微波消解ICP－MS測定豬肉中9種金屬元素

李愛軍，鄭百芹，龐學良，董李學，張 鑫，周 鑫，湯思凝，項愛麗

（唐山市畜牧水產品質量監測中心，河北唐山063000）

微波消解ICP－MS測定豬肉中9種金屬元素

李愛軍，鄭百芹?，龐學良，董李學，張 鑫，周 鑫，湯思凝，項愛麗

（唐山市畜牧水產品質量監測中心，河北唐山063000）

對采用微波消解ICP－MS測定豬肉中砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅9種金屬元素的含量進行了研究。結果表明，方法測定的線性范圍在0～50 ng／mL，檢出限為1.2～22.5 ng／mL，精密度在0.28%～4.39%之間，豬肉樣品添加回收率為81.5%～112.6%。該方法操作簡便、快速、準確，大大提高了檢測時效。

豬肉；9種金屬元素；微波消解；電感耦合等離子體質譜

隨著經濟社會的發展，環境污染日益顯現，動物源食物的重金屬殘留水平也引起了國際社會的廣泛關注［1］。食品安全國家標準污染物限量［2］中明確規定了豬肉中鉛、鎘、汞、砷、鉻的限量。痕量重金屬檢測方法主要有光譜法和電化學法，近年來，特別是電感耦合等離子體－原子發射法（ICPAES）、等離子體質譜法（ICP－MS）的應用［3］，推動了食品中金屬元素檢測技術的進步。重金屬污染事件頻發［4］。鉛、砷、汞、鎘、銻等有毒重金屬給人體健康帶來嚴重危害［5］；＋2價鎳離子能形成配位化合物［6］；六價鉻有強氧化作用，對人體主要是帶來慢性毒害；銅和鋅作為人體必須的微量元素，對人的健康有重要意義［7］。目前沒有同時測定這9種元素的國家標準，大都是采用原子吸收儀或原子熒光儀對某種單一元素進行測定，成本高，耗時費力。ICP－MS法檢測食品中痕量元素也有一些先天性的不足：對進樣溶液有一定要求（TDS＜0.1%）；對本底的控制較嚴格；去除干擾方面需要一定的經驗。目前開發的標準方法較少［8］。因此，建立這種能同時測定豬肉中砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅等9種金屬元素的方法相當必要。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑 電感耦合等離子體質譜（ICP－MS）：賽默飛世爾科技公司iCAP Q型；德國Berghof公司生產的Speedwave－4微波消解系統、DAP－70型改性聚四氟乙烯罐；中國計量科學研究院的砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻、鋅標準物質溶液，1000 μg／mL；美國Sigma－Aldrich公司生產的優級純70%硝酸；試驗用水為超純水。

1.2 試樣處理 豬肉試樣均質，稱取0.2 g（精確到0.001 g）于改性聚四氟乙烯罐中，加濃硝酸4 mL。再加30%過氧化氫1 mL。靜置90 min，蓋好頂蓋和不銹鋼防爆膜，旋緊消解罐帽，放入微波消解系統中進行消解，消解程序見表1。微波消解后的溶液冷卻至室溫，轉移至10 mL容量瓶中，用水少量多次洗滌罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用；同時作試劑空白。

表1 微波消解程序表

1.3 儀器測定條件 根據各自儀器性能在KED模式下達到最佳狀態。參考條件見表2。

表2 ICP－MS參考條件

2 結果與分析

2.1 微波消解程序的優化 試驗在微波消解儀推薦條件的基礎上對溫度、壓力、功率、升溫時間、保留時間進行了優化，前幾次采取運用帶壓力傳感器的帽發現壓力遠遠低于消解罐限定壓力40 bar，因此免去壓力實時監控階段程序；觀察到在第2個階段溫度為190℃，功率90%，升溫時間為5 min，消解保留時間從17 min消解液開始變清，但是，經測定消解不完全；20 min溶液完全澄清，并可測得準確的結果，因此第2階段選擇消解保留時間為20 min，結果見表3。

表3 微波消解條件的選擇

2.2 同位數選擇及多原子離子干擾 本次測定的元素除砷只有一個質量數外，鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅都有多個同位數。iCAP Q型ICP－MS質譜分析器為四級桿，樣品分析過程中受到同質異位素干擾、氧化物離子干擾、雙電荷離子干擾以及由載氣和水溶液基體中的其他原子構成的復合離子的干擾，因此鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅要選擇適合的同位數。根據常規方法檢測效果不夠明顯，加標樣品檢測值與實際值差距較大，本方法采用待測元素砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅的標準溶液和空白試劑上機測定得到的各個質量數的相關系數和響應值（CPS）。結合可能引起的多原子離子干擾的情況，相關系數好和響應值（CPS）高的質量數為分析選用的最好質量數。表4為多原子離子干擾、相關系數和濃度為10 ng／mL時的響應值（CPS）表。108Cd和114Cd可能受到常見元素Ar，Zn，Sn的干擾，200Hg和207Pb相對202Hg和208Pb相關系數差且響應值低，204Hg和204Pb相互干擾，因此選用 52Cr、60Ni、63Cu、66Zn、75As、111Cd、121Sb、202Hg和208Pb，相對元素比其他同位素來說，相關系數好，響應值高，且運用氦氣碰撞反應可避免Ar、Zn、Na、C、OH等常見元素組成多原子離子的干擾，可用硝酸代替鹽酸作為消解液來減少75ArCl對75As的干擾。

