電感耦合等離子體發射光譜/質譜法測定蠔油中15種元素

郭利攀，章路，段曉婷，王榮慧，徐曉

(綠城農科檢測技術有限公司，浙江 杭州，310052)

蠔油是以牡蠣(Ostreagigastnunb)為原料，經過蒸煮濃縮后加工精制而成的調味品。蠔油味道鮮美，富含多種人體必需氨基酸和微量元素，深受消費者喜愛[1]。牡蠣作為蠔油制作的主要原料，主要生活在近海地區，然而隨著工業社會的發展，沿海生態環境受到一定程度的污染，而牡蠣對重金屬具有極強的富集能力，容易導致其體內重金屬超標[2-3]。趙鵬等[4]的研究結果表明，北部灣欽州港牡蠣對Zn、Cu、Cd、Cr富集嚴重，Cu總超標率為89%，As總超標率為11%；王增煥等[5]對華南沿海部分海域的近江牡蠣(Ostrearivularis)和太平洋牡蠣(Crassostreagigas)重金屬含量進行監測分析，結果表明Cd含量超出無公害水產品質量標準限量值，超標率為48%。重金屬經食物鏈的富集后進入人體，對健康造成威脅。因此對蠔油中的常量元素和重金屬進行分析，既可以評估其營養價值，又能分析存在的健康安全風險，具有非常重要的現實意義。

目前國內外關于蠔油的研究重點，主要包括不同發酵期氨基酸成分變化[6]、血管緊張素轉移酶抑制劑分離[7]、感官特性與品質評價[8-9]、品種識別[10]、加工工藝[11-12]、防腐劑檢測[13-14]、重金屬脫除吸附[15]、膳食攝入評估[16]等，關于蠔油中常見微量元素和重金屬分析的報道還較少。水產品及其制品中元素分析的方法比較多，主要包括原子吸收光譜法[17]、原子熒光光譜法[18]、電感耦合等離子體發射光譜法[19]、電感耦合等離子體質譜法[20-21]、高效液相色譜-電感耦合等離子質譜法[22]等。原子吸收光譜法和原子熒光光譜法選擇性強，光譜干擾小，但不能進行多元素同時分析；電感耦合等離子體發射光譜法和電感耦合等離子質譜法具有分析速度快、測定范圍廣、檢出限低、靈敏度高、準確度好、能進行多元素同時分析的特點，在元素分析領域應用廣泛。本研究以蠔油為分析對象，建立微波消解-電感耦合等離子體發射光譜/質譜法檢測K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Al、As、Pb、Cd、Cr、Se分析方法，采用國家標準物質扇貝(GBW 10024)驗證方法的準確度，同時將建立的方法應用于實際樣品檢測，以評估蠔油的營養價值和可能存在的健康安全風險。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

UP級硝酸(質量分數65%)、過氧化氫(質量分數30%)，蘇州晶銳化學股份有限公司；1 000 μg/mL K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Al、As、Pb、Cd、Cr、Se單元素標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；1 μg/L Li、Co、In、U、Ce調諧液，美國賽默飛世爾公司；5 mg/L Al、As、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Se、Sr、Zn和50 mg/L K波長校正液，美國安捷倫公司；1 000 μg/mL Ge、Rh、Re元素內標液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；生物成分分析標準物質扇貝(GBW10024)，北京壇墨質檢科技有限公司；蠔油樣品，市售。

1.2 儀器與設備

iCAP Qc型 ICP-MS，美國賽默飛世爾公司；5100 ICP-OES，美國安捷倫公司；ETHOS ONE微波消解系統，美國麥爾斯通公司；Milli-Q超純水儀，美國密理博公司；BSA224S電子天平，德國賽多利斯公司；DEENA Ⅱ全自動石墨消解儀，美國Thomas Cain公司；VB24Plus智能樣品處理器，北京萊博泰科公司。

1.3 樣品前處理

稱取扇貝、蠔油樣品0.5 g(精確至0.001 g)于微波消解罐中，加入5 mL硝酸，1 mL過氧化氫，靜置預反應1 h后置于微波消解儀中進行樣品消解。微波消解最大功率為1 600 W，采用程序升溫方式：第一階段為120 ℃保持5 min；第二階段為150 ℃保持10 min；第三階段為180 ℃保持20 min。待消解結束后，取出消解罐，置于趕酸儀上，于150 ℃加熱趕酸至0.5 mL左右，待消解液冷卻至室溫后，準確轉移至50 mL容量瓶中，用超純水定容。同時進行試劑空白試驗。

