]、氫化物發生–原子吸收光譜法[7]、ICP–AES法[8]及ICP–MS法[9]等。徐嶸等[5]用高壓消解–火焰原子吸收光譜法測定紙制包裝材料中鎘、鉻、鉛、汞的含量，樣品處理時間長，過程繁雜，檢出限偏高;孫普兵等[6]用直接固體進樣石墨爐原子吸收光譜法測定食品包裝紙中的鉛和鎘，該方法無須繁瑣的樣品前處理，但是測試精密度偏低;郝紅玲等[9]用微波消解ICP–MS法測定接裝紙中7種元素的含量，該方法檢出限低，但是儀器設備昂貴。筆者采用微波消解處理紙質食品包裝材料樣品，用石墨爐原子吸收光譜法測定了其中的痕量鎘。該法樣品處理時間短、效率高，選擇硝酸鎳作為基體改進劑，提高了灰化和原子化效率。

　　1 實驗部分

　　1.1 主要儀器與試劑

　　原子吸收光譜儀：AA–800型，美國PerkinElmer公司;自動進樣器：AS800型，美國PerkinElmer公司;鎘空心陰*燈：北京有色金屬研究總院;THFA石墨管：美國PerkinElmer公司;微波消解/萃取儀：EthosONE型，意大利Milestone公司;耐腐蝕電熱板：EH20B型，北京萊伯泰科儀器有限公司;超純水系統：SyneryUV型，美國Millipore公司;鎘標準溶液：1000mg/L，國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院;鎘標準儲備液：1.0mg/L，用質量分數為2%的鹽酸溶液將鎘標準溶液稀釋制得;鹽酸：優級純，廣州化學試劑廠;過氧化氫、硝酸鎳、硝酸鎂、磷酸氫二銨：分析純;硝酸鎳溶液：鎳的濃度為2.5g/L，準確稱取3.824g硝酸鎳[Ni(NO3)2·6H2O]于1000mL容量瓶中，用水溶解后定容至標線;硝酸鎂溶液：2.5g/L，稱取2.500g硝酸鎂于1000mL容量瓶中，用水溶解后定容至標線;磷酸氫二銨溶液：10g/L，稱取10.00g磷酸氫二銨于1000mL容量瓶中，用水溶解后定容至標線;實驗所用玻璃器皿在使用前均用質量分數為10%的硝酸溶液浸泡24h，用超純水沖洗干凈后自然晾干。

　　1.2 儀器工作條件

　　分析波長：228.8nm;燈電流：8mA;光譜通帶：0.5nm;讀數方式：吸收峰面積;進樣量：20μL;采用塞曼扣背景;標準溶液母液濃度為10μg/L;自動進樣器進樣。

　　1.3 實驗方法

　　取紙質食品包裝材料樣品，將其剪成1mm×1mm小塊，精密稱取0.2000g(精確到0.001g)于聚四氟乙烯消解罐中，加入8mL濃硝酸和2mL過氧化氫，置于EthosONE微波消解儀中，按照表1選定的微波消解程序操作。微波消解完全并冷卻至室溫，將微波消解內罐放在耐腐蝕電熱板上加熱去除氮氧化物，直至殘留溶液約1mL，冷卻后轉移至25mL容量瓶中，再加入0.5mL硝酸鎂溶液，用水定容至標線，搖勻靜置。如果溶液渾濁或有不溶物，應采用干法過濾，取過濾后的溶液，在選定的儀器條件下，用石墨爐原子吸收光譜儀測定，同時按上述操作步驟做試劑空白試驗。

　　1.4 結果計算

　　根據標準工作曲線方程計算紙質食品包裝材料樣品中鎘的含量和空白溶液中鎘的含量，按照下式計算紙質食品包裝材料樣品中的鎘含量：

　　wi=(c1–c0)KV/m

　　式中：wi——樣品中鎘的含量，μg/g;

　　c1——樣品溶液中鎘的質量濃度，μg/mL;

　　c0——試劑空白溶液中鎘的質量濃度，μg/mL;

　　K——溶液的稀釋倍數;V——樣品*終定容的體積，mL;

　　m——紙質食品包裝材料樣品質量，g。

　　2 結果與討論

　　2.1 微波消解溫度和消解時間

　　微波消解具有消解速度快、自動化程度高、試劑消耗少、對環境污染小等優點，目前已廣泛應用于各種樣品前處理中。本實驗因使用硝酸和過氧化氫消解樣品，紙質食品包裝材料消解時會產生大量氣體，如果升溫太快，消解罐內壓力會驟然增加，可能導致泄壓而造成待測元素損失。根據微波自帶方法的推薦條件，初步選擇微波功率為1000W，考察了消解溫度和消解時間對紙質食品包裝材料樣品消解效果的影響，試驗結果表明，采用梯度升溫程序能有效、快速消解紙質食品包裝材料樣品,消解程序見表1。

