ICP-MS测定食品生物成分标准物质中的铅、镉、铬、砷

ICP-MS测定食品生物成分标准物质中的铅、镉、铬、砷朱影;黄茜;黄宗骞;邵翠翠【摘要】本文利用微波消解仪对食品生物成分分析标准物质样品进行前处理,使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS),以铋、铟、钴、锗元素为内标,对样品中的铅、镉、铬、砷进行同时测定.由测定结果可知,铅、镉、铬、砷在0～20 ng/mL范围内具有良好的线性关系,标准曲线相关系数均可达到0.999以上,各元素检出限分别为0.003mg/kg、0.000 5 mg/kg、0.003mg/kg、0.005 mg/kg;各元素测定值均在认定值允许的偏差范围内,且多次测定结果的相对标准偏差均小于10％(N=6).由此可见,采用电感耦合等离子体质谱同时测定食品样品中的痕量金属元素具有较好的稳定性和准确性.【期刊名称】《粮食与食品工业》【年(卷),期】2019(026)002【总页数】4页(P61-64)【关键词】电感耦合等离子体质谱;食品生物成分标准物质;内标【作者】朱影;黄茜;黄宗骞;邵翠翠【作者单位】湖北省食品质量安全监督检验研究院,武汉430060;湖北省食品质量安全监督检验研究院,武汉430060;湖北省食品质量安全监督检验研究院,武汉430060;湖北省食品质量安全监督检验研究院,武汉430060【正文语种】中文【中图分类】TS210.7随着我国人民生活水平的不断提高，饮食安全越来越受到人们的关注，食品的安全性指标特别是金属污染物指标也日益成为监管部门关注的重点问题。

Pb、Cd、Cr、As等重金属元素是食品中的主要金属污染物，在人体中具有蓄积作用，达到一定浓度后会对人体健康造成危害，因此，这几种元素也是食品中金属污染物的主要监控对象。

目前食品中金属的测定方法主要为：石墨炉原子吸收光谱法、原子荧光分光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等[1-5]。

其中，电感耦合等离子体质谱法是一种具有较高灵敏度和准确性的快速分析测试技术，具有线性范围宽、检出限低、基体干扰小、可多元素同时测定等优点[6-7]。

食品中金属元素的消解方法主要有干法、湿法和微波消解法，目前最常用的是微波消解法[8-9]。

微波消解是指利用微波加热封闭容器中的试样从而在高温增压条件下使样品快速溶消化的金属元素前处理方法，具有消解速度快、试剂使用量少、空白低等特点，避免了分析元素的挥发损失，提高了检测结果的准确度。

微波消解与电感耦合等离子体质谱法相结合能够大大提高食品中痕量元素的检测效率和检测准确度，在食品中痕量金属元素测定方面的应用已越来越广泛。

本文采用微波消解-电感耦合等离子体质谱对食品生物成分分析标准物质中的Pb、Cd、Cr、As进行同时测定，并对其测定结果的准确性和稳定性进行分析，从而建立一种快速、准确地进行食品中多元素同时测定的方法。

1 材料和方法1.1 仪器和试剂电感耦合等离子体质谱(Thermo I capQ)；微波消解仪(Antonpa Multiwave 3000)；超纯水处理器(Millipore 电阻率18.2 MΩ)；多量程移液器(Brand)。

铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)单元素标准溶液1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心；钴(Co)、锗(Ge)、铟(In)、铋(Bi)单元素标准溶液1 000μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸(优级纯)，美国Merck；过氧化氢(30%质量浓度)；有证标准物质GBW10015(GSB-12)菠菜生物成分分析标准物质，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

1.2 样品处理称取固体样品约0.5 g(精确至0.001 g)于微波消解罐中，加入7.0 mL硝酸，1.0 mL 30%过氧化氢，按照微波消解的操作步骤消解试样，消解条件参考表1。

冷却后取出消解罐，在电热板上于赶酸后，将消化液转移至容量瓶中用水定容至刻度，混匀备用。

同法做试剂空白。

表1 微波消解条件参考步骤设定温度/℃升温时间/ min恒温时间/min11201072200102037022101.3 标准系列的制备分别取1 000 mg/L的铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)单元素标准储备溶液各0.5 mL，用硝酸溶液(2+98)(v/v)定容至50 mL，得到铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)浓度为10 mg/L的混合标准使用溶液。

取该混合标准使用溶液各0 mL、0.04 mL、0.08 mL、0.12 mL、0.16 mL、0.2 mL，于100 mL的容量瓶中用硝酸溶液(2+98)(v/v)定容至刻度，得到混合标准系列溶液的浓度见表2。

表2 混合标准溶液中各元素浓度元素系列1系列2系列3系列4系列5系列6Pb、Cr 、Cd 、As/(ng/mL)0.004.008.0012.0016.0020.001.4 内标溶液的配制取铋、铟、钴、锗标准储备溶液，用2%的硝酸配制成20.0 ng/mL的内标混合溶液。