1.4 儀器工作條件

電感耦合等離子體發射光譜(inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES)工作條件：采用5 mg/L Al、As、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Se、Sr、Zn和50 mg/L K波長校正溶液，對儀器波長進行校正；在待機狀態對儀器檢測器進行校正，確保儀器處于最佳工作狀態。優化后的儀器條件為：射頻功率1 200 W；等離子體氣流量12.0 L/min；霧化氣流量0.7 L/min；輔助氣流量1.0 L/min；蠕動泵速12 r/min；穩定時間15 s。待測元素K、Na選擇徑向觀測方式，Ca、Mg、P選擇軸向觀測方式。

電感耦合等離子體質譜(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)：采用1 μg/L Li、Co、In、U、Ce調諧液對ICP-MS儀器狀態進行調諧，使信號值Li≥50 000 cps，Co≥100 000 cps，In≥200 000 cps，U≥300 000 cps，雙電荷(138Ba++/137Ba+)≤3.0%，氧化物(CeO/Ce)≤1.9%，59Co/51ClO≥28。優化后的儀器條件為：射頻功率1 550 W；霧化氣流量1.12 L/min；冷卻氣流量14.0 L/min；輔助氣流量0.80 L/min；待測目標同位素為56Fe、55Mn、65Cu、66Zn、27Al、75As、208Pb、111Cd、52Cr、78Se。

1.5 標準工作曲線配制

根據樣品中元素含量的高低，采用逐級稀釋的方法，用5%的硝酸配制成不同梯度的工作曲線。K、Na、Ca、Mg、P元素分析標準系列濃度為0.25、0.5、1、2、4、8、16 mg/L；Fe、Al元素分析標準系列濃度為5、25、50、100、200、400、800 μg/L；As、Pb、Cd、Cr、Mn、Cu、Zn、Se元素分析標準系列濃度為0.1、0.5、1、2、5、10、20 μg/L。其中，K、Na、Ca、Mg、P元素含量采用ICP-OES分析測定，Fe、Mn、Cu、Zn、Al、As、Pb、Cd、Cr、Se元素含量采用ICP-MS分析測定。

2 結果與分析

2.1 前處理條件的選擇

樣品的消解效果直接決定著檢測結果的準確性。為了比較不同消解方式和消解體系對檢測結果的影響，本研究采用快速石墨消解和微波消解2種方式，選擇硝酸-鹽酸和硝酸-過氧化氫2種消解體系進行樣品的消解?？焖偈膺x擇硝酸-鹽酸消解體系：稱取0.5 g樣品，加入6 mL硝酸、2 mL鹽酸，設置消解溫度為180 ℃；微波消解選擇硝酸-過氧化氫消解體系：稱取0.5 g樣品，加入4 mL硝酸、1 mL過氧化氫，按指定程序消解。結果表明，快速石墨消解速度快，但消解過程需補加硝酸和鹽酸，且在ICP-MS分析過程會引入Cl-干擾；微波消解操作簡便，試劑用量少，空白值低，消解過程中使用的硝酸-過氧化氫體系只存在H、O、N元素，不會引入其他元素形成多原子離子干擾。因此，本研究選擇硝酸-過氧化氫消解體系，采用微波消解進行樣品前處理。

2.2 干擾的消除

在ICP-OES分析過程中，應避免由于譜線重疊而產生的光譜干擾，分析線的選擇應以靈敏度高、自吸收效應小、背景干擾低為原則。為確認最優分析譜線，本研究選擇儀器譜線庫中自帶的3條元素譜線進行分析，對比標準溶液與樣品溶液光譜圖和信號值后進行譜線篩選，最終選擇分析譜線分別為K:766.491 nm；Na:589.592 nm；Ca:396.847 nm；Mg:279.553 nm；P:213.68 nm。

在ICP-MS分析過程中，應避免由于等離子體產生的質譜干擾，待測同位素的選擇應以豐度比高、多原子離子干擾小為原則。常見的多原子離子干擾包括40Ar35Cl對75As的干擾、40Ar38Ar對78Se的干擾、35Cl16O1H對52Cr的干擾等。為消除這些質譜干擾對檢測結果的影響，本研究選擇待測同位素分別為56Fe、55Mn、65Cu、66Zn、27Al、75As、208Pb、111Cd、56Cr、78Se，以He氣為碰撞氣，采用動能歧視模式(kinetic energy discrimination, KED)進行測定。同時，為降低樣品黏度、霧化效率等引起的基體效應和信號漂移，采用在線加入內標的方式，分別選擇Ge為Fe、Mn、Cu、Zn、Al、As、Cr的內標，Rh為Se、Cd的內標，Re為Pb的內標，對檢測結果進行校正。

