ICP-MS測定沙蔥中5種重金屬元素

于穎

（遼東學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，遼寧丹東118003）

ICP-MS測定沙蔥中5種重金屬元素

于穎

（遼東學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，遼寧丹東118003）

建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時測定沙蔥樣品中鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）和鎳（Ni）、銅（Cu）含量的方法。樣品加HNO3和H2O2后采用微波消解進行預(yù)處理，探索了微波消解樣品的實驗條件，并對ICP-MS工作參數(shù)進行優(yōu)化和選擇。結(jié)果表明：該方法測定沙蔥中5種元素的線性關(guān)系良好（r=0.999 7～0.999 9），方法檢出限為0.001 5 μg/L～0.010 1 μg/L，重復(fù)性實驗的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%～3.4%，回收率為97.85%～100.09%。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法；微波消解；沙蔥；重金屬元素

沙蔥，又名蒙古蔥（Allium mongolicum regel）屬百合科，多年生草本植物。分布于內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、遼寧等省區(qū)[1]。不僅具有消炎、清火、祛濕、滋補養(yǎng)顏的功效，還具有降血壓、降血脂、開胃消食、治便秘、健腎益智，預(yù)防老年癡呆之特殊功效，是美食中的極品，被譽為“菜中靈芝”。開發(fā)沙蔥資源不僅有極高經(jīng)濟價值和生態(tài)價值，還能帶來巨大的社會效益[2-3]。雖然沙蔥中富含人體必需的K、Se、Mg、Ca、Fe等多種微量元素，但同時也含有Pb、Cu、Cd等毒性較大的重金屬元素[4-5]。在人體內(nèi)蓄積至一定量時可引起免疫系統(tǒng)障礙和多種功能損害，并影響人體的新陳代謝及正常的生理功能[6-7]。目前，測定沙蔥中重金屬元素的方法主要有原子吸收光譜法、原子熒光法、分光光度法和電化學(xué)分析法。但這些方法操作步驟較為繁瑣、分析周期長，引起誤差的因素也較多，不能滿足多種金屬元素的同時測定。近年來，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）在無機元素的痕量分析上得到迅速發(fā)展，其克服了傳統(tǒng)方法的大多缺點，可測定的元素涵蓋了元素周期表中的絕大部分。具有較高的靈敏度，干擾小，樣品制備和進樣技術(shù)簡單、質(zhì)量掃描速度快、運行周期短、動態(tài)范圍寬、多種元素測定等優(yōu)點，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的痕量無機多元素分析技術(shù)[8-11]。利用ICP-MS法對沙蔥中的重金屬元素進行分析，尚未見相關(guān)文獻報道。本試驗探討一種用微波消解進行樣品前處理，采用ICP-MS法同時測定沙蔥中鉛、鎘、鉻、鎳、銅元素含量，實現(xiàn)了沙蔥中多種重金屬元素的快速準(zhǔn)確分析，獲得了滿意的結(jié)果。對于制定沙蔥的重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)，保障其食用安全性提供參考，具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7500ce型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國Agilent公司；ELAN DRCe ICP-MS儀：美國Perkin Elmer公司；Mars-xp型微波消解儀：美國CEM公司；CP225D電子天平：德國Sartorius公司。

沙蔥：市售；過氧化氫、鹽酸、硝酸均為優(yōu)級純；試驗用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

微波消解條件：起始溫度為室溫，10 min升溫至150℃，保持15 min；再25 min升溫至180℃，保持30 min。

ICP-MS條件：射頻功率1 300 W，載氣流量為1 L/min，輔助氣流量為0.8 L/min，霧化氣流量為0.5 L/ min，樣品提升量0.2 L/min，蠕動泵：0.30 r/s，采樣深度為8 mm；測量時間為10 s。

1.3 溶液配制

對照品貯備液的制備：鎳、銅、鎘、鉻、鉛元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（均為1 000 μg/L，中國計量科學(xué)研究院）。Pb、Ni、Cu、Cr、Cd標(biāo)準(zhǔn)混合溶液：量取一定體積的上述標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，用硝酸（5+95）溶液分別稀釋為0、5、10、20、50、100 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.4 測試方法

將試樣于干燥箱中烘干，粉碎至0.4 mm。稱取0.500 0 g樣品（精確到0.000 1 g）于微波消解罐中，加入5 mL硝酸和3 mL過氧化氫，加蓋放置1 h，旋緊罐蓋，按1.2儀器工作條件進行微波消解。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將消解罐放在超聲水浴箱中，于100℃加熱或超聲脫氣5 min，趕去棕色氣體，取出消解內(nèi)罐，將消化液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，并定容至刻度，混勻備用；同時做試劑空白試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方法和消解酸的選擇

目前常用的樣品前處理方法有干法消化、濕法消解以及微波消解。干法消化基體效應(yīng)高，樣品回收率低，且由于溫度過高，易造成易揮發(fā)重金屬元素的損失。濕法消解費時、耗力，且由于需要用到強氧化性酸作消解試劑，容易對操作者造成危險且污染環(huán)境，同時其需要敞口進行，也容易造成易揮發(fā)重金屬元素的損失。微波消解是近些年來發(fā)展起來的一種快速、高效的樣品前處理方法。其利用微波輻射的“內(nèi)加熱”作用，能夠加快消解的速度，最大限度的發(fā)揮酸的作用，減少干擾，提高效率。且微波消解是在密閉容器中進行的，可確保樣品快速完全消解，操作簡單，分析成本低，基本避免了樣品污染和元素損失，空白值低，準(zhǔn)確度高，適合大批量處理樣品。因此，本試驗選擇微波消解對樣品進行前處理[12]。

