ICP- MS 在食品檢測中的干擾及其消除

陳皆全， 蔣平香

（1. 百色市糧油質量監督檢驗中心，廣西 百色 533000；2. 桂林市食品藥品檢驗所，廣西 桂林 541000）

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對食品安全的要求也越來越高。其中，重金屬超標是食品安全中較為突出的問題之一。目前用于重金屬檢測的經典方法主要為原子吸收法、原子熒光法、分光光度法等，由于這些方法各自存在一定的缺陷，如操作繁瑣、檢測時間長、容易殘留、不能多元素同時分析等，已越來越不適應簡單、準確、高效的檢測要求。電感耦合等離子體質譜法（ICP- MS） 由于穩定性好、靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、可多元素同時檢測等優點，已逐漸成為食品中重金屬元素分析中最有力的工具之一。目前，已有一些國家標準采用了ICP- MS 來檢測食品中重金屬的含量，如總砷的測定[1]、鉛的測定[2]，谷物及其制品中鈉、鎂、鉀、鈣、鉻、錳、鐵、銅、砷、硒、鎘和鉛的測定[3]，飲用天然礦泉水中多種元素，如汞、鉛、鎂等多元素同時檢測[4]等。然而，由于ICP- MS 非常精密，對樣品的前處理的要求較高，且容易受到外界因素的干擾，進而降低檢測的準確度。因此，將重點闡述ICP- MS 在食品檢測中的影響因素，以期為廣大同行提供參考。

1 ICP- MS 測定的原理

液體樣品經霧化器后霧化成極細的氣溶膠霧滴，以氬氣為載體進入中心通道，ICP 高溫對樣品進行蒸發、解離、原子化、電離形成M+，由樣品錐和截取錐之間的負壓作用將所形成的M+吸入真空室內，離子透鏡對其進行聚焦和偏轉，分離光子和中性離子，進入垂直四極桿電場（質量分析器）。根據不同的質荷比將離子進行分離檢測，由元素的分子離子峰進行定量分析，計算出各待測樣品濃度。

2 干擾因素

影響ICP- MS 測定的干擾因素主要有樣品前處理技術、質譜干擾、非質譜干擾。

2.1 樣品前處理

樣品前處理是將樣品經一定方式處理后，使樣品中金屬離子形成可溶性鹽轉入溶液中， 以供ICP- MS 上機使用。由于食品樣品種類繁多、成分多樣、形態不一，因此必須選擇適宜的前處理方法，使樣品消解為澄清透明溶液，以減少試驗誤差，提高測量的準確度。目前常用的前處理方法主要有濕法消解、干法消解和微波消解。其中，干法消解適合于有機質樣品的消解，但不能滿足汞元素的測定要求；濕法消解設備簡單、操作簡便，但消解過程中使用大量的強酸，易引入污染，同時也對環境造成影響；微波消解是通過微波加熱使得樣品快速、完全消解，此法方便、快速、高通量，因此應用越來越廣泛。同時，大量的研究也表明，微波消解更適合ICP- MS 測定無機元素的前處理要求，如段元慧等人[5]認為微波消解更符合ICP- MS 測定水產品中無機元素的前處理要求。王潔等人[6]也認為微波消解較干法消解和濕法消解，其消解效果更好，且更方便。徐慧等人[7]的研究也表明，微波消解較濕法消解更為準確，損失更小，回收率更高，精密度更好。在分析樣品之前，應根據樣品的性質選擇適宜的前處理方法，對于ICP- MS 而言，消解后的樣品應該是均勻澄清透明溶液，充足的溶液量，同時所有的樣品容器都應是經泡酸處理的，減少污染和誤差，確保試驗結果準確可靠。

