ICP-MS同時測定谷類食物中18種微量元素的研究

孫夢寅，吳 穎，姜 潔，路 勇，張衛民，何 濤，*，王 振

(1.北京市產品質量監督檢驗所，北京100026; 2.北京市食品安全監控中心，北京100041)

ICP-MS同時測定谷類食物中18種微量元素的研究

孫夢寅1，吳 穎1，姜 潔2，路 勇2，張衛民2，何 濤2，*，王 振2

(1.北京市產品質量監督檢驗所，北京100026; 2.北京市食品安全監控中心，北京100041)

目的:建立谷類食物中18種微量元素(89Y、139La、140Ce、141Pr、142Nd、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu、75As、208Pb、111Cd)電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)的分析方法。方法:通過優化消解方法，使基質消解更完全，用ICP-MS進行分析，用混合內標校正基體干擾和漂移。結果:該法所有元素的檢出限均小于30ng/kg，回收率介于92.35%～109.31%。結論:該法具有操作簡便、快速、靈敏度高、準確性好和多種元素同時測定等優點。

電感耦合等離子體質譜，微波消解，微量元素

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

濃硝酸 HNO3，BV-Ⅲ級;過氧化氫 H2O2，優級純;實驗用超純水 電阻率18.2MΩ·cm;15種稀土元素混合標準溶液 Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，100mg/L，購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心;單元素標準溶液(1000mg/L)Pb、As、Cd，購于國家標準物質研究中心;內標元素(1000mg/L)Rh、In和Bi，購于美國PerkinElmer公司;GBW10012(GSB-3)玉米生物成分分析標準物質、GBW10011(GSB-2)小麥生物成分分析標準物質 購于地球物理地球化學勘查研究所。

PE-ELAN DRC-e電感耦合等離子體質譜儀美國PerkinElmer公司;高壓密閉微波消解儀 美國培安公司;Milli-Q純水機 美國密理博公司。儀器工作參數 RF功率1300W，霧化氣流量0.99L/min，輔助氣流量1.5L/min，等離子氣流量17L/min，重復3次。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準系列的配制 15種稀土元素的標準系列為1、2、5、10μg/L;配制1、5、10、20、50μg/L的鉛、鎘、砷混合標準溶液的標準系列。標準溶液最終介質為1%HNO3溶液。

1.2.2 樣品前處理 稱取樣品0.25～0.30g(精確至0.0001g)置于微波消解管中，加入6mL HNO3，1mL H2O2，進行微波消解，消解方式見表1。消解完成后純水轉至聚四氟乙烯燒杯(100mL)中，置于電熱板趕酸，蒸至近干，純水沖洗燒杯內壁，轉移至10mL塑料瓶(聚丙烯)中，純水定至10.00g備用;同步做空白實驗。

表1 微波消解步驟

2 結果與討論

2.1 儀器工作條件的優化

使用內含10μg/L的Be、Co、In、U、Ba和Ce的混和調諧液調試儀器，使儀器的靈敏度達到最高，信號穩定，同時氧化物 CeO+/Ce+＜3%，雙電荷138Ba++/138Ba＜3%。

2.2 待測元素同位素選擇

根據元素的豐度和干擾情況選89Y、139La、140Ce、141Pr、142Nd、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu、75As、208Pb、111Cd作為分析對象。

2.3 干擾校正

在ICP-MS分析中存在同量異位素、多原子離子、雙電荷等干擾，因此在選擇測量的同位素時盡量選擇干擾小的同位素。同時，我們引入內標元素Rh、In和Bi來監測和校正測定過程信號短期和長期的漂移，并可對測試元素及一般的基體效應進行校準。

ICP-MS分析稀土元素時的一個主要問題是會形成難熔氧化物，使得輕稀土氧化物粒子的形成對中間和重稀土產生顯著干擾問題。但在本實驗中，已確認CeO+/Ce+＜3%，同時結合文獻報道，樣品用混合酸消解，沒有采取稀土與基體分離措施，還是得到了準確的測定數據，因此氧化物對稀土元素的測定干擾可忽略不計［3-5］。

此外，通過校正方程對部分同位素測定時可能存在的干擾進行校正。如［151Eu］=［151］-0.2% ×［135］。

為避免使用玻璃器皿對實驗結果造成影響，本方法在轉移定容時采用質量法將樣品轉至聚丙烯小瓶中。

2.4 方法檢出限

對試劑空白連續測定11次，其測量結果的3倍標準偏差對應的濃度即為檢出限。各元素的檢出限、加標回收率見表2。所有稀土元素和Pb，As，Cd回歸后的相關系數均＞0.9995。

