電感耦合等離子體質譜法測定低聚異麥芽糖中微量元素的優勢*

歐少沛 李海燕 郭 峰 周春海 陳文鋒 徐正康 羅建勇

（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州 510280）

低聚異麥芽糖（Isomalto-oligosaccharide，IMO）又稱支叉麥芽低聚糖，是以淀粉或淀粉質為原料，經酶法轉化、精制、濃縮等工藝制得的一種淀粉糖產品，還被稱為異麥芽寡糖、異麥芽低聚糖。低聚異麥芽糖是由幾個α-1，6糖苷鍵結合，約2～5個葡萄糖組成的一類低聚糖。由葡萄糖基轉移酶與β-淀粉酶合并使用生產的異低聚糖，含有異麥芽糖（IG2）、潘糖（P）及異麥芽三糖（IG3）等成分。目前在市場上低聚異麥芽糖作為一種功能性低聚糖，能維持腸道生態平衡，促進人體健康的功能，這是因為低聚異麥芽糖具有難消化性及可選擇性增殖雙歧桿菌及乳酸桿菌。IMO按照產品形態分為低聚異麥芽糖和低聚異麥芽糖粉；按照含量分為IMO-50型和IMO-90型產品。在食品加工生產、飼料加工及保健品生產中IMO被廣泛用作甜味劑、風味劑、充填劑及飼料添加劑等。低聚異麥芽糖的甜度是蔗糖的40%～50%且甜味柔和，在食品口感方面優越；黏度較低，在食品加工過程中流動性好，便于食品加工；耐酸性和耐熱性能較強，不易被分解；熱量低，含量僅為蔗糖的1/6，對血糖血脂升高影響很小；具有良好的保濕性和難發酵性，可在食品中發揮其各種生理功能和特性作用。IMO具有獨特的保健功能，可以使雙歧桿菌增值，對抗齲齒有一定作用。IMO在保健飲料中起到補充人體糖分、無機鹽和維生素，以及調節心率，消除疲勞，增強耐力等作用。

IMO中含有豐富的微量元素，這些元素是組成人體內部組織的重要成分，還作為人體內酶系統活化劑和輔助因子，起到調節人體生理機能的作用。測定微量元素的方法很多，有分光光度計比色法、極譜法、電化學分析和原子發射光譜法、火焰原子吸收光譜法等，比較常用的有火焰原子吸收光譜法，該方法是將待測物轉化為原子形態的金屬元素和非金屬元素，利用和待測元素一致的特征波長的光源將原子從基態激發到更高的能量級，對具有特征譜線的吸光強度與樣品中待測元素濃度對比來進行定量分析的方法。電感耦合等離子體質譜（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICPMS）是一種無機元素分析技術，是近十幾年發展最快的微量元素分析技術之一，能分析元素周期表上大部分元素。ICP-MS具有樣品需求量少、多元素同時分析、動態范圍寬、干擾少且易于消除、準確度高、精密度好、操作簡單等特點，應用領域十分廣泛，能分析不同類型的樣品。電感耦合等離子體質譜儀是通過離子傳輸透鏡使用動能歧視等方法消除分子離子干擾的原理，先將分析樣品進行消解處理并配制成一定濃度的溶液，樣品溶液由蠕動泵進入霧化器，在氬氣作用下霧化成細小的氣溶膠霧滴，在氬氣作用下微小的液滴進入到等離子體中，再一次被原子化、離子化并形成離子，離子化后離子通過截取錐進入離子透鏡和質譜檢測系統，質譜儀在特定電壓下特定的質荷比離子被分離，目標離子通過四級桿出口進入檢測器其余離子被真空系統抽走，由元素質譜峰強度測定樣品中含有元素的含量。通過采用快速、高效的密閉微波消解技術進行樣品前處理，用ICP-MS 法同時測定IMO中20種元素，優化了IMO分解后的干擾問題，將待測元素檢出限明顯降低。該法具有檢出限低、精密度較高、樣品前處理時間短、基體效應小、動態范圍寬和多元素同時測定等優點，對比其他檢測方法優勢明顯。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

ICP-MS7700e質譜儀，美國安捷倫科技有限公司；ETHOS UP微波消解儀，意大利邁爾斯通科技有限公司；VB24Plus智能樣品處理器，英國萊伯泰科科技有限公司；超純水儀，美國Millipore公司；10100 μL移液器，德國 BRAND公司；1-10 μL移液器，美國賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 材料與試劑