表4 多原子離子干擾、相關系數和濃度為10 ng／mL時的響應值（CPS）表

2.3 基體效應及校正 肉類的化學成分主要包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質和水等［9］。豬肉的消解液中復雜的物質存在基體效應，會對待測元素產生抑制作用，致使直接法測定的值產生偏移，而內標法對基體效應具有補償作用，In元素居于質量數的中間部分，而且在樣品中的含量極低，98.5%電離，不受同量異位素重疊干擾，具有一個豐度很高的主同位素（115In＝95.7%）。本實驗選用50.0 ng／mL的In元素為內標，根據實測內標響應值與預期內標響應值的比值來校正砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅的響應值，可以提高測定結果的準確性和精密度。

2.4 檢出限和精密度 先對儀器的工作參數進行優化和質量校正，在儀器工作條件下測定標準溶液系列，繪制標準曲線，各元素的濃度在50.0 ng／mL以內與響應值呈線性關系。平行測定空白溶液11次，各元素檢出限（3倍信噪比）和精密度結果見表5。

2.5 回收率試驗 按1.2項的步驟稱取豬肉樣品，分別添加 100 ng／g和 200 ng／g的砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅混合標液于已稱好的樣品中，每濃度2個重復，按照本方法進行測定（表6）。

表5 各元素檢出限和精密度 （n＝11）

表6 回收率測定結果表 （n＝11）

3 小結

本實驗方法通過運用微波消解ICP－MS法對豬肉中砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅、汞、銻和鋅等9種元素含量進行了測定，是對ICP－MS法檢測食品方法的開發和優化，大大節省了檢測成本，提高了檢測時效。ICP－MS檢出限低、靈敏度高、相對誤差較小，微波消解法前處理方式較傳統方法，操作簡單、快捷、回收率好。通過優化微波消解程序來保證消解液澄清、運用氦氣碰撞反應可避免常見元素組成多原子離子的干擾、用硝酸代替鹽酸作為消解液來減少75ArCl對75As的干擾、采用50.0 ng／mL的In元素作為內標來校正基體效應等方法解決了這9種元素之間存在干擾不能同時測定的瓶頸問題。

［1］劉文博.動物源食物中有害重金屬殘留分析測定方法的研究［D］.北京：北京化工大學，2011.

［2］2762－2012食品安全國家標準食品中污染物限量［S］.

［3］王 磊，賈 方，徐 倩.食品中痕量重金屬檢測的研究進展［J］.電子測試，2014，（9）：146－147.

［4］葉鐵橋.重金屬污染事件頻發［N］.中國青年報，2012－2－1（7）.

［5］王 豫.淺談食品中重金屬對人體的危害及預防［J］.青海農技推廣，2010，（4）：43－46.

［6］曾泳淮.儀器分析［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［7］楊偉芳，胡 煒，吳素芳，等.肺癌術后患者血清銅鋅及其比值測定的臨床意義［J］.現代中西醫結合雜志，2010，（8）：43.

［8］史潛玉，劉 立，柯潤輝，等.ICP－MS在食品質量安全領域應用研究進展［J］.食品與發酵工業，2012，38（12）：118－123.

［9］肉類化學成分.［J／OL］http：／／wiki.cnki.com.cn／HotWord／279241.htm.

（編 輯：侯向輝）

Determination of 9 Kinds of Metal Elements in Pork Muscle by Microwave Digestion and ICP－MS

LI Ai－jun，ZHENG Bai－qin?，PANG Xue－liang，DONG Li－xue，ZHANG Xin，ZHOU Xin，TANG Si－ning，XIANG Ai－li
（Tangshan Livestock and Aquatic Products Quality Monitoring Center，Hebei Tangshan，063000，China）

In this paper，we introduced the determination of 9 kinds of metal elements，arsenic，cadmium，lead，nickel，chromium，copper，mercury，antimony and zinc in pork muscle，by microwave digestion and ICP－MS.The linear range of standard curve was from 0 to 50 ng／mL，the detection limit was within the range of 1.2～22.5 ng／mL，and the precision of the method was 0.28%～4.39%.All the recovery rates in meat were between 81.5%and 112.6%.The method we used in this paper was simple，rapid and accurate，which may greatly improve the detection time and efficiency.

pork muscle；9 kinds of metal elements；microwave digestion；ICP－MS

2015－01－20

A

1002－1280（2015）04－0042－04

TS252.7

李愛軍，高級畜牧師，從事畜產品檢驗工作。

鄭百芹。E－mail：waslzb＠126.com