表2 各元素的檢出限、加標回收率

2.5 方法驗證

用本方法對從國家標準物質中心購買的大米以及小麥、玉米等標準物質進行了分析測試，以驗證方法的準確性。由表3可見，測定結果和證書值相符。

表3 方法準確性實驗

3 結論

本實驗用微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定了谷類食物中15種稀土元素和鉛、砷、鎘等3種微量元素，方法回收率和精密度較好。同時用GBW1012玉米和GBW1011小麥的標準物質對方法進行驗證，測定值在標準物質允許的偏差范圍內。ICP-MS能同時測定多種元素，并且線性范圍寬，實驗獲得較滿意的結果。本方法樣品處理和測定簡便快速，適合于批量樣品多元素同時測定。

［1］侯建榮，卓召模，彭榮飛，等.電感耦合等離子體質譜用于水質調查中10種微量元素的測定［J］.中國衛生檢驗雜志，2008，18(7):1288-1289.

［2］梁旭霞，杜達安，梁春穗，等.ICP-MS同時測定植物性食物中15種稀土元素［J］.華南預防醫學，2007，33(3):12-15.

［3］侯建榮，彭榮飛，許萍.電感耦合等離子體質譜用于動物性食品中14種稀土元素的測定［J］.中國衛生檢驗雜志，2009，19(10):2286-2288.

［4］曹淑琴，陳杭亭，曾憲津.電感耦合等離子體質譜法測定生物樣品中稀土元素［J］.分析化學，1999，27(6):621-625.

［5］弓曉峰，謝明勇，楊妙峰，等.ICP-MS測定江西黑芝中痕量稀土元素的含量及形態分布［J］.南昌大學學報:理科版，2005，29(2):165-172.

Application of ICP-MS on simultaneous determination of 18 trace elements in grain

SUN Meng-yin1，WU Ying1，JIANG Jie2，LU Yong2，ZHANG Wei-min2，HE Tao2，*，WANG Zhen2
(1.Beijing Products Quality Supervision and Inspection Institute，Beijing 100026，China; 2.Beijing food safety monitoring center，Beijing 100041，China)

Objective:To develop a method for determination of 18 trace elements(89Y，139La，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，163Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，75As，208Pb，111Cd)in grain by ICP-MS.Methods: Optimized the condition of digestion，made the digestion complete，the samples were determined by ICP-MS which used mixed internal standard to correct matrix interference and signal drifting.Results:The range of detection limit of observed 18 trace elements were all below 30ng/kg，and recoveries 92.35%～109.31%.Conclusion:This method was simple，rapid，accurate，and could be used to determine 18 trace elements in grain.

ICP-MS;microwave digestion;trace elements

TS207.5+1

A

1002-0306(2011)11-0424-03

谷類食物作為我國主要的糧食作物，與人們的日常生活密不可分。谷類食物中富含多種有益于人體健康的營養物質以及微量元素，但同時也含有一些有害的重金屬元素，如眾所周知的砷、鉛、鎘等。近年來，隨著稀土在我國工農業生產各方面應用的日益廣泛，進入環境的稀土量也急劇增加;以及在種植過程中濫用含有稀土的植物生長激素肥料，從而極易導致食品中稀土含量超標，對人體健康構成潛在危害。稀土在人和動物體內具有較為穩定的蓄積性，過多積累對人體的肝臟和骨骼會造成危害。稀土含量超標，已成為繼農藥殘留、重金屬含量超標之后，食品質量與安全面臨的又一個嚴峻問題。微波消解相較于傳統的濕法消解，具有耗時短、耗酸少、空白低等優勢。對于大多數樣品，可取得很好的消解效果。本實驗優化了消解條件，使得消解更徹底，結果更準確。電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)是近十幾年發展最快的無機痕量元素分析技術之一，由于其具有靈敏度高、檢出限低、干擾少、準確度高、精密度好、操作簡單等特點，應用十分廣泛［1-2］。本實驗用混合內標校正基體干擾和漂移，建立了ICP-MS測定谷類食物中除钷(Pm)和鈧(Sc)以外的15種痕量稀土元素和砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)等3種有害元素含量的方法。

2010-11-01 *通訊聯系人

孫夢寅(1986-)，女，助理工程師，研究方向:食品安全與檢測技術研究。