2.2 非質譜干擾

非質譜干擾主要表現為信號的漂移、試驗環境的變化和儀器錐口鹽的沉積均會引起待測元素信號漂移，同時樣品基體與純標準溶液在黏度、電離平衡、傳輸效率等方面的差異也會造成待測元素信號的偏移。因此，非質譜干擾會對待測元素產生影響，消除干擾是準確檢測的前提和關鍵。目前，消除非質譜干擾的方法主要有內標校正法和適當稀釋法[8]。研究表明，添加內標能夠有效消除或降低標準溶液中其他元素的干擾[9]。房津竹等人[10]認為添加內標能夠較好地校正茶葉樣品的基體效應。同時，選擇內標元素時應遵循以下原則：選擇樣品溶液中不含且性質穩定的元素；選擇電離能與待測元素電離能相近的元素；選擇與待測元素質量數相近的元素。

2.3 質譜干擾

質譜干擾主要是由于等離子體中產生的分子（或多原子） 離子與目標元素的名義質量相同而發生質譜重疊[11]，主要分為同量異位素干擾、氧化物和雙電荷干擾、多原子離子干擾。對于質譜干擾可通過適當的手段加以抑制或降低，但難以完全消除。所以，在實際工作中要有針對性地采取各種方法提高分析的準確度。對于ICP- MS 而言，同量異位素干擾是指樣品中與待測離子質荷比相同的其他元素的同位素引起的質譜重疊干擾，如54Fe 受54Cr 的干擾，106Cd 受106Pd 的干擾等。為此，趙小學等人[12]已經對每種元素所受的同量異位數干擾進行了系統總結，認為排除此類干擾最主要的方式是選擇干擾較少、豐度較大的同位素進行測定。

對于氧化物干擾（如40Ca16O 對56Fe 的干擾） 和雙電荷干擾（2 個68Zn+對136Ba2+的干擾），目前主要是通過調諧來優化炬管位置、等離子體條件等來消除干擾，采用高、中、低質量數元素的質譜調諧液調諧優化儀器參數，如采用1 μg/L 的（Li，Y，Ge，Tl，Co） 混合液對ICP- MS 進行調諧[13]。

多原子（分子） 離子干擾是以2 個或3 個原子組成的多原子離子，且有與某待測元素具有相同的質荷比，進而造成儀器不能識別而產生干擾。對于多原子離子干擾，碰撞/ 反應池技術是目前消除質譜干擾最有效的方法之一。碰撞反應池技術是通過加入反應池的碰撞反應來消除分子離子干擾，使得檢測結果更加準確。有研究人員采用ICP- MS 中的碰撞反應池技術能夠很好地測定天然飲用泉水中的18 種元素含量，檢測結果準確，回收率高；此外，動態反應池技術也是消除多原子離子干擾的一種方法，即將CH4通入池內來校正多原子離子質譜干擾。聶西度等人[14]應用此技術能很好地測定黑小麥中多種元素。李敏等人[15]應用動能歧視技術和動態反應池技術測定肉類中五種有害元素，可消除多元素的干擾，結果更加穩定，準確度更好。

3 儀器的日常維護和保養

電感耦合質譜儀的維護很少，但不恰當的維護也會出現結果錯誤、精密度差、檢測線性不理想等后果。目前，儀器的維護主要集中于進樣系統的清潔與去污，其中主要的清潔部位為矩管、霧化室、霧化器等。由于廠家不同、型號不一，設備的清潔注意事宜也盡不相同。因此，應根據各個廠家的建議進行定期維護和保養。

4 結語

影響ICP- MS 測定的因素還有很多，除上述因素外還有很多客觀因素，如實驗室的溫濕度、潔凈度、樣品消解程度、消解管的潔凈度等。因此，為了減少試驗誤差、提高檢測結果的準確度，操作員必須嚴格按標準進行試驗。同時，對于ICP- MS 的研究，國內主要集中于不同產品的重金屬檢測及與多種進樣技術聯用等方面，而對干擾消除、提高儀器穩定性方面的研究還鮮為報道。因此，在后續的試驗中，既要科學合理地借鑒上述研究成果，也要結合實際，找出影響ICP- MS 測定的干擾因素，并科學合理地加以解決，使測定結果更加準確、可靠。