蜂蜜重金屬檢測作為環境污染指標

2019-07-05

蜂蜜重金屬檢測作為環境污染指標

隨著文明的發展,環境污染已成為全球重要的議題之一,因此監測環境污染成為科學家們努力的重點,本篇文章將介紹如何以微波消化系統做蜂蜜樣品前處理,進行重金屬檢測進而監測環境污染程度。

從食品看環境污染問題

人類造成環境的污染程度正以幾何倍數不斷的增長,工廠與汽機車排出的廢氣毒害了生物所呼吸的空氣、工廠與城市排放出的廢水污染了河流、湖泊與地下水。

空氣與水源受到污染後,人類攝取的食物也會被污染,像是蔬菜、水果、五穀根莖類等農作物,因此分析食品中的污染物濃度也是一種常見的環境污染監控方式,蜂蜜便是其中一種可用來檢驗並監控環境污染的食品。

蜜蜂攝取水和呼吸空氣,通過轉化花蜜來生產蜂蜜,因蜜蜂會四處飛來飛去, 尋找特定半徑範圍內的花朵來吸取花蜜後製造蜂蜜,因此藉由分析蜂蜜不但可以控管蜂蜜的品質、亦可有效監測當地和小區域的污染。

這些污染物包含重金屬如鉛、鎘、鉻、鎳……等,這些重金屬元素即使在低濃度的情況下也具有很大的毒性、會對人體產生危害,因此如何正確地進行重金屬分析,進而達到環境污染監控,樣品前處理與分析技術的選擇即變得非常重要。

金屬微量元素分析常以微波消化系統(Microwave Digestion System)去除樣品中的有機基質,再搭配感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)進行後續的金屬微量分析,於2017年發表的一篇研究使用了 CEM 的 MARS 微波消化系統 搭配 MARSXpress 反應瓶組,進行 71 個蜂蜜樣品的消化前處理,再以 ICP-MS 進行 13 種金屬元素的檢測。

蜂蜜樣品前處理與金屬微量元素分析

樣品前處理儀器

使用 CEM MARS 密閉式微波消化器 MARSXpress 密閉式高產量反應瓶組 進行蜂蜜樣品消化前處理。

 

(左圖) CEM MARS 密閉式微波消化器;(右圖) MARS Xpress 密閉式高產量反應瓶組

實驗條件

以 4.0 mL 65%(v/v)HNO3 與 0.5 mL 35%(v/v)H2O與 1 克蜂蜜樣品混合,並用以下條件進行微波消化前處理:

溫度升溫時間持溫時間
120∘C15分鐘10分鐘
160∘C20分鐘15分鐘

微波消化完畢之後再進行冷卻並以去離子水定量至 50 mL,以 ICP-MS 進行後續金屬元素分析。

蜂蜜中的13種金屬微量元素濃度

蜂蜜樣品中的金屬元素濃度

使用 CEM MARS 密閉式微波消化器 MARSXpress 密閉式高產量反應瓶組 進行蜂蜜的微波消化實驗,可有效去除樣品中有機基質,接著以 ICP-MS 分析出蜂蜜樣品中金屬元素之含量,13 種(鉻、鎳、鎘、鉛、鈉、鋁、鉀、鈣、錳、鐵、銅、鋅、硒)金屬元素濃度結果於上圖,鋅與銅是蜂蜜中最豐富的微量元素,而鉻、鎳、鎘、鉛等重金屬元素濃度皆低於偵測極限(1 ppb),由此可見該區域環境並未受到重金屬污染。

藉由蜂蜜的重金屬檢測可用來監控環境污染

由上述研究結果顯示,選擇正確的樣品前處理技術與分析,可得知蜂蜜中重金屬微量元素的濃度,這些元素濃度與蜜蜂攝取的植物成份、生活的地理環境與地質形態息息相關,藉由蜂蜜的分析檢驗,不僅能進行蜂蜜的品質控管,更可成為環境污染監測的有效指標。

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