食品多種重金屬元素的檢測及其應用

戴 軍, 李清洵, 劉海浪, 費曉慶, 蔣彩云

(1.南京市計量監督檢測院，江蘇 南京 210049; 2.江蘇經貿職業技術學院 ，江蘇 南京 211168;3.南京海關動植物與食品檢測中心，江蘇 南京 210001)

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Cr、Zn、As、Cd、Hg和Pb元素標準貯備液(1000 mg/L,均經國家認證并被授予標準物質證書)；72Ge、103Rh、185Re內標元素貯備液(1000 mg/L，均經國家認證并被授予標準物質證書)；硝酸(65%，Analysis level，Merck，Germany)；過氧化氫(30%，Merck Germany)。

1.2 儀器與設備

電感耦合等離子體質譜儀(Agilent 7900CX，USA)；Elix Essential型超純水系統(Millipore，USA)；微波消解儀；消解管(四氯氟乙烯)；XS204型電子天平(Mettler-Toledo，Awitzerland)。

1.3 方法

1.3.1 樣品的選擇與處理

按照食品來源將食品分為奶制品、冷飲制品、水產品等。按照樣品的分類隨機挑選樣品，每類至少10個。主要參照GB 5009.268—2016《食品中多元素的測定》處理樣品。

1.3.1.1 固態樣品

干樣：豆類、干制水果、菌類、谷類、焙烤食品、茶葉等，取可食部分，必要時高速粉碎均勻；將固體乳制品、蛋白粉、面粉等呈均勻狀的粉狀樣品搖勻。

鮮樣：將水產品、鮮樣蔬菜、水果等樣品洗凈、晾干，取可食部分粉碎均勻；取蛋類、肉類等樣品的可食部分，勻漿均勻。

1.3.1.2 液態樣品

將軟飲料、調味品等液態樣品搖勻。

1.3.1.3 半固態樣品

將半固態樣品攪拌搖勻。

1.3.1.4 速凍及罐頭樣品

將速凍食品及罐頭樣品解凍，勻漿均勻。

1.3.2 實驗方法

1.3.2.1 標準溶液的配制

混標溶液的配制：用2%的硝酸溶液配制含As、Cr、Cd、Pb、Zn的混標溶液，濃度梯度分別為0、0.5、1、5、10、20、50、100、200、500、1000 μg/L。使用5%的鹽酸配制濃度梯度為0.1、0.2、0.5、1 μg/L的Hg標液。

內標溶液的配制：用2%的硝酸分別配制72Ge、103Rh、185Re三種元素的內標元素，濃度皆為100 μg/L。

1.3.2.2 樣品的消解

準確稱取0.2～0.5 g樣品(精確至0.001 g)于消解管中(消解管需提前一天浸泡在20%的硝酸中，使用前用超純水洗凈并烘干)，之后加入10 mL的65%的硝酸。如果是難消解的樣品，那么加入2 mL 30%的過氧化氫；如果是含有二氧化碳或乙醇的樣品，那么先在加熱板上低溫加熱半小時，除去二氧化碳或乙醇，再加入6～10 mL的硝酸。

將加入硝酸后的消解管放置半小時，蓋上內蓋，旋緊外蓋，之后放入微波消解儀。樣品消解儀溫度條件見表1。消解模式為：20 min后溫度升到190 ℃，之后保持190 ℃ 20 min，最后20 min將溫度降至60～70 ℃。消解結束后，將樣品溶液倒入離心管，用純水定容至50 mL，同時做質控樣與空白樣。

表1 樣品消解儀溫度條件

1.3.2.3 樣品分析

打開電腦和ICP-MS系統，按照測定要求調諧儀器，將已經配制好的元素標準溶液注入電感耦合等離子體質譜儀，同步使用蠕動泵加入內標，測定元素分析譜線的信號響應值。以待測元素的濃度為橫坐標，以待測元素的信號響應值為縱坐標，繪制標準曲線。接著，將經過前處理的空白液、質控液、樣品液依次注入電感耦合等離子體質譜儀中，同步使用蠕動泵加入內標，并測定元素分析譜線的信號響應值，依照標準曲線得出對應濃度。

2 結果與分析

2.1 儀器干擾校正

ICP-MS干擾可分為兩大類：質譜干擾和非質譜干擾(基體效應)。

質譜干擾：應用碰撞反應池技術，以氦氣作為反應氣，通過碰撞解離與動能歧視消除多原子離子干擾，同時選擇合適的同位素，盡量避免同量異位素以及等離子體氣等背景離子所形成的多原子離子的質譜干擾。同步校正儀器內設的干擾校正方程。

