微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定水果罐頭中12種元素

魏敏 姜華軍 張梅超

摘 要：建立微波消解-電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法，一種能同時測定水果罐頭中鉛、砷、鎘、鉻、釩、鎳、鋁、鐵、錳、銅、鋅和錫共12種元素的分析方法。樣品以硝酸-過氧化氫作為消解體系，經微波消解處理后用ICP-MS檢測，以鈧（45Sc）、鍺（74Ge）、銦（115In）和鉍（209Bi）作為內標元素校正基體效應，采用標準曲線法進行定量測定。結果12種元素的線性相關系數均>0.999，檢出限為0.000 76～0.032 mg/kg，定量限為0.002 5～0.11 mg/kg，加標回收率在93.5%～101.1%，相對標準偏差（RSD）為0.86%～4.84%（n=6）。該方法操作簡單，分析速度快，結果準確、可靠，適用于大批量水果罐頭食品中多元素的同時測定。

關鍵詞：微波消解；水果罐頭；元素

水果罐頭是以一種或多種水果為原料，經預處理、裝罐、加湯汁、密封、殺菌以及冷卻加工而成的罐藏食品。水果罐頭口感綿軟、口味香甜，含有豐富的維生素等營養成分，而且具有保質期長、食用方便等優點，深受人們的喜愛。但是水果罐頭在選材、加工、儲存等過程中都可能受到鉛、砷、錫等多種重金屬的污染。這些重金屬污染物可能來自于環境，也可能來自于包裝罐內壁的腐蝕以及包裝材料中重金屬的遷移。重金屬污染物在人體內蓄積，會嚴重危害人們的身體健康。

目前測定重金屬元素常用的方法有原子吸收光譜法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）以及電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）等。其中ICP-MS具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬和可同時分析多元素等優點，被公認為最理想的元素分析技術。本文采用微波消解處理樣品，用ICP-MS法測定多種水果罐頭中具有潛在危害的12種元素，為分析水果罐頭食品中有害元素的污染狀況提供參考。

1 試驗部分

1.1 試劑與材料

硝酸（優級純）由德國Merck公司提供；30%過氧化氫（優級純）由國藥集團提供；自制超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）；各單元素及內標元素標準溶液（1 000 mg/L）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；調諧液（1μg/L，Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、 Pb、U）由美國PerkinElmer公司提供。

1.2 儀器與設備

NexION 300X電感耦合等離子體質譜儀（美國PerkinElmer公司）；MARS6微波消解系統（美國CEM公司）；Comfort II超純水系統（德國Sartorius公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液配制

1.3.1.1 混合內標使用液

用5%硝酸配制鈧、鍺、銦、鉍質量濃度均為1 mg/L的混合內標使用液。

1.3.1.2 混合標準工作溶液

取各單元素標準溶液，用5%硝酸逐級稀釋，同時加入混合內標使用液，配制成系列混合標準工作溶液，各元素質量濃度見表1，溶液中各內標元素質量濃度均為10 μg/L。

1.3.2 樣品處理

準確稱取粉碎后的試樣0.5 g（精確至0.000 1 g），置于微波消解罐中，加入6 mL硝酸和1 mL 30%過氧化氫，加蓋放置1 h，按表2中的微波消解程序進行消解。消解完成后，待消解罐冷卻至室溫，緩慢打開罐蓋。將消解罐置于控溫電熱板上，于110 ℃加熱趕酸至1 mL左右。消化液冷卻后轉移至25 mL容量瓶中，用少量超純水分3次沖洗內罐，合并洗滌液于容量瓶中，加入0.25 mL的Sc、Ge、In、Bi混合內標使用液，使得試樣溶液中各內標元素終濃度為10 μg/L，用超純水定容至標線，混勻待測。

1.3.3 檢測方法建立

ICP-MS工作條件見表3。當儀器真空度達到要求時，用調諧液對儀器進行調諧，使靈敏度、氧化物、雙電荷和精密度等各項指標均達到檢測要求。選擇待測元素的同位素及相應內標元素，見表4。依次測定標準系列溶液、空白溶液、試樣溶液。

2 結果與分析

2.1 工作曲線、檢出限和定量限

各元素在標準溶液濃度范圍內線性關系良好，線性相關系數均大于0.999。對空白溶液重復測定11次，計算標準偏差，3倍標準偏差對應的質量濃度為各元素的檢出限，10倍標準偏差對應的濃度為定量限。結果各元素檢出限為0.000 76～0.032 mg/kg，定量限為0.002 5～0.11 mg/kg。工作曲線與檢出限、定量限測定結果見表5。

2.2 加標回收和精密度試驗

選取某水果罐頭樣品，測定12種元素的本底值。然后加入2個濃度水平的各元素標準溶液，每個濃度做6個平行，按上述方法測定，計算加標回收率和精密度，結果見表6。各元素的加標回收率在93.5%～101.1%，RSD為0.86%～4.84%，表明該方法的準確度和精密度良好，滿足檢測要求。

2.3 實際樣品測定

利用上述方法對6份市售水果罐頭樣品進行檢測，結果見表7。

3 結語

本文采用微波消解-電感耦合等離子體質譜法同時測定水果罐頭中鉛、砷、鎘、鉻、釩、鎳、鋁、鐵、錳、銅、鋅和錫共12種元素，該方法快速、準確、靈敏度高，適用于同時測定大批量水果罐頭中的多種元素，可用于水果罐頭食品中有害元素的污染狀況分析和日常風險監測。