材料：IMO-50型低聚異麥芽糖漿、IMO-90型低聚異麥芽糖漿，廣州雙橋股份有限公司生產。

試劑：Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Se、Sr、V、Zn共20種元素混標溶液（10 μg/mL），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸，超級純，蘇州晶瑞公司；H2O2，優級純，德國默克科技有限公司；超純水，電阻率≥18.2 MΩμcm。

器材：所有器皿均用20%HNO3浸泡24 h后，用超純水沖洗3次，備用。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液的配制

用5%的硝酸溶液將標準溶液依次稀釋成梯度質量濃度，分別為 5 μg/L、10 μg/L、15 μg/L、20 μg/L、25 μg/L，搖勻待用。

1.3.2 樣品前處理

選取IMO-50和IMO-902種低聚異麥芽糖漿各5個樣品，分別稱取樣品0.5 g，精確到0.0001 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入7 mL硝酸和1 mL雙氧水，鎖蓋并置于設定程序升溫的微波消解儀內消解。將消解完全的樣品移至樣品處理器中趕酸。

1.3.3 樣品分析

將趕酸后剩余的少量樣品用5%硝酸溶液轉移清洗干凈的容量瓶中，定容，搖勻，上機檢測。

2 結果與討論

2.1 儀器分析條件

2.1.1 微波消解條件

本試驗采用7 mL硝酸再加入1 mL雙氧水作為消解體系，在設定的消解程序下，可以使待檢測樣品消解完全，ICP-MS測定時干擾少。微波消解儀的消解程序見表1。

表1 微波消解工作條件及升溫程序

2.1.2 ICP-MS工作條件

點火穩定后，ICP-MS儀器工作條件如表2所示。

表2 ICP-MS工作條件

2.1.3 質譜干擾類型和八級桿反應系統（ORS） 模式的選擇

ICP-MS的干擾分為基體型干擾和質譜型干擾。基體型干擾與溶劑有關；質譜型的干擾是與待測元素的圖譜峰重合。在基體干擾方面如黏性、高鹽、溶劑中總溶解的固體濃度等，在質譜型干擾方面同量異位素在同一個質量數重疊是影響ICP-MS性能的主要因素，造成質譜測量結果不準確。采用高分辨ICP-MS技術可消除大量多原子離子的干擾，但高分辨技術同時會降低待測同位素的靈敏度，而應用碰撞/反應池反應系統的ICP-MS技術，在八極桿密閉池內充入高純氦氣，利用氦氣的碰撞模式。氦氣碰撞模式消除干擾的方式包括動能歧視和碰撞誘導解離，在氦氣模式下多原子離子的鍵結合能力較弱，能在密閉池內發生分離此時干擾離子和氦氣發生碰撞產生的能量能打斷分子離子鍵，從而減少干擾。待測元素在雙通道模式電子倍增器（脈沖模式和模擬模式）檢測低含量信號下，檢測器使用脈沖模式，放大倍數達到檢測器離子數量，脈沖模式以每秒計數值（cps）；如果離子撞擊到檢測器的量較低時，則檢測器會自動使用模擬模式進行檢測，達到保護檢測器，延長儀器使用壽命，在模擬模式下測量的是檢測器中間部分電子流產生的電勢，自動轉化為cps計數值。

2.2 方法檢出限、準確度及精密度

本研究用5點外標法繪制曲線，線性相關系數R＞0.9998。并對樣品空白進行11次測定，用信號10倍的標準偏差除以曲線斜率計算各元素的檢出限，測得各元素RSD均小于5%，該方法準確度高、精密度良好。方法檢出限及精密度見表3。方法的檢測限為 0.13 μg/L ～11.28 μg/L，回收率為97.5%～104.3%。

表3 方法檢出限及精密度

2.3 樣品檢測結果

根據以上操作步驟，分析出IMO-50、IMO-90低聚異麥芽糖漿的微量元素結果，如下頁表4所示。

3 結論

本試驗通過ICP-MS和微波消解技術的結合使用，測定不同批次IMO-50和IMO-902種低聚異麥芽糖中20種微量元素的含量。采用八級桿碰撞/反應池技術減少多原子離子對待測離子的干擾，通過對該方法驗證，本方法具有操作簡單、樣品前處理快速、受污染程度小、分析時間快等特點。通過對低聚異麥芽糖中微量元素的研究，結果表明，低聚異麥芽糖含有人體必需的微量元素并且重金屬含量極低。

表4 樣品分析結果