微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定蟹味菇中12種微量元素

郭萬加，楊趙偉，馬珊珊，武孝麗，杜順豐

0 引言

蟹味菇[Hypsizygus marmoreus（pk） Sing.]是北溫帶一種優良的珍稀美味食用菌，其菌蓋表面白色至灰褐色，中央常有深色的大理石花紋，菌褶近白色，與菌柄圓彎生，密集至稍稀。蟹味菇形態美觀，肉質脆嫩、口感頗佳，含多種生物活性成分[1]，可以進行工廠化穩定栽培[2]，具有被深加工的潛質，在我國已大量栽培。利用先進的電感耦合等離子體質譜技術可以同時對食用菌中多種微量元素進行分析[3]，試驗擬建立微波消解-電感耦合等離子體質譜測定蟹味菇中的多種微量元素的方法，分析蟹味菇中微量元素的含量，為蟹味菇進一步開發和利用提供有效的分析方法和科學的依據。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

ICAP RQ型電感耦合等離子體質譜，賽默飛世爾科技（中國）有限公司產品；ASX-560型自動進樣器，TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIES產品；CP214型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司產品；WX-4000型微波消解儀，上海屹堯儀器科技發展有限公司產品；SB-5200DT型超聲波清洗器，寧波新芝生物科技股份有限公司產品。

Synergy型超純水系統，Millipore公司提供；硝酸（BV-Ⅲ），北京化學試劑研究所提供；過氧化氫（AR），天津市科密歐化學試劑有限公司提供；調諧液 （Ba，Bi，Ce，Co，In，Li，U，1.0 μg/L），賽默飛世爾科技（中國）有限公司提供；鈧、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、砷、硒、金、鎘、銦、錫、汞、鉛、鉍單元素標準儲備液（1 000 μg/mL），國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供；試驗中混合標準溶液由各單元素標準儲備液逐級稀釋而得，稀釋液為5%硝酸溶液。

1.2 樣品前處理方法

蟹味菇由河北豐科生物科技股份有限公司提供，稱取均質后的樣品0.5 g（精確到0.1 mg），將稱取的樣品置于消解罐內，加入硝酸5.00 mL，靜置過夜，加入過氧化氫1.00 mL，密封消解罐，連接好溫度和壓力檢測器，開機預熱5 min并運行正常，設置4階段的梯度升溫消解程序，程序如下：①溫度90℃，壓力10 atm，維持2 min；②溫度130℃，壓力15 atm，維持2 min；③溫度160℃，壓力25 atm，維持2 min；④溫度180℃，壓力30 atm，維持20 min。消解程序執行結束后待消解罐溫度低于80℃放出氣體，用純水把消解罐蓋子上的液體沖洗到消解罐內，將消解罐置于超聲波清洗器內超聲處理5 min。用純水多次沖洗消解罐并定容于50 mL容量瓶中，即為試樣溶液，所得試樣溶液清澈透明。同時制備試樣的空白溶液。

1.3 結果計算和數據處理

蟹味菇中微量元素的含量采用下式計算：

式中：X——試樣中待測元素含量，mg/kg；

ρ——試樣溶液中被測元素質量濃度，μg/L；

V——試樣消化液定容體積，mL；

f——試樣稀釋倍數；

m——試樣稱取質量，g。

使用Excel 2013進行數據統計和分析，元素含量均以濕質量mg/kg計。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理方法

樣品前處理效果是影響樣品分析結果的重要因素，微波消解技術是現代分析技術發展的結果，很好地解決了干灰化法和濕法消解等傳統預處理中存在的時間長、揮發性元素損失嚴重等問題，可以有效提高分析結果的準確度和精確度[4]。使用微波消解作為蟹味菇的前處理方法，硝酸的用量少、耗時短、人為干預少，有效保證試驗員的安全。試驗稱取0.5 g樣品，使用5.00 mL硝酸與1.00 mL過氧化氫混合溶液消解，樣品完全消解。消解液經超聲處理可以排出消解過程中產生的氣體，不會造成揮發性元素的損失，定容后得到的樣品消解溶液清澈透明，總溶解固形物＜2%，適用于ICP-MS分析。