消解體系的選擇試驗考察了硫酸、磷酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸、硝酸、硝酸-過氧化氫等消解體系對測定的影響，結(jié)果表明：用過多的硫酸、高氯酸、氫氟酸對引入的基體干擾，磷酸和硫酸的粘滯性容易造成氫化物反應(yīng)不充分，加重氣相干擾導(dǎo)致原子化效率降低，信號減弱，甚至有可能檢測不到信號。氫氟酸對儀器的石英霧化器和石英炬管也有一定的腐蝕，高氯酸分解產(chǎn)生的壓力對密閉的罐可能會造成安全隱患，其所含的氯元素引起的多原子離子對測定元素有干擾作用，影響檢測的準(zhǔn)確性[13]。用鹽酸消解樣品，白煙過多，并且溶液中存在不溶物。硝酸密度小、揮發(fā)性強，可以將樣品中的痕量元素釋放出來，形成易溶解的硝酸鹽，并且硝酸還是良好的微波吸收體，但單獨采用硝酸消解時發(fā)現(xiàn)樣品消解不徹底，在消解液中殘存有少量殘渣，在雙氧水作催化劑的作用下，能加速分解樣品中的有機物，樣品消解完全。所以采用HNO3-H2O2混合酸較為合適[14-15]。

2.2 分析線波長的選擇

試驗中對每個測定元素選取2～3條譜線進行測定。考慮分析強度、干擾情況及穩(wěn)定性，選用無其它元素光譜干擾的、同時檢出限能滿足要求的譜線作為分析線。試驗選擇各元素的分析線波長：Pb 220.353 nm、Cd 228.802nm、Cu324.754nm、Ni221.647nm、Cr283.563nm。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

在儀器工作條件下進行測定，測得Pb、Ni、Cu、Cr、Cd 5種重金屬元素的工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999 7。連續(xù)11次對樣品空白溶液進行測定，根據(jù)D.L=3S/N的計量方法，求得鎳、鉛、鎘、鉻、銅5種元素的方法檢出限見表1。

2.4 精密度試驗

取按“1.4”方法處理的待測樣品，在“1.2”的儀器條件下，測定樣品中5種重金屬元素的含量，再將5種重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入待測樣品中，按試驗方法測定，計算加標(biāo)回收率。對同一樣品平行測定5次，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。測定結(jié)果、回收率及標(biāo)準(zhǔn)偏差見表2。其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均低于3.4%，表明方法的重現(xiàn)性良好。

表1 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Table 1 Linear regression equation,correlation coefficient and detection limit

表2 樣品的測定結(jié)果及加標(biāo)回收率（n=5）Table 2 The results of sample and recovery（n=5）

2.5 不同地區(qū)沙蔥中重金屬元素含量分析

用建立的試驗方法和國標(biāo)方法（GB 5009.12-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測定》；GB/T 5009.13-2003食品中銅的測定；GB 5009.15-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鎘的測定》；GB/T 5009.123-2003食品中鉻的測定；GB/T 5009.138-2003食品中鎳的測定）對不同地區(qū)沙蔥樣品進行對照分析，其結(jié)果列于表3。

表3 本法與國標(biāo)法測定結(jié)果對比Table 3 Comparison between the results obtained by the proposed method and those obtained by GB method mg/kg

由表3可以看出，本法與國標(biāo)法檢測結(jié)果相吻合，均在國家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，表明本方法的準(zhǔn)確度良好。

3 結(jié)論

本試驗建立了微波消解—電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定沙蔥中鉛、鎳、鉻、鎘和銅5種重金屬元素的方法，采用微波消解法作為樣品的前處理方法，消解速度快，試劑用量少，消解完全，省時省力，與其他方法相比，減少了酸的使用量，對人體和環(huán)境的危害小。電感耦合等離子體質(zhì)譜法能同時測定沙蔥中多種重金屬元素，是一種簡單、快速、有效的分析方法。可以掌握沙蔥中重金屬元素的潛在危害，易于推廣，也為食品檢測提供了參考。

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Determination of 5 Kinds of Heavy Metals in Allium mongolicum regel by ICP-MS

YU Ying
（School of Chemical Engineering，Eastern Liaoning University，Dandong 118003，Liaoning，China）

The method of simultaneous determination of 5 heavy metals（Ni，Pb，Cd，Cr，Cu）in Allium mongolicum regel by inductively coupled plasma mass spectroscopy（ICP-MS）was studied.The sample of Allium mongolicum regel after added into HNO3and H2O2was pre-processed by means of microwave dissolving technique.The experimental conditions of the microwave digestion sample were researched and the experimental parameters of ICP-MS were discussed and optimized.The results showed that the determined method of the simultaneous determination of 5 heavy metals in Allium mongolicum regel had good linear relationship（r=0.999 7-0.999 9），the detection limit of the method was 0.0015 μg/L-0.010 1 μg/L，the relative standard derivation of the developed method was 1.3%-3.4%，its mean recovery was 97.85%-100.09%，the measured value of the standard matter in agreement with the standard value.

inductively coupled plasma mass spectroscopy；microwave dissolving；Allium mongolicum regel；heavy metals

2016-11-28

于穎（1971—），女（漢），高級實驗師，本科，研究方向：食品微量元素檢測。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.030