采用ICP-MS法檢測蚱蟬老齡若蟲微量元素

羅璇 ，崔夢琪，梅英杰，馬成業(yè)

1. 山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院（淄博 255000）；2. 淄博市食品藥品檢驗研究院（淄博 255000）

蚱蟬，俗稱知了，蚱蟬老齡若蟲俗稱知了猴、肉牛、結(jié)了龜。蚱蟬為不完全變態(tài)昆蟲，生長發(fā)育主要經(jīng)過卵、若蟲、成蟲3個發(fā)育期[1]。夏季蚱蟬將卵產(chǎn)在樹木的木質(zhì)組織內(nèi)，若蟲一孵出即鉆入地下，吸食植物根中的汁液。蚱蟬一般經(jīng)5次蛻皮，需幾年才能成熟。蚱蟬老齡若蟲是極富特色的野味，世界各地都有食蚱蟬的習(xí)俗[2-3]。研究發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)含量為69.91 g/100 g（干重），脂肪含量在5%～15%之間（干重），碳水化合物含量低于5 g/100 g（干重），維生素B1平均含量為2.88 g/100 g（鮮重），鈣和鐵的含量均遠遠高于一般肉類食品[4-5]。蚱蟬老齡若蟲市場認可度高、味道鮮美、營養(yǎng)豐富，是一種極具開發(fā)潛力的動物蛋白資源。剛剛出土的老齡若蟲在餐飲市場供不應(yīng)求，市售單價已達到0.7～2.0元/頭，僅靠野外捕捉已不能滿足需要，目前已有養(yǎng)殖產(chǎn)品問世。由于蚱蟬若蟲要在土壤中生活若干年（北美洲東岸森林中的蚱蟬若蟲可在地下生活長達17年之久）[6]，易受環(huán)境中農(nóng)藥、化肥、污水、固廢、大氣沉降等因素污染[7-9]，其中重金屬與其他種類的化合物不同，它們不能被土壤微生物分解，同時生物體可以富集重金屬，并且把某些重金屬轉(zhuǎn)變成毒性更大的形態(tài)。有些污染物如鉛、鎘、汞等通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積，嚴重危害人體健康[10-12]。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)相似樣品，如蠶蛹、冬蟲夏草等變態(tài)發(fā)育昆蟲極易富集環(huán)境中的有害金屬元素[13-14]。為了解蚱蟬受污染物影響情況，特別是作為昆蟲食物資源的老齡若蟲是否也受到有害污染，試驗對來自7個省的7份蚱蟬老齡若蟲樣品中的10種微量元素含量進行測定，依據(jù)檢測結(jié)果判斷是否存在污染物含量異常的可能。蚱蟬中化學(xué)元素測定的常用方法主要有原子吸收（AAS）法、電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）法等。其中ICP-MS法是近年來發(fā)展較快的一種分析方法，具有檢出限低、靈敏度高等特點，可快速、準確地同時測定樣品中的多種元素，應(yīng)用十分廣泛[15-16]。試驗應(yīng)用微波消解法處理蚱蟬老齡若蟲樣品，建立了ICP-MS法同時檢測分析蚱蟬樣品的鉛、砷、鉻、鎘、汞、釩、鈷、鎳、硒、鉈10種微量元素的含量，并對來自不同地區(qū)的蚱蟬老齡若蟲樣品進行測定，采用聚類分析法將各地樣品微量元素的情況進行統(tǒng)計分析，試驗結(jié)果能準確了解蚱蟬體內(nèi)微量元素含量情況，為判斷和發(fā)現(xiàn)污染物在蚱蟬老齡若蟲的殘留與累積情況提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

蚱蟬老齡若蟲樣品分別來自山東省菏澤市、江蘇省徐州市、安徽省廬江市、河南省南陽市、安徽省合肥市、江西省萍鄉(xiāng)市、河北省石家莊市、陜西省西安市7個地區(qū)。每批蚱蟬老齡若蟲樣品約100頭，分別充分混勻打碎后，在110 ℃條件下烘干至恒重。

