牛奶中重金屬汞與砷檢測方法的改進與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞

（北京市飼料監察所）

牛奶中重金屬汞與砷檢測方法的改進與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞

（北京市飼料監察所）

目前原子熒光、電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）檢測方法已經廣泛應用在食品安全檢測領域，但是在實際檢測工作中仍存在不足之處。針對牛奶中重金屬汞與砷的檢測方法進行了改進，從基體改進劑與標準曲線的濃度范圍進行討論，建議在國家標準GB 5009.17-2014《食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定》中增加ICP-MS法，建議在GB 5009.11-2014《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》第二法——氫化物發生原子熒光光譜法的前處理方法中增加微波消解法。

牛奶；汞；砷；檢測；改進

乳制品安全受到國家與社會的廣泛關注，牛奶中重金屬含量是否超標也越來越受到重視，目前原子吸收、原子熒光、ICP-MS檢測方法已經廣泛地應用在食品安全檢測領域，但在實際檢測工作中還有一些不太適宜之處，對于檢測體系與監督管理體系的建設都是不利的。因此，本文結合食品安全指標限量標準與食品中重金屬元素汞與砷的檢測標準，并在具備充足的實際工作經驗的基礎上，對牛奶中重金屬元素汞與砷的檢測標準進行適當的改進，改進后的檢測方法能夠結合實際工作需求更為準確有效地測定牛奶中重金屬汞與砷元素的含量。

1 試驗方法

1.1 方法原理

1.1.1 汞元素

（1）原子熒光法

樣品經酸加熱消解后，其中的汞被酸性介質硼氫化鈉還原成原子態汞，同載氣（氬氣）帶入原子化器中，在汞空心陰極燈照射下，基態汞原子被激發至高能態，再由高能態回到基態時，發射出特定波長的熒光，其熒光強度與汞含量成正比，與標準系列溶液比較定量。

（2） ICP-MS法

樣品經微波消解后，溶液經霧化由載氣（高純氬氣）送入ICPMS炬管中，經過蒸發、解離、原子化和離子化等過程，轉化為帶電荷的離子，經離子采集系統進入質譜儀，質譜儀根據質荷比進行分離。對于一定的質荷比，質譜信號強度與進入質譜儀的離子數成正比，即樣品濃度與質譜信號強度成正比。通過測量質譜的信號強度對樣品溶液中的汞元素進行測定。

1.1.2 砷元素

以原子熒光法測定砷：樣品經微波消解后，加入硫脲使五價砷預還原為三價砷，再加入硼氫化鈉使其還原成砷化氫，由載氣（氬氣）載入石英原子化器中分解為原子態砷，在高強度砷空心陰極燈的發射光激發下產生原子熒光，其熒光強度在固定條件下與被測溶液中的砷濃度成正比，與標準系列比較定量。

1.2 試驗試劑

本試驗所有用水均符合GB/ T6682-2008《分析實驗室用水規格和試驗方法》中規定的一級水要求。硝酸（光譜純）；過氧化氫（光譜純）；硼氫化鈉（優級純）；硫脲（優級純）；抗壞血酸（優級純）。

1.2.1 汞標準溶液

汞標準儲備溶液（1 000 μg/mL）：國家標準物質中心提供。

汞標準工作曲線溶液：分多步逐級稀釋，準確移取1 000 μg/mL汞標準儲備溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于10 μg/mL；準確移取10 μg/mL鉻標準溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于100 ng/mL；準確移取100 ng/mL鉻標準溶液10 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于10 ng/mL。準確移取10 ng/mL汞標液0、0.1、0.5、1、5、10 mL，置于100 mL容量瓶中，以原子熒光法檢測時用10%的硝酸溶液分別定容，以ICP-MS檢測時用3%的硝酸溶液定容，此標準系列濃度為0、0.01、0.05、0.10、0.05、1.00 ng/mL。

1.2.2 砷測定試劑

砷標準儲備溶液（1 000 μg/ mL）：國家標準物質中心提供。

砷標準曲線工作溶液：分多步逐級稀釋，準確移取1 000 μg/mL砷標準儲備溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于10 μg/mL；準確移取10 μg/mL砷標準溶液1.0 mL，用一級水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當于100 ng/mL；準確移取100 ng/mL砷標準溶液0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 mL，分別置于100 mL容量瓶中，先加入硫脲溶液5.0 mL，再加入鹽酸溶液5.0 mL，用一級水分別定容，此標準系列濃度相當于0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 ng/mL。

1.3 試驗設備

電子天平（0.0001 g），微波消解儀（可控溫），趕酸儀，原子熒光分光光度計，電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）。

2 分析步驟

2.1 汞元素分析

測汞元素時，為避免汞元素的揮發，一般不做趕酸處理，冷卻至室溫后直接定容至50 mL容量瓶中，此時樣品溶液中硝酸的最終濃度為10%，符合GB 5009.17-2014《食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定》中標準曲線以10%的硝酸定容，樣品溶液與曲線溶液硝酸濃度相同。微波消解程序見表1。