非質譜校正：標準溶液的基質與樣品基質存在差異，測定時可能會產生基體效應從而影響分析結果的準確性。應采用在線內標溶液，以校正儀器靈敏度漂移并減弱基體效應的影響。

2.2 元素同位素和內標的選擇

以與待測元素質量數和電離能相近為原則，選擇72Ge、103Rh、185Re作為內標元素，詳見表2。

表2 待測元素同位素和內標元素選擇表

2.3 準確度實驗

本實驗在樣品測量之前均進行標準物質的檢測——質控檢測。分別稱取0.5 g左右的雞肉和芹菜，處理方式同樣品一樣，得出的各元素含量誤差均在允許誤差范圍之內。

2.4 精密度實驗

樣品元素含量大于1 mg/kg時，在相同的條件下獲得的兩次獨立測定實驗結果的絕對差值不超過算術平均值的10%；小于或等于1 mg/kg且大于0.1 mg/kg時，在相同的條件下獲得的兩次獨立測定實驗結果的絕對差值不超過算術平均值的15%；小于或等于0.1 mg/kg時，在相同的條件下獲得的兩次獨立測定實驗結果的絕對差值不超過算術平均值的20%。

2.5 實際樣品檢測

通過校正儀器等措施，確保本實驗的準確可靠性。在此基礎上進行樣品的檢測，得出的各樣品數據見表3—13。

表3 奶制品與冷飲制品元素測定結果

表4 水產品元素測定結果

表5 食用菌類元素分析表

表6 蔬菜及其制品元素測定結果

表7 肉及肉制品元素分析表

續表7：

肉及肉制品Cr/(mg/kg)Zn/(mg/kg)As/(mg/kg)Cd/(mg/kg)Hg/(mg/kg)Pb/(mg/kg)壹號土豬上肉0.00729919.7824530.0009190.0000250.000204<0.000凍優選羊后腿0.02330221.6664880.0021310.0004430.000125<0.000肥牛肉片0.05460822.4880040.003684<0.0000.000143<0.000羔羊外脊切片0.01773624.1684150.0017350.0000240.0000850.003444羊排0.02868725.6371110.0034500.0027190.0001850.025413精致肥牛片0.02319127.3077450.0043090.0006260.000167<0.000豬腎0.01286533.2761040.0043370.0498130.0087230.011499大黃瓜條(牛肉)0.01062035.6379820.0024470.0000920.000437<0.000牛腱子0.01326649.5165940.006187<0.0000.0000960.123462豬肝0.00874598.7826420.0023250.0187240.0017940.004737

表8 豆類及其制品元素分析表

表9 谷物制品元素分析表

表10 水果及其制品元素分析表

表11 谷物制品元素分析表

表12 油類元素分析表

表13 蜂產品元素分析表

2.6 檢測數據在風險評估中的應用

2.6.1 數據分析

奶制品富含Zn元素，Cr、As、Cd、Hg、Pb元素的含量較少，但是在冰淇淋等冷飲制品(尤其是巧克力冰淇淋)中各元素含量都顯著增加。通過表14可知，冷飲制品Hg的限量為0.5 mg/kg，Pb的限量為0.5 mg/kg。江魚、海魚的As含量很高，在花蛤等雙貝殼的海產品中Pb的含量偏高。在蔬菜中所測的六種元素含量均正常。在水果及其制品中所測六種元素含量非常少。食用菌Zn的含量較高。所測肉制品的六種元素含量均正常，但牛羊肉及豬肝豬腎的Zn元素含量偏高。在豆制品的六種元素中，Zn含量偏高。油類制品各元素含量均正常。蜂產品的蜂膠Cr元素含量偏高。

2.6.2 各類食品風險評估

人體對Cr元素的需求量較少。除蜂膠、動物內臟外，其余產品Cr含量均不高。Zn元素是人體需求的主要元素之一。乳制品、牛羊肉、動物肝腎臟、食用菌和豆制品都含有較高的Zn元素。過量的Zn元素會導致Zn中毒，不能盲目補充Zn。As對人體造成的傷害巨大。水產品(尤其是殼類產品)的Pb、Hg含量較高。食品各元素的限量見表14。

3 結論

本文采用微波消解法進行樣品前處理，通過電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)對奶制品、水產品等12類食品的Cr、Zn、As、Cd、Hg、Pb六種重金屬元素進行測定，并將測定結果進行分類、整理，以期為食品安全風險評估提供理論和技術依據。

表14 樣品中各元素的限量