ICP-OES法測定辣條中的多種金屬元素

李夢潔

上海德諾產品檢測有限公司（上海 200436）

辣條別名大面筋、素牛筋等，主要以小麥粉或其他谷物粉類為主要原料，添加食鹽及多種食品添加劑制成，是一種常見的即食方便食品[1]。近年來辣條產業(yè)發(fā)展迅速，2016年調味面制品行業(yè)的年生產總值從2009年的100多億元增至330億元，市場銷售額從170多億元增至510億元[2]。但是，適用于辣條的標準僅有DB 41/T515—2007《調味面制食品》以及DBS 43/002—2017《擠壓糕點》兩個地方標準[3-4]。為規(guī)范調味面制品市場，國家衛(wèi)生健康委員會組織擬訂了《食品安全國家標準 調味面制品》，并于2018年5月9日發(fā)布征求意見稿（國衛(wèi)辦食品函[2018]317 號），目前尚未正式發(fā)布。

近兩年，各地針對辣條的抽檢結果顯示，部分辣條存在食品添加劑超限量使用和超范圍使用等問題，食品添加劑往往有重金屬超標的風險，因此辣條中的金屬元素含量同樣值得關注，因為有害金屬元素能通過食物鏈層層富集，然后被人體攝入并積累，損害人體健康[5]。特別是對于體重相對較輕，神經系統和身體各器官都仍在快速發(fā)展階段的青少年來說，危害尤為嚴重[6-8]。

在現行檢測方法中，多采用原子吸收光譜法檢測金屬元素[9]，需要逐個元素進行標準溶液配置和樣品稀釋測定，方法繁瑣，檢測周期比較長。近年來，電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法已經成為多種金屬元素同時檢測的重要手段，在食品安全領域中得到了廣泛的應用[10]。ICP-OES比原子吸收光譜法有更高的靈敏度、更低的檢出限以及更寬的線性范圍，特別是能夠多元素同時測定，使得檢測效率有了很大的提升[11]。而與ICP-MS相比較，ICP-OES基體干擾少，檢測和維護成本低[12]，是監(jiān)測辣條中金屬污染風險的可靠手段。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

Millipore超純水制備裝置；Mars 6微波消解系統（美國CEM公司），配有聚四氟乙烯消解罐；控溫電熱板；iCAP 7200全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）（Thermo Fisher Scientific）。

1.2 材料和試劑

MOS級純濃硝酸；30%優(yōu)級純H2O2；多元素（錳、銅、鐵、鋁、鉛、銀、鎘、鉬、鎳、鉻）混合標準儲備液（100 mg/L），使用時以5%的HNO3稀釋配置成各元素的混合標準溶液系列；試驗用水均為超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm）；載氣為99.999%的高純氬氣。試驗中使用的所有玻璃儀器均在使用前經稀酸浸泡過夜，超純水沖洗干凈，干燥備用。

1.3 方法

1.3.1 微波消解條件

精確稱取約0.50 g（精確到0.000 1 g）的辣條于聚四氟乙烯微波消解內罐中，加入5 mL硝酸和1 mL H2O2，蓋上內蓋后旋緊外蓋，按照微波消解儀的標準操作步驟放入微波消解儀中進行消解。具體微波消解程序見表1。樣品消解完全冷卻后，將消解液轉移到試管中并于140℃趕酸，最后將消解液轉移至50 mL容量瓶中，并用少許水洗滌消解罐3～4次，洗液合并于容量瓶中，用水定容至刻度，定容、搖勻，得到樣品溶液，微孔濾膜過濾待測。同時，做樣品空白。

1.3.2 儀器及工作參數

儀器使用前將矩管清洗干凈，用含0.2 mg/L Zn的標準溶液進行矩管準直，然后優(yōu)化儀器工作參數，使譜線強度、信噪比、霧化效率、穩(wěn)定性等各項指標達到最優(yōu)狀態(tài)。優(yōu)化后的儀器工作條件見表2。

表1 微波消解程序

表2 全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀操作參考條件

1.3.3 標準溶液配制

標準使用溶液：吸取1.00 mL多元素（錳、銅、鐵、鋁、鉛、銀、鎘、鉬、鎳、鉻）混合標準儲備液（100 mg/L），用5%硝酸溶液定容至100 mL，標準使用溶液濃度為1.00 mg/L。

