ICP-MS與測汞儀法測定水產品中汞元素含量的對比研究

◎ 黃冰洋，李 哲，陳景周，李秀英，楊東成，馮倬誠

（1.廣州檢驗檢測認證集團有限公司，廣東 廣州 511447；2.國家加工食品質量檢驗檢測中心（廣東），廣東 廣州 511447）

汞（Hg）是常見有毒重金屬的一種，具有顯著的生物毒性，在生物體內無法自行降解，會使蛋白質激酶失去活性，造成慢性中毒，影響人的身體健康[1]。世界衛生組織也將汞列為最需要關注的重金屬[2-4]。自然界的汞主要以元素汞、無機汞和有機汞3 種基本狀態存在，其進入人體的途徑主要為食物鏈富集[5-6]。研究報道，長期攝入可損害腸黏膜與腎臟，導致神經功能缺損，對人體的臟器造成不可逆的傷害，降低生育能力，而胎兒長期暴露在汞環境中會對其腦部發育有不良影響[3,7-9]。

目前，國內食品中汞的分析方法主要是依據《食品中總汞及有機汞的測定》（GB 5009.17—2021）中規定的總汞測定方法，包括原子熒光光譜分析法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）、冷原子吸收光譜法[10]，AFS 法使用時間久遠，技術成熟，儀器成本較低，是現行測定汞應用最廣泛的方法，但前處理操作煩瑣，并伴有試劑污染[11-12]。隨著電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）的發展和普及，《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）中也將ICP-MS法作為汞的測定手段之一[13]，該方法靈敏度、準確度高，可實現多元素同時測定，但儀器成本高，耗氣量大，應用普及程度不及原子熒光光譜法，且ICP-MS 存在汞離子的記憶效應干擾，測定結果稍微偏低[14]。直接測汞法可以直接測定食品等復雜基質樣品中的汞，取樣量少，靈敏度高，回收率高，安全快捷，方便環保，同時減少人為誤差，大大提升分析效率[15-17]。本研究對比了超級微波消解-ICP-MS 與測汞儀法測定水產品總汞含量的結果，使用t檢驗分析結果顯著性，通過計算檢出限、精密度和加標回收率等數據來確認方法的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

40 個市售水產品樣品購買于實體超市和網絡平臺；Hg 標準溶液（濃度1 000 mg·L-1，批號為18A010-3，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）為實驗室自制；硝酸（BV-Ⅲ級，北京化學試劑研究所）。

7900 電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS，美國Agilent 公司）；Ultra Clave 超級微波化學平臺（意大利Milestone 公司）；DMA-80 全自動測汞儀（意大利Milestone 公司）；A11 型粉粹機（德國IKA 公司）；粉碎機（九陽股份有限公司）；Milli-Q 去離子水發生器（美國Millipore 公司）。

1.2 標準溶液配制

取Hg 標準溶液1 000 mg·L-1，采用體積分數為5%的HNO3逐級稀釋為低質量濃度0 ～2.0 ng·mL-1標準系列。

1.3 樣品前處理

1.3.1 超級微波-ICP-MS 法樣品前處理步驟

準確稱取經粉碎混勻后的水產品樣品0.5 g（精確至0.000 1 g）于石英管中，加入8 mL 硝酸水溶液（HNO3∶H2O=1.00 ∶1.25，V∶V）。調節超級微波消解程序進行消解，消解液冷卻至室溫后用水定容至25 mL，由ICP-MS 測定，同時制備空白樣品。

1.3.2 測汞儀法樣品測定步驟

準確稱取經粉碎混勻后的水產品樣品0.1 g（精確至0.000 1 g）于樣品舟中，樣品通過儀器自動送入熱解爐中，經加熱—干燥—高溫氧化分解，分解產物進入催化管，經催化還原后的產物進入金汞齊化器，對Hg元素進行選擇性吸附，儀器對金汞齊化器進行迅速加熱，使其吸附的汞釋放出來，汞蒸氣隨載氣通過吸收池，在253.7 nm 處測定其峰高，得出汞含量。

1.3.3 加標樣品處理

樣品中加入適量濃度的汞標準溶液，混合均勻后，按照上述樣品處理方法進行處理并測定。

1.4 儀器條件

1.4.1 超級微波化學平臺程序升溫參數

步驟1：溫度110 ℃，升溫10 min；步驟2：溫度200 ℃，升溫15 min；步驟3：溫度220 ℃，升溫5 min；步驟4：溫度220 ℃，保持10 min。

1.4.2 ICP-MS 儀器參數

射頻功率1 550 W，同心圓霧化器，測定模式為He 模式，采樣深度8.0 mm，等離子體冷卻氣流速15.0 L·min-1，載氣流速1.0 L·min-1，補償 氣 流 速0.7 L·min-1，鎳合金采樣錐和截取錐，測量元素積分時間0.3 s，積分3 次。分析過程中，為校正補償樣品的基體效應和信號漂移，選擇鉍（Bi）作為在線內標。

