電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在食品領(lǐng)域金屬元素分析的應(yīng)用

胡杰麗

（五糧液股份有限公司，四川宜賓 644007）

目前市面上流行的金屬元素檢測(cè)儀器主要有原子吸收光譜儀（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）、原子熒光光度計(jì)（Atomic Fluorescence Spectrometer，AFS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀[1]（Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy，ICP-OES）和電感耦合等離子質(zhì)譜儀[2]（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）等。近年來新發(fā)展成熟的ICP-MS 技術(shù)在金屬檢測(cè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)也越來越明顯[3]。

1 ICP-MS 的概述以及與其他金屬元素檢測(cè)儀器的對(duì)比

1.1 ICP-MS 的概述

電感耦合等離子質(zhì)譜法是20 世紀(jì)80年代發(fā)展起來的具有高靈敏度和快速檢測(cè)能力的多元素分析方法[4]。該技術(shù)以獨(dú)特的接口技術(shù)，將電感耦合等離子體的高溫電離特性與MS 的快速靈敏掃描特點(diǎn)相結(jié)合，從而形成了一種新的元素以及同位素分析技術(shù)[5]。隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，ICP-MS 技術(shù)因其分析元素種類廣泛、獲取同位素信息快、檢出限低和線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在各大分析領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是金屬元素分析領(lǐng)域[6]。目前，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在食品中金屬元素的檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用，為食品安全帶來