2.3 標準曲線與檢出限

在優化好的儀器工作條件下，采用ICP-OES和ICP-MS進行多元素同時分析，測定標準系列溶液，得到各元素的標準曲線方程和相關線性系數。對空白溶液連續測定11次，以3倍標準偏差對應的質量濃度計算方法的檢出限。各元素的標準曲線方程、相關系數、檢出限見表1。由表1可知，方法線性良好，線性相關系數R2≥0.999，ICP-OES各元素的檢出限范圍為0.125～0.987 mg/kg，ICP-MS各元素的檢出限為0.001～0.014 mg/kg，滿足分析要求。

表1 各元素檢出限與相關系數Table 1 The detection limits and correlation coefficient of elements

2.4 回收率與精密度

為驗證方法的準確性和穩定度，選取1批次蠔油樣品，在優化好的儀器條件下測定各元素的含量，根據元素含量范圍進行3水平6平行加標回收實驗。其中Na 3檔加標濃度分別為20、100、400 mg/kg；K、Ca、Mg、P 3檔加標濃度分別為5、20、80 mg/kg；Fe、Al 3檔加標濃度分別為0.5、2、4 mg/kg；As、Pb、Cr、Mn、Cu、Zn 3檔加標濃度分別為0.2、1、2 mg/kg；Cd、Se 3檔加標濃度分別為0.02、0.1、0.2 mg/kg，加標回收實驗結果見表2。結果表明，蠔油樣品中各元素的平均回收率范圍為87.2%～107.8%，相對標準偏差RSD為0.2%～3.7%，方法準確度與精密度良好，滿足分析要求。

表2 各元素加標回收率(n=6)Table 2 Recoveries of elements(n=6)

2.5 準確度

為進一步考察方法的準確度和可靠性，本研究選擇扇貝標準物質，在相同的前處理方法和儀器條件下進行分析，平行測定6次，檢測結果見表3。結果表明，扇貝中各元素的測得值均在標準物質證書參考值范圍之內，精密度為0.4%～2.8%，滿足分析要求，方法準確可靠。

表3 扇貝標準物質測定結果(n=6)Table 3 Results of scallop reference materials(n=6)

2.6 實際樣品分析

采用建立的方法，對10批次不同品牌的蠔油樣品進行了檢測，結果見表4。由表4可知，不同品牌蠔油中各元素含量均存在一定差異，可能與生產蠔油的牡蠣原料和加工工藝有關。蠔油中常量元素K、Na、Ca、Mg、P含量較高，可以作為人體必需元素的來源，具有較高的營養價值。其中，Na元素含量最高，為39 590～55 349 mg/kg；其次為K元素，為169～1 391 mg/kg；Ca、Mg、P元素含量相對豐富，分別為32.8～258.0 mg/kg、41.2～511.0 mg/kg、43.9～316.0 mg/kg。蠔油中含有一定量的微量元素，對人體健康具有積極意義。其中，Fe元素含量為3.28～21.90 mg/kg；Mn元素含量為0.217～1.730 mg/kg；Cu元素含量為0.023～0.273 mg/kg；Zn元素含量為0.252～2.480 mg/kg；Al元素含量為1.17～10.1 mg/kg；Se元素含量為0.004～0.126 mg/kg。蠔油中重金屬元素As、Pb、Cd、Cr均有檢出，但含量均低于GB 2762—2017食品中污染物限量要求，不存在健康安全風險。其中，As元素含量為0.011～0.834 mg/kg、Pb元素含量為0.009～0.046 mg/kg、Cd元素含量為0.001～0.050 mg/kg、Cr元素含量為0.033～0.175 mg/kg。

表4 不同品牌蠔油中各元素檢測結果(n=3) 單位：mg/kg

3 結論

本研究建立了微波消解-ICP-OES/ICP-MS法測定蠔油中15種元素含量，樣品回收率為87.2%～107.8%，相對標準偏差為0.2%～3.7%，方法檢出限低，準確度高，精密度好，可應用于實際樣品分析。多元素分析結果表明，蠔油中K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等常微量元素含量豐富，As、Pb、Cd、Cr等重金屬元素含量低于限量要求。研究結果可以為蠔油中元素含量的科學評價提供數據參考。