2.2 砷元素分析

測砷元素時，同樣采用的是微波消解法，準確稱取牛奶樣品2 g，置于55 mL的微波消解管中，加入硝酸5 mL，充分搖勻，加入雙氧水2 mL，再次充分搖勻，這時需要注意至少靜置4 h。升溫程序，采用4 步階梯升溫，第一步5 min升至100 ℃，保持10 min。第二步5 min，升至120 ℃，保持10 min。第三步5 min升溫至150 ℃，保持10 min。第四步5 min升溫至170 ℃，保持30 min。微波消解后樣品需要趕酸，溫度為120 ℃，約需2 h左右，最終以樣品溶液剩至2～3 mL為準。用一級水定容至25 mL容量瓶中，上機測定。

3 結果與討論

3.1 標準曲線的繪制與選擇

3.1.1 汞元素

GB 5009.17-2014《食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定》中規定，用第一法原子熒光光譜分析法測定牛奶中汞元素時，標準曲線范圍為：0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、2.5 ng/mL。但這個濃度范圍的曲線在實際檢測工作中并不實用，具體原因在于：GB 2762-2012《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中規定汞在牛奶中的安全限量值為0.01 mg/kg，所以對汞元素測定時，標準曲線范圍建議為：0、0.01、0.05、0.10、0.50、1.00 ng/mL。以汞元素在牛奶中的安全限量值為0.01 mg/kg計算，稱取2 g樣品定容至50 mL，其樣品溶液最終濃度為0.4 ng/mL，靠近曲線中間點。

3.1.2 砷元素

對于砷元素的測定，GB5009.11-2014《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》中第二法——氫化物發生原子熒光光譜法，標準曲線濃度范圍為：0、4.0、10.0、20.0、60.0、120.0 ng/ mL，建議將砷元素曲線范圍改進為：0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 ng/mL。砷在牛奶中的安全限量值為0.1 mg/kg，以稱取2 g樣品，定容至25 mL計算，其樣品溶液最終濃度為8 ng/mL，此時，樣品溶液濃度落在曲線中間位置，檢測效果也更為理想。

表1 微波消解程序

3.2 儀器參數的設置

3.2.1 原子熒光LC-AFS6500

原子化器高度10 mm，光斑中線，以1.0 ng/mL汞標液調節IF值4 000～5 000；

燈電壓280 v，燈電流40 mA，讀數時間16 s，延遲時間1 s；

原子化器溫度800 ℃；

載氣流量400 mL/min，屏蔽氣流量900 mL/min。

3.2.2 ICP-MS

霧化器類型為自吸式，霧化器流速為0.4 mL/min，霧室溫度為2～3 ℃；

氬氣壓力為0.4 bar，冷卻管氬氣流量為14 mL/min，輔助管氬氣流量為0.7 mL/min；

真空泵：＜2 mbar；

等離子體：KED模式；

采樣錐：鎳銅合金；

質譜調諧液：鋇、鉍、鈰、鈷、銦、鋰；

調諧液濃度：1.0 ng/mL；

校正：內標校正，內標元素為鉍、銦、鋰；

酸濃度：2%鹽酸。

4 經驗交流

4.1 汞元素為易揮發元素，不建議使用干灰化法，硼氫化鈉溶液濃度建議采用14 g/L，并需要溶解在堿性溶液中。

4.2 在使用原子熒光檢測時，空白試劑已經在儀器檢測時自動減除。

5 提出建議

5.1 汞元素

建議在GB 5009.17-2014《食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定》增加ICP-MS法。現在ICP-MS儀器已經廣泛應用在各個行業的檢測領域，具有檢測靈敏度更高、檢出限更低、線性范圍更寬、檢測時間更短等優點。汞元素測定時添加3 個濃度梯度，分別為0.01 mg/kg、0.03 mg/kg、0.10 mg/kg，以原子熒光法測得回收率范圍為68.0%～86.0%，以ICP-MS法測得回收率范圍為71.0%～91.0%，平均回收率約提高4.0%（表2、表3）。

表2 牛奶中汞原子熒光法回收率

表3 牛奶中汞ICP-MS法回收率

表4 牛奶中砷濕消化法回收率

表5 牛奶中砷微波消解法回收率

5.2 砷元素

建議在GB 5009.11-2014《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》第二法——氫化物發生原子熒光光譜法的前處理方法中增加微波消解法。微波消解法具有用時短，一次處理多批次樣品，用酸量少，減少對環境的污染，樣品在處理階段幾乎沒有損失等優點。先期做過兩種前處理方法的對比試驗，砷元素測定時添加3 個濃度梯度，分別為0.04 mg/kg、0.10 mg/kg、0.25 mg/kg，以濕消化法測得回收率范圍為72.7%～84.3%，以微波消解法測得回收率范圍為78.7%～91.3%，回收率平均約提高5.0%（表4、表5）。C

2017-02-24）

賈濤（1981-），北京市飼料監察所高級畜牧師，理化檢驗室檢驗員，質量監督員，從事飼料與生乳檢測、調研及質量監督工作。