HNO3（UP級，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司）；H2O2（優(yōu)級純，上海沃凱生物技術(shù)有限公司）；HCl（優(yōu)級純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；多元素混合標準貯備液、內(nèi)標元素貯備液、汞元素貯備液（安捷倫科技有限公司）。超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。

Agilent 7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（安捷倫科技有限公司），配有ICP-MS MassHunter數(shù)據(jù)處理軟件；Milli-Q超純水儀（法國Millipore公司）；MARS6微波消解儀（美國CEM公司）；

1.2 檢測方法

1.2.1 標準工作溶液的配制

1.2.1.1 多元素混合標準工作液

準確移取1 mL質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的混合標準貯備液于100 mL容量瓶中，用2% HNO3定容，配制成質(zhì)量濃度為100 μg·L-1的標準溶液。用2% HNO3配制質(zhì)量濃度為0，1.00，5.00，10.0，20.0和50.0 μg·L-1的多元素混合標準工作液。

1.2.1.2 汞標準工作液

準確移取100 μL質(zhì)量濃度10 μg·mL-1汞元素貯備液于100 mL容量瓶中，用5% HCl定容，配制成質(zhì)量濃度為1 μg·mL-1的標準溶液。用5% HCl配制質(zhì)量濃度為0，0.100，0.500，1.00，1.50和2.00 μg·L-1的汞元素標準工作液。

1.2.1.3 多元素內(nèi)標使用液

準確移取250 μL質(zhì)量濃度100 μg·mL-1內(nèi)標多元素貯備液于25 mL容量瓶中，用2% HNO3定容，配制為1 μg·mL-1的內(nèi)標使用液。

1.2.2 儀器參數(shù)優(yōu)化

用調(diào)諧液對電感耦合等離子體質(zhì)譜儀各參數(shù)進行調(diào)諧和優(yōu)化，使靈敏度和分辨率達到最佳狀態(tài)。具體參數(shù)見表1。

表1 優(yōu)化的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作條件

1.2.3 樣品處理

分別準確稱取0.500 g烘干至恒重的蚱蟬老齡若蟲樣品粉末放入聚四氟乙烯消解罐內(nèi)，加入7 mL HNO3和1 mL H2O2過夜預(yù)消解，旋緊罐蓋，然后采用升溫控制模式對樣品進行微波消解，優(yōu)化后的微波消解程序如表2所示。待消解結(jié)束冷卻至常溫后，緩慢打開罐蓋排氣，用少量超純水沖洗內(nèi)蓋，將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用超純水定容，在優(yōu)化后的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作條件下進行測定，同時制作空白樣品。每個樣品3個重復(fù)檢測樣。

表2 檢測樣品的微波消解程序

1.2.4 樣品測定

在優(yōu)化的儀器工作條件下檢測空白樣品溶液、標準液和待測液。1 μg·mL-1多元素內(nèi)標使用液在線加入。在碰撞反應(yīng)池模式下測定鉛、鎘、汞、砷、鎳、鉻、釩、鈷、硒、鉈元素的含量，其中鎘元素經(jīng)100倍稀釋后測量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

IBM SPSS Statistics 19數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件的系統(tǒng)分析法進行聚類分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 蚱蟬老齡若蟲樣品中微量元素測定的方法學(xué)驗證

2.1.1 標準曲線方程各被測元素的檢出限、線性范圍、標準曲線方程

取空白對照溶液連續(xù)進樣11次，以空白對照溶液測定值的3倍標準偏差所對應(yīng)的待測元素濃度作為檢出限。可見該檢測方法中各元素的標準曲線具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.998 3～0.999 7之間。各元素檢出限、線性范圍、標準曲線方程見表3。

表3 被測微量元素的線性范圍及標準曲線方程和相關(guān)系數(shù)

