微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定油茶籽油中的5種重金屬元素

倪張林，湯富彬*，屈明華，劉毅華，沈丹玉

(中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，國家林業局經濟林產品質量檢驗檢測中心(杭州)，浙江 富陽 311400)

植物油在食品營養衛生學上占有很重要的位置，是人們日常生活的必需品。隨著工業的迅速發展，生產中排放的廢水、廢氣、廢渣中的無機元素不可避免進入土壤、地下水和地表水；化肥、農藥中也含有微量的重金屬元素，它們通過土壤中遷移到植物體中，從而進入到植物油中。另外，植物油在生產、加工、運輸、貯存過程中都有可能受到重金屬元素的污染。因此需要建立一種處理簡單、快速、靈敏度高的方法來對植物油中的重金屬含量進行測定的方法。

植物油中99%以上的組分為脂肪酸等有機成分，其特性決定了消解過程的復雜性。目前植物油中的前處理技術主要有濕法消解法[1-2]、干灰化法[3-4]、微波消解法等方法[5-6]；植物油中重金屬的檢測方法主要有分光光度法[7]、原子吸收光譜法[1,5,8-9]、原子熒光法[4,6,10]、電化學法[3,11]、電感耦合等離子體發射光譜法(inductively coupled plasma optical emission spectrometer，ICP-OES)[12-13]、電感耦合等離子體質譜法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)[14-15]。其中微波消解法利用高壓消解和微波快速加熱，具有消解速度快、污染小、樣品消解完全、回收率高的特點，適合于植物油難消解的特點，同時ICP-MS技術具有檢出限低、線性動態范圍更寬、干擾更少，適合極低濃度的多個元素同時測定等優點，尤其適合于植物油中低含量金屬元素的測定。本實驗選取油茶籽油的毛油和精煉油，采用微波消解-ICP-MS技術，通過方法優化，對5種重金屬元素(鉛、鎘、鉻、銅、砷)進行測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

毛油、精煉油產自湖南益陽或浙江衢州。

硝酸(優級純) 美國默克公司；過氧化氫(優級純) 國藥集團(上海)化學試劑有限公司；鉛、鎘、鉻、銅、砷單元素標準溶液、內標物、茶葉標樣(GBW10016)以及蘋果標樣(GBW10019) 國家標準物質物中心；質譜調諧液 美國Perkin Elmer公司。

1.2 儀器與設備

AB104-S萬分位天平 瑞士Mettler Toledo公司；NexIon 300D ICP-MS 美國Perkin Elmer公司；Multiwave3000微波消解儀 奧地利Anton Paar公司；陶瓷電熱板 德國IKA公司；其他玻璃器皿用30%硝酸溶液煮沸60min，再用超純水沖洗3次以上，晾干備用。

1.3 樣品前處理

用萬分位天平稱取約0.3g油茶籽油樣品于消化管中，加入5mL硝酸，2mL過氧化氫，加蓋漏斗，放置過夜，次日于電熱板上180℃預消化約2h，冷卻后補加2mL過氧化氫，然后密封好消化管，放入微波消解器，微波消解程序見表1，消解完畢后，再以180℃趕酸至近干，冷卻后，采用1%硝酸，少量多次洗滌定容至25mL，上機備用。

表 1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedure

1.4 ICP-MS工作條件

RF功率1100W，霧化氣流量0.9L/min，等離子氣流量15L/min，輔助氣(氦氣)流量：測定As(動能甄別模式)時為3.4L/min，測定Cr(動能甄別模式)時為4.3L/min，溶液提升量0.3mL/min；透鏡電壓6.80V，模擬電壓－1600V，脈沖電壓800V，掃描方式為跳峰掃描，掃描次數為20次，測量方式為模擬加脈沖，重復次數3次。

1.5 待測元素同位素、內標的選擇和標準曲線的配制

表 2 待測元素的質量數、內標元素及標準曲線Table 2 Element isotopes, internal standards and standard curves

ICP-MS的動態線性范圍很寬，可高達9個數量級，各元素的工作曲線用貯備液質量濃度為100mg/L的標準溶液稀釋至0.1mg/L的工作溶液，待測元素質量數選則的原則：按照干擾小、豐度大的原則來選擇同位素的質量數。內標元素的選用可以消除基體干擾和分析信號的漂移，選用與待測元素質量數相近的內標元素，見表2。