1.5 测定按照ICP-MS操作规程，调整仪器至最佳状态，在测定过程中使用内标溶液，待仪器稳定后，依次测定标准溶液，样品空白溶液，样品溶液。

1.6 结果计算式中：X为分析试样中金属元素的含量， mg/kg或mg/L；c为分析试样溶液中元素的浓度(扣空白后)，μg/L；v为被测样品体积，mL；m为分析试样质量， g 或mL。

2 结果与讨论2.1 仪器参数优化将仪器调谐液导入电感耦合等离子体质谱仪，在标准模式下，选择自动调谐模式，使低质量数的锂(7)离子强度大于等于50 000 cps、中质量数的铟(115)的离子强度大于等于200 000 cps、高质量数的铀(235)离子强度大于等于300 000 cps，使氧化物比值(156CeO/140Ce)≤2%，双电荷比值≤3%；Co:cL.O≥18；短期稳定性10 min (RSD):<2%；Background 4.5 U<0.5 cps，从而使仪器达到最佳检测状态，提高仪器的检测灵敏度。

2.2 干扰的消除及待测元素同位素和内标的选择2.2.1 干扰电感耦合等离子体质谱的干扰主要为雾化效应、试样和标准溶液之间黏度差异、电离效应、空间电荷效应、溶解性总固体含量较高而引起的基体(物理)型干扰和同量异位素、双电荷离子、分子离子引起的质谱型干扰[10-13]。

由于食品生物成分分析标准物质分析样品比较容易完全消解，本实验在测定过程中主要为质谱型干扰。

本文采用碰撞池技术消除干扰。

2.2.2 待测元素同位素选择和内标物质的选择以尽量选择干扰少或没干扰，丰度高同位素作为分析对象的原则，本实验选择Pb208、Cd111、Cr53、As75作为分析对象。

内标物质可用于校正基体型干扰和质量数漂移现象。

根据内标元素与待测元素质量数、电离能接近，质荷比接近的原则选择测定内标溶液组成，具体见表3。

一般要求内标元素溶液的浓度与待测元素样品溶液的浓度比较接近，因此，内标元素溶液的浓度为20 ng/mL。

表3 元素质荷比及内标元素的选择元素质荷比内标元素Pb208Bi209Cd111In115Cr53Co59As75Ge732.3 线性关系、线性范围及检出限对标准系列溶液进行ICP-MS分析，以标样质量浓度为横轴x，相应的离子强度为纵轴f(x)，绘制标准曲线，得到线性回归方程；以测定11次2%的HNO3溶液的3倍相对标准偏差与灵敏度的比值计算检出限[14]，结果见表4。

由表4可见铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)在采用电感耦合等离子体质谱同时测定时，具有较好的线性相关性，相关系数均可达到0.999以上，且具有较低的检出限，能够满足日常检测要求。

表4 各元素的回归方程、相关系数与检出限元素回归方程相关系数检出限/(mg/kg)Pb208f(x)=139 455.693 3x+66 741.658 40.999 90.003 0Cd111f(x)=9 186.892 9x +3 613.329 60.999 60.000 5Cr52 f(x)=18 908.649 9x+4 839.638 30.999 50.003 0Cd111 f(x)=9 186.892 9x +3 613.329 60.999 60.000 5As75f(x)=1 744.824 3x + 763.697 30.999 80.005 02.4 生物成分分析标准物质测定结果与认定值的比较称取生物成分分析标准物质按上述方法消解、测定，计算被测元素含量。

得到铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)的含量测定结果，并与认定值进行比较，同时重复对样品进行6次测定，计算相对偏差(RSD)[15]，见表5。

从表5中可以看出，铅、镉、铬、砷测定值均在其认定值区间范围内，相对标准偏差均<10%。

因此，该仪器测定结果具有较高的稳定性与准确性。

表5 生物成分分析标准物质中铅、镉、铬、砷的测定结果元素生物成分分析标准物质编号认定值与不确定度/(mg/kg)测定值测定平均值/(mg/kg)RSD/%Pb208GBW10015 (GSB-6菠菜)11.1±0.911.2010.2810.8710.3110.2110.4110.53.7Cd111GBW10015 (GSB-6菠菜)0.15±0.0250.150.150.140.140.130.140.155.3Cr52GBW10015 (GSB-6菠菜)1.4±0.21.301.211.421.361.271.441.336.7As75GBW10015 (GSB-6菠菜)0.23±0.030.230.220.220.210.210.210.223.83 结论利用电感耦合等离子体质谱仪测定食品生物成分分析标准物质中铅、镉、铬、砷，方法准确、灵敏，线性范围宽，检出限低，检测结果稳定性、重复性好，故认为该方法简便、可行能够满足日常食品样品中金属物质的检测需求。

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