超級微波ICP-MS法測定食用豬油中5種微量元素

張 黎 陶文斌 李大釗 夏曉峰 俞曉峰

(杭州譜育科技發展有限公司，杭州 311300)

隨著我國經濟的高速發展，人們的生活水平不斷提高，公共食品安全問題逐漸成為人們關注的焦點[1]。食用豬油是食品加工過程中重要原料，具有攝入范圍廣，攝入量大等特點，其質量安全顯得尤為重要，其中重金屬含量是重點監控的指標[2-5]。在GB 2762-2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中規定油脂及其制品中砷、鉛、鎳等元素的限量。

由于豬油的主要成分為高級脂肪酸甘油酯，較難消解，因此其前處理一直是分析過程的難點。目前油脂及其制品主要的前處理方法有濕法消解、干式灰化和微波消解法[6-8]，其中濕法消解不僅過程繁長，且容易引入污染，導致空白較高；干法消解時間較長，且高溫灰化時，砷、鉛等元素會揮發，導致測定結果偏低。微波消解因具有效率高、空白低、元素不易損失等優點，是目前使用較廣泛的方法。但有機成分含量較高的食用豬油消解時會產生大量氣體，可能會導致聚四氟乙烯消解管變形或爆管，成本昂貴，一般實驗室承受不起。超級微波法可配置石英消解管，成本低，且具有預加壓功能，避免爆管的可能，同時高達300℃的超高溫度與20 Mpa的超高壓力使其適用性與效率更高。本研究采用超級微波與傳統微波對比進行消解試驗，使用電感耦合等離子體質譜法[9，10]評價檢測結果，建立了快捷、高效、準確測定食用豬油中5種微量元素的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：SUPEC 7000系列電感耦合等離子體質譜儀(譜育科技發展有限公司)；譜育EXPEC 790S型超級微波消解儀(譜育科技發展有限公司)；MDS-15型微波消解儀(新儀微波化學科技有限公司)；Milli-Q超純水機(Millipore)；Sartorius BSA124S型萬分之一電子天平(賽多利斯科學儀器有限公司)；6位*50 mL石英消解管組；容量瓶及量筒若干。

試劑：Cr、Ni、As、Cd、Pb、Ge、In、Bi單標儲備液(1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；Ge、In、Bi內標溶液：20 μg/L，由各元素單標儲備液配制而成； Cr、Ni、As、Cd、Pb 混標溶液由各元素單標儲備液配制而成；硝酸(電子級)；硫酸(優級純)；雙氧水(優級純)；液氬(99.999%)；食用豬油(購置于市場)。

1.2 試驗條件及方法

1.2.1樣品前處理

超級微波消解：稱取食用豬油樣品約0.2 g(精確至0.0001 g)于50 mL石英消解管中，加入2.5 mL硝酸、1 mL硫酸和0.5 mL雙氧水，輕微振動，放置5～10 min，將消解管放入裝有150 mL純水和6 mL雙氧水的內襯桶中，運行消解方法，儀器自動關閉鎖緊加蓋步驟，消解開始前，自動沖入氬氣，使消解腔內壓力達到6 Mpa，升溫程序如表1所示。

表1 超級微波升溫程序

普通微波消解：稱取食用豬油樣品約0.2 g(精確至0.0001 g)于聚四氟乙烯消解管中，加入5 mL硝酸、1 mL硫酸和2 mL雙氧水，加蓋放置過夜，次日放置于電熱板上190℃預消解150 min，冷卻后取下裝入微波消解儀中消解，消解完成后取出，125 ℃趕酸至濕鹽狀，定容至50 mL，升溫程序如表2所示。

表2 普通微波升溫程序

1.2.2ICP-MS工作條件

按照儀器的操作要求進行信號調諧，使Li>15萬cps，Co>60萬cps，In>80萬cps，U>100萬cps，氧化物產率<3%，雙電荷產率<3%，儀器工作條件如表3所示。

表3 ICP MS的儀器工作條件

2 結果與討論

2.1 消解方法效率對比

相對于傳統微波消解，超級微波消解是近幾年來發展起來的新一代高效消解技術。針對食品中屬于難消解的食用豬油樣品，試驗選擇微波消解作為前處理方法，并按照1.2.1的微波消解程序方法，比較了普通微波與超級微波消解時間，見表4所示。可見，同是消解0.2 g食用豬油，超級微波消解所耗時間只需63 min，但普通微波消解時間為429 min，而且超級微波只需消解液4 mL，普通微波則需要8 mL消解液。

表4 消解時間對比 min

豬油樣品直接消解因高有機質會產生大量氣體導致爆管，因此使用普通微波消解豬油時，必須經過預消解；而超級微波采用程序預加壓設計，使消解管內外壓力保持一致，使用不耐壓的石英材質消解管也不會爆管，且整個消解腔體采用可耐30 Mpa的特種雙相鋼材料設計，具有過壓保護自動泄壓功能，避免爆管風險。隨著豬油消解的進行，超級微波消解儀監控到內部壓力逐漸上升到11 Mpa，這是一般普通微波消解儀無法做到的。超級微波的能量直接從底部發射到單反應腔體內，其傳導效率和均勻性是普通微波漫反射無法比擬的，可使用更少的酸就可達到消解目的，且可不趕酸。其快速水冷系統使冷卻時間大幅度減短；其一體式消解管架設計，可快速完成裝罐。

2.2 曲線范圍、相關系數與檢出限

對流程空白連續測定11次，取3倍的標準偏差，即為該方法的檢出限，結果如表5。可見，5種元素的標準曲線線性良好，相關系數均在0.9990以上；采用超級微波方法的檢出限總體低于采用普通微波方法的檢出限。這主要得益于超級微波消解儀的單反應腔體設計，樣品均在同一溫度、壓力條件下消解，無需預消解和趕酸過程，避免了干擾的引入。

表5 方法測定的檢出限和線性范圍

2.3 方法的回收率與精密度

使按照1.2.1和1.2.2試驗條件，使用傳統微波和超級微波分別消解前處理市售食用豬油樣品，定容后采用ICP-MS測定5種微量元素含量，然后進行加標回收試驗并分析精密度，結果見表6。普通微波法的加標回收率在90.9%～105.4%，RSD在3.48%～9.42%之間，超級微波法的加標回收率在98.3%～109.2%，RSD在2.62%～5.26%之間。可見兩種方法的精密度和加標回收率符合GB/T 27404-2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》的要求，表明兩種前處理方法均適用于食用豬油的分析。

表6 加標回收試驗結果比較

3 結論

建立了超級微波結合電感耦合等離子體質譜法測定豬油中中5種微量元素。相對于傳統微波耗時7 h，超級微波方法可以控制在1 h，大大提高了樣品分析效率，可以滿足日常大量樣品分析。加標回收試驗表明精密度和加標回收率符合GB/T 27404-2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》的要求。與普通微波比較，超級微波無需預消解過程，耗酸量較少，可選擇性不趕酸，效率高，是未來食品消解前處理的新方法。