2 結果與分析

2.1 實驗條件的考察與篩選

2.1.1 微波功率的確定

本實驗采用的微波消解儀為中壓微波消解儀，對于高能量的植物油脂，稱樣量受到一定的限制，本實驗稱取0.3g樣品，樣量為儀器推薦此類樣品的最大稱樣量，所以需采用較長時間(至少1h)的預消解，以保證微波消解過程的安全性。微波程序設置方面，本實驗采用3步升溫，同時在升溫速率方面比較緩慢，以保證內罐壓力上升較為平緩，通過對最終微波功率實驗比較發現：小于900W時，消解效果差，消解液呈黃色渾濁狀，大于900W時，消解內壓上升過快，有一定的危險性，所以選擇900W的作為終點功率，既可保證消解過程的安全，又能對油茶籽油進行很好地消解。

2.1.2 干擾的消除

ICP-MS法的主要干擾來自于物理干擾、基體干擾和質譜干擾。物理干擾主要是由于樣品溶液黏度大和鹽分含量高而影響溶液的提升量，通過加大樣品溶液稀釋倍數可降低物理干擾，油茶籽油無機鹽分含量較低，采用本方法進行前處理，干擾可忽略不計?；w干擾主要表現在樣品基體檢測過程中對檢測元素信號產生抑制或增強效應，產生短期或長期漂移，通過分別加入與待測元素物理性質、化學性質以及質量數相近的內標元素，可以監測和校正信號的短期和長期漂移，提高儀器的穩定性，改善測定的精密度校正一般樣品的基體影響。質譜干擾主要是同質異位素重疊和多原子粒子的干擾，由于油茶籽油樣品中除了待測元素外，還存在其他元素如Cl，Cl元素與Ar結合生成的ArCl，會嚴重干擾51.94Cr、74.92As這兩種元素的測定，所以采用動能甄別模式碰撞模式來消除ArCl的干擾。

2.1.3 器皿的清洗方式

對于痕量分析，樣品空白的控制至關重要，為了找到合適的清洗方式，本實驗隨機選取一批新的25mL容量瓶，分別采用純水沖洗，泡酸后清洗，超聲清洗，酸煮后清洗4種方式清洗，清洗后拿同一次配制的1%硝酸溶液定容，然后放置24h后上機測定，具體結果見表3(表中信號值為重金屬濃度的響應，響應值越大濃度越大，每個值為5次獨立實驗的平均值)。由表3可知：用酸煮沸的清洗方式所得的信號相應最低，重金屬殘留最少，效果最好，其次是泡酸后清洗，簡單的用超純水清洗效果最差，仍有大量的重金屬殘留，所以本實驗選擇酸煮沸后清洗的方式來清洗器皿，以保證實驗的準確性和穩定性。

表 3 不同清洗方式的器皿空白值(n=5)Table 3 Blank signal using different washing method (n=5)

2.2 方法檢出限、準確度

根據國際理論和化學聯合會(IUPAC)的規定，用公式L=3Sb/S(Sb為空白多次測量的標準偏差，S為方法的靈敏度(即標準曲線的斜率))計算儀器檢出限。方法檢出限計算方法：儀器檢出限的計算結果乘以定容體積，再除以稱樣量。本實驗對空白消解液測定11次，計算出方法的檢出限。為證實本方法的準確度，測定了與油茶籽油同時處理的茶葉標準樣品(GBW10016)和蘋果標準樣品(GBW10019)，從表4可看出，測定的精密度小于10%，方法穩定性較滿意。

表 4 ICP-MS法測定的檢測限、準確度(n=5)Table 4 Limit of detection and accuracy (n=5)

2.3 加標回收率實驗及精密度

表 5 油茶籽油樣加標回收率實驗(n=5)Table 5 Results of recovery test (n=5)

為進一步驗證方法的可靠性，本實驗通過低含量加標和高含量加標進行測試并計算其回收率，結果見表5。5種元素的加標回收率在84%～111%之間，并且其RSD結果均小于8%，由此可見，油茶籽油樣品的基質效應對本方法影響較小，檢測方法穩定可靠。

2.4 實際樣品測定

表 6 樣品測定結果Table 6 Results of sample analysis μg/kg

采用本實驗建立的方法對采自湖南益陽以及浙江衢州的油茶籽毛油和精煉油進行測定，結果見表5。由表5可知，4個油茶籽油樣品中所測定重金屬中Cu含量較其他4種重金屬要高，與已知文獻[13]報道中菜籽油、大豆油和花生油含量水平相當。

3 結 論

實驗結果表明，通過合理的器皿清洗方式控制樣品空白，利用微波消解-電感耦合等離子體質譜測定，能同時測定油茶籽油中5種重金屬元素，該方法精密度高，操作簡便，分析速度快，是一種較好分析方法，利用本法可對其他植物油樣品進行測定。

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