2.1.2 加標回收率及精密度試驗

在1組樣品中添加3個濃度水平的多元素混合標準溶液和汞標準溶液，按照上述試驗方法在優(yōu)化的儀器工作條件下測定各元素的回收率。樣品中的元素含量、加標量和測量值以及回收率列于表4。所有待測元素的加標回收率在81.6%～109.6%之間。取其中1份，連續(xù)進樣6次，計算檢測結(jié)果的精密度SRSD范圍在0.9%～4.0%之間，各元素檢測結(jié)果的重復(fù)性SRSD范圍均＜5%，結(jié)果表明該方法具有良好的重復(fù)性和精密度。

表4 蚱蟬老齡若蟲樣品中10種被測微量元素的加標回收率

2.2 不同來源蚱蟬老齡若蟲樣品中的微量元素含量

應(yīng)用上述檢測方法對來自不同省份的7份蚱蟬老齡若蟲樣品進行分析，結(jié)果見表5。根據(jù)GB 5009.3—2016[17]第一法食品中水分的測定方法得出，蚱蟬老齡若蟲的含水量約為75.4%。參照GB 2762—2017[18]食品中污染物限量和實際工作中對昆蟲類食材的分類，蚱蟬可以參照肉的限量值，蚱蟬老齡若蟲在所檢7個樣品中5個樣品存在鎘含量超標的情況，其余元素低于污染物限量標準。

表5 7份蚱蟬老齡若蟲樣品中10種金屬元素含量的檢測結(jié)果［折算為鮮重（mg·kg-1）］

參照鎘元素在GB 2762—2017中0.1 mg·kg-1的限量，山東、江蘇、河南、江西、陜西的樣品均超出食品安全限量，超標最嚴重的樣品來自江蘇徐州和陜西西安，分別超標21.05倍和10.04倍。未超限量的安徽、河北樣品含量也接近食品安全限量。

2.3 蚱蟬老齡若蟲樣品微量元素的聚類分析

以7種蚱蟬老齡若蟲中10種微量元素的含量為變量，運用SPSS 19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件，采用組間平均距離連接法進行聚類分析研究，結(jié)果見圖1。有圖1可知，當臨界值取8時，7組樣品聚可為3組，其中河南、安徽分為一組，兩地區(qū)的微量元素含量最為接近，江西、河北、陜西分為一組，其微量元素含量相對接近。山東、江蘇是一組，由表5可知其大部分微量元素比其他省份高。

圖1 各地蚱蟬老齡若蟲微量元素聚類分析圖

3 結(jié)論

應(yīng)用微波消解結(jié)合ICP-MS法測定7省蚱蟬老齡若蟲樣品中10種微量元素的含量，在優(yōu)化的儀器工作條件下，所有待測元素的加標回收率在81.6%～109.6%之間，相對標準偏差SRSD在5%以內(nèi)。參照國內(nèi)食品中污染物限值標準，來自山東、江蘇、河南、安徽、江西、陜西的蚱蟬老齡若蟲樣品鎘含量超過食品安全國家標準，原因可能是由物種在環(huán)境中富集引起的，也可能是在售賣的過程中添加了某些物質(zhì)，有待進一步增加樣品數(shù)量和針對相應(yīng)的環(huán)境因素調(diào)查研究之后做出更為全面、準確的結(jié)論。

目前我國尚未出臺可食用昆蟲污染物標準，蚱蟬、蠶蛹、蝗蟲、豆天蛾等可食用昆蟲參照GB 2762—2017中一般歸類為肉類。但其食用量遠遠低于肉類的攝入量，因此，將0.1 mg·kg-1作為限量也有待商榷。由于食用昆蟲在我國的市場正逐步拓展，因此需盡快建立常見食用昆蟲微量元素含量的合理限量標準，以便納入監(jiān)管，確保廣大消費者的食用安全。