　　2.2 石墨爐加熱程序

　　石墨爐加熱程序一般采用梯度升溫加熱法，升溫過程包括干燥、灰化、原子化和凈化階段。本實驗對每個升溫階段的溫度進行試驗和優化，干燥階段的主要目的是蒸發樣品中的溶劑或者含水成分，一般選擇干燥溫度為105～130℃，干燥時間保持10～20s，在此條件下能有效避免樣品在石墨管中濺跳所導致的損失,使待測液充分趕酸，并使之干燥充分。灰化的主要作用是在待測元素沒有明顯損失的前提下，使得與待測溶液共存的低沸點無機物和有機物蒸發掉，以降低或消除基體效應和背景吸收干擾。在選定干燥溫度和時間后，采用硝酸鎳作基體改進劑，分別選擇灰化溫度為200，250，300，350，400℃進行試驗,結果表明，隨著灰化溫度升高，鎘的吸收峰面積逐漸增大，當灰化溫度達到350℃時，吸收峰面積達到*大值;灰化溫度繼續升高，導致鎘元素損失，吸收峰面積反而變小，因此本實驗選擇*佳灰化溫度為350℃。采用硝酸鎳作為基體改進劑，選擇原子化溫度1700～2100℃進行試驗，吸收峰面積測定結果見表2。

　　2.3 基體改進劑

　　石墨爐原子吸收光譜法測定過程中，基體干擾一般發生在灰化和原子化階段，因此選擇合適的基體改進劑可以明顯提高樣品的灰化效率和待測元素的原子化效率。測定鎘的基體改進劑常用的有硝酸鎳、磷酸氫二銨、硝酸鎂、磷酸、抗壞血酸及兩兩混合的改進劑等。分別試驗了10g/L磷酸氫二銨溶液、2.5g/L硝酸鎂溶液和2.5g/L硝酸鎳溶液作為基體改進劑時的測試效果。結果表明，不同改進劑加入對檢測信號均有較大影響，在同樣的灰化溫度下，硝酸鎳能很好地穩定鎘，使得鎘在灰化時幾乎沒有損失，同時也有效消除了基體干擾，提高了鎘的檢測靈敏度。資料表明，硝酸鎳加入會提高灰化效率，是因為它可以使樣品中大部分雜質都變為硝酸鹽，從而降低干擾物質的氣化溫度，使之在灰化階段完全揮發[10]。因此實驗選擇2.5g/L硝酸鎳溶液作為基體改進劑。由表2可見，隨著原子化溫度升高，鎘的吸收峰面積逐漸變大，當原子化溫度達到1900℃時，吸收峰面積達到*大，繼續升高原子化溫度，吸收峰面積逐漸變小，所以試驗選擇原子化溫度為1900℃。為了清除石墨爐中的殘留物，消除金屬元素的記憶效應，需要進行熱凈化，凈化溫度要高于原子化溫度，因此實驗選擇凈化溫度為2450℃。石墨爐升溫程序見表3。

　　2.4 標準工作曲線與檢出限

　　準確移取10mL鎘標準儲備液于100mL容量瓶中，加入1mL鹽酸，用水稀釋至標線，搖勻，然后再從此溶液中移取5mL于50mL容量瓶中，加入1mL硝酸鎳溶液，再加入0.5mL濃鹽酸，用水稀釋至標線，搖勻后靜置，此溶液中鎘的質量體積濃度為10μg/L。利用自動進樣器分別稀釋成0，2.0，4.0，6.0，8.0，10μg/L系列標準工作溶液。在確定的試驗條件下，選擇分析波長為228.8nm，設置燈電流為8mA，測定鎘的吸收峰面積。以吸收峰面積(y)為縱坐標，鎘的質量濃度(x)為橫坐標進行線性回歸，鎘的質量濃度在0～10μg/L內與吸收峰面積呈良好的線性關系，標準工作曲線方程為y=0.1592x–0.0006，相關系數r=0.9997。根據IUPAC檢出限的定義，檢出限用除待測元素以外的全部試劑作空白溶液，以測定結果相對標準偏差的3倍為方法檢出限。用100mL0.5%的鹽酸溶液加入2mL硝酸鎳溶液作空白溶液，在石墨爐原子吸收光譜儀上連續測定11次，求得空白值的標準偏差，經計算檢出限為0.025μg/L。

　　2.5 精密度試驗

　　取3份不同鎘含量紙質食品包裝材料樣品，在*佳測定條件下，對其中的鎘含量進行10次平行測試，測定結果見表4，由表4可知，測定結果的相對標準偏差為2.6%～4.4%。

　　2.6 加標回收試驗

　　按照1.3方法對紙質食品包裝材料樣品進行處理并測定，然后加入不同濃度的鎘標準溶液，進行加標回收試驗，試驗結果見表5。由表5可知，加標回收率在96.0%～105.5%之間。