2.2 儀器工作條件的優化和干擾校正

ICP-MS在定量分析時存在質譜干擾和非質譜干擾，質譜干擾包括多原子離子干擾、同量異位素干擾、難熔氧化物干擾和雙電荷離子干擾，非質譜干擾包括抑制或增強型干擾和高鹽溶液引起的物理效應[5]。試驗使用調諧液優化儀器條件的方法來降低質譜干擾，在STD模式下經過質量校正和自動調諧，使得調諧液中7Li，59Co，115In，238U的計數分別不低于 7.9×104，1.3×105，2.9×105，4.2×105cps，難熔氧化物產率的指示值140Ce·160/140Ce為1.7%，雙電荷產率的指示值137Ba++/137Ba為2.0%，ICP-MS在氦氣碰撞模式（KED） 下運行30min后，多原子離子產率指示值59Co/35Cl·16O為20，最終優化得到的儀器條件。試驗采用在線內標的方法監測和校正基體效應，減少非質譜干擾，55Mn，52Cr的內標為45Sc，59Co，60Ni，63Cu，66Zn，75As，77Se 的內標為72Ge，111Cd，118Sn的內標為115In，202Hg，208Pb的內標為209Bi，內標元素的質量濃度均為50 μg/L。標準溶液中含100 μg/L的金元素作為汞元素的穩定劑，以去除汞元素的記憶效應。

ICP-MS工作條件見表1。

表1 ICP-MS工作條件

2.3 線性關系分析以及方法檢出限

按照儀器優化后的工作條件在KED模式下運行30 min，儀器穩定后，對各標準溶液進行測定，得到各元素線性回歸方程和相關系數。取10次平行測定試劑空白溶液的結果和3次平行測定一定質量濃度各元素標準溶液的結果，按下式計算該方法的檢出限[6]。各元素在線性范圍內相關系數良好，方法檢出限低。

式中：σ——試劑空白的標準偏差；

S——一定質量濃度各元素標準溶液的信號強度 （CPS，Counts per second）；

B——試劑空白的CPS；

C——各元素標準溶液的質量濃度，μg/L。

各元素線性范圍內回歸方程、相關系數和方法檢出限見表2。

表2 各元素線性范圍內回歸方程、相關系數和方法檢出限

2.4 方法的準確度和精確度

同一樣品連續測定6次，計算此方法的相對標準偏差（RSD）；稱取蟹味菇樣品，加入測定元素相應的標準溶液，按照上述試驗方法進行加標回收試驗。

方法的準確度和精確度見表3。

表3 方法的準確度和精確度

由表3可知，加標回收率在90.0%～110.0%，RSD均小于5%，準確度和精確度良好，該方法適用于蟹味菇中微量元素的分析。

2.5 蟹味菇中微量元素分析

按照試驗方法，對河北豐科生物科技股份有限公司提供提供的11份蟹味菇進行13種微量元素的測定。

蟹味菇中微量元素含量見表4。

表4 蟹味菇中微量元素含量 /mg·kg-1

由表4可知，蟹味菇中Cu，Zn，Mn，Se等微量元素含量豐富，具有很高的營養價值；Pb，Cd，Hg，As等微量元素的含量低于我國食品中污染物限量要求[7]；Co，Ni，Sn等微量元素的含量很低，表明河北豐科生物科技股份有限公司的環境控制嚴格，蟹味菇對Pb，Cd，Hg，As，Co，Ni，Sn等微量元素無明顯的富集能力[8]，食用安全。

3 結論

使用微波消解作為蟹味菇的前處理方法，硝酸的用量少、耗時短、人為干預少，有效保證試驗員的安全。ICP-MS測量時使用了KED模式和在線內標，對方法檢出限、準確度、精確度的考查結果顯示，該方法前處理得當，檢出限低，準確度和精確度高，適用于測定蟹味菇中微量元素的含量。

試驗測定蟹味菇中13中微量元素的含量，結果顯示蟹味菇中Cu，Zn，Mn，Se等微量元素含量豐富，具有很高的營養價值；Pb，Cd，Hg，As等微量元素的含量低于我國食品中污染物限量要求；Co，Ni，Sn等微量元素的含量很低，蟹味菇食用安全。綜上，蟹味菇是一種營養豐富，安全健康的食材。