標準系列溶液：吸取1.00 mL多元素標準使用液，用5%硝酸溶液配成標準系列工作溶液，濃度梯度為0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50和1.00 mg/L。

1.3.4 譜線的選擇

不同的金屬元素有多條不同的特征發(fā)射波長，選擇分析線主要根據強度大、噪音小、背景影響小、干擾元素少等原則[13]，經多次試驗選出各金屬元素最佳波長，結果見表3。

表3 各金屬元素最佳選擇波長

1.3.5 測定與計算

以元素濃度為橫坐標，以信號響應值（1000CPS）為縱坐標，繪制工作曲線得到回歸方程。按與測定標準工作液相同的儀器條件測定樣品空白和樣品溶液中金屬元素的強度，由工作曲線計算出相應質量濃度。按式（1）計算試樣中金屬元素含量。

式中：X為試樣中的各金屬元素含量，mg/kg；C為測試用樣品溶液中各金屬元素的質量濃度，mg/L；C0為空白樣品溶液中各金屬元素的質量濃度，mg/L；V為樣品處理后的定容體積，mL。

2 結果與討論

2.1 微波消解條件的選擇

與干法消解、濕法消解相比，微波消解具有試劑耗量少、消解速度快、分析元素回收率高等優(yōu)點[14]。

常用的消解體系有HNO3、H2O2、H2SO4、HF、HCLO4等單一或混合體系，其中HNO3具有強氧化性能，應用廣泛；H2O2一般與其他酸混合使用，既能促進有機物的徹底消解，又不會引入新的雜質，而且能減少氮氧化物的生成。鑒于辣條是高鹽高油的調味面制品，故選擇HNO3和H2O2消解體系消解，不同程序下的消解液澄清度對比如表4所示。

表4 不同消解溫度和微波消解時間對比

2.2 方法的線性方程、相關系數、檢出限和定量限

調節(jié)各元素最佳工作條件，制作標準曲線。從表5可以看出，多種元素的標準曲線均具有良好的線性關系，線性范圍為0.01～1.0 mg/L，相關系數均在0.999 8以上，可以滿足辣條中多種微量元素的檢測和質控的需要。檢出限的確認參考GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規(guī)范 食品理化檢測》，連續(xù)測定20個空白樣品，取3倍的標準偏差除以標準曲線的斜率，以此確認檢出限，以3倍檢出限為定量限。

表5 多種元素的標準曲線方程和檢出限

2.3 加標回收試驗和方法精密度

準確稱取3份0.50 g某品牌辣條樣品，做加標回收試驗，向樣品中分別加入三個梯度多元素混標準液，經上述試驗處理后測定加標回收。結果顯示，各元素回收率在90.0%～102.0%之間，其相對標準偏差為方法精密度，RSD結果范圍為0.82%～7.71%，符合GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規(guī)范 食品理化檢測》的要求（＜15%），說明該方法準確性較高（表6）。

表6 加標回收試驗結果

2.4 實際樣品的測定

按照上述優(yōu)化的試驗條件，用該方法對50批次辣條樣品進行了檢測。由表7可見，10種金屬元素中，錳、銅、鐵、鋁全部檢出，鉛、鎘、鉻、鎳有部分檢出，銀和鉬元素均未檢出。

表7 辣條中10種金屬元素含量分析

3 結論

作為一種廉價零食，辣條深受廣大青少年特別是學生的歡迎，市場體量極速增大而標準體系建設落后，導致食品安全問題頻出，對青少年的健康成長產生危害。鑒于金屬的蓄積性，辣條中的各種金屬元素含量值得關注。試驗采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法建立了測定辣條中10種金屬元素（錳、銅、鐵、鋁、鉛、銀、鎘、鉬、鎳、鉻）的方法。該方法簡單快速，且具有較高的精密度和準確度，適用于大批量樣品的同時檢測，為今后加強對辣條生產中的金屬污染物的風險監(jiān)測提供了科學依據。

此次檢測的市售50批次辣條樣品中，均檢出了錳、銅、鐵、鋁四種元素，鉛、鎘、鉻、鎳也有部分檢出，可能與原材料的污染以及加工生產過程有關。重金屬在體內長期積累后的危害是多方面的，所以辣條生產企業(yè)應重視原材料的選取，加強對生產環(huán)境的監(jiān)測，建立健全食品安全生產制度，有關部門應及時評估從辣條中攝入有害金屬的健康風險，為食品安全保駕護航。