1.4.3 DMA-80 測汞儀程序升溫參數

升溫0 ～200 ℃，爬升10 s；干燥溫度200 ℃，保持60 s；分解溫度200 ～650 ℃，分解時間90 s；齊化溫度650 ℃，保持90 s。

1.4.4 DMA-80 測汞儀儀器參數

載氣為氧氣，純度為99.95%以上，載氣流量為200 mL·min-1，壓力為0.4 Mbar。檢測器為光電倍增管檢測器；檢測波長253.7 nm；進樣量100 μL。

2 結果與分析

2.1 工作曲線與檢出限

在實驗確定的最佳條件下，采用ICP-MS 測定系列濃度為0 ～2.0 μg·L-1的 Hg 標準溶液，以其響應值對其質量濃度進行線性回歸，得到線性方程Y=0.003 3X+0.049 5，相關系數為1.000 0。將樣品空白溶液重復測定11 次，計算樣品空白值的標準偏差，3 倍標準偏差所對應的濃度即為Hg 的儀器檢出限（Instrument Limit of Detection，ILOD），結合前處理方法和稀釋倍數，計算得到方法檢出限（Method Limit of Detection，MLOD），計算結果顯示該方法檢出限為1.0 μg·kg-1。采用測汞儀測定質量為0 ～20 ng 的Hg標準溶液校正曲線，得到線性方程y=0.000 430 59+0.053 019 65x-0.000 895 27x2，相關系數為0.999 7。將樣品空白溶液重復測定11 次，以3 倍信噪比（S/N）確定檢出限，結合樣品的前處理過程，測汞儀法檢出限為0.05 μg·kg-1。

兩種方法均表明在相應質量濃度范圍內，Hg 的儀器響應與其質量濃度線性關系良好，測汞儀法檢出限比ICP-MS 法低得多，具有更高的靈敏度。

2.2 加標回收率和精密度

為驗證分析方法的準確性和可靠性，在優化實驗的條件下對2 種水產品樣品分別添加適量濃度的Hg 標準工作液，按照1.3 和1.4 的方法分別平行測定6 次，計算回收率和精密度。ICP-MS 法的回收率在92.2%～98.6%，相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD）不超過3.44%。采用測汞儀法同樣對2 種水產品樣品中總汞測定進行加標回收實驗，回收率在101.7%～109.3%，相對標準偏差不超過6.45%，數據詳見表1。結果表明兩種檢測方法精密度較好，測汞儀法因取樣量比超級微波消解-ICP-MS少，測定的數據浮動性相對較大，但均滿足樣品中總汞的測定要求。

表1 水產品中回收率及相對標準偏差（n=6）

2.3 實際樣品的測定

為驗證方法的實用性，采用兩種不同方法對從市場購買的40 個水產品樣品進行測定。樣品類別包括魚類（26 個）、貝類（2 個）、魷魚干類（2 個）、蝦類（8 個）和蟹類（2 個），表2 為40 個水產品樣品Hg含量的測定結果統計。《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）規定水產品中甲基汞制定的限量指標為0.5 mg·kg-1，結果發現，水產品中汞的含量低于甲基汞限量指標，污染指數低，基本滿足國家標準要求。

2.4 t 檢驗分析討論

對表2 結果采用雙樣本t檢驗進行分析，以判斷兩種方法的測定結果是否存在差異。經查表可知，t0.05(38)=2.024。最終計算結果離差t為0.013，小于該臨界值，說明兩種方法對40 種水產品中Hg 含量的測定結果的差異無統計學意義。

表2 不同水產品樣品中Hg 含量表（n=3）

2.5 基準物質的方法驗證

為驗證方法的正確性、穩定性及可行性，按1.3和1.4 的條件對扇貝（GBW10024）進行測定，結果顯示，ICP-MS 法檢測結果為39.4 μg·kg-1，測汞儀法檢測結果41.1 μg·kg-1，兩個方法測定結果均在質控樣參考值（40±7）μg·kg-1的范圍內，進一步驗證了方法的準確性和可行性。

3 結論

本研究對比了ICP-MS 與測汞儀兩種方法測定水產品中汞含量的結果。兩種測定方法在其濃度范圍內均有較好的線性關系，相關系數R均大于0.999。ICP-MS 和測汞儀的精密度分別為2.71%～3.44%和4.63%～6.45%，加標回收率分別為92.2%～98.6%和101.7%～109.3%，兩種方法的精密度和加標回收率均較好，均符合痕量分析的標準。通過標準物質驗證，兩種檢測方法的準確度和可行性高，同時雙樣本t檢驗結果表明，兩種方法檢測結果并無顯著差異。

兩種方法準確率高、線性關系良好、加標回收率高、檢出限低，均能快速有效測定水產品中的汞元素含量，適用于各種水產品中汞元素的檢測。ICP-MS和測汞儀相比較，ICP-MS 測定分析速度快適用于大量水產品中汞元素的測定，而測汞儀不需要樣品前處理，直接取樣檢測，取樣量小，適用于少量的水產品中汞元素的快速測定。本文通過對比ICP-MS 和測汞儀對水產品中汞元素含量的測定結果，有利于建立高效準確的分析方法，為水產品中汞元素含量的測定提供技術支撐，對保障消費者的飲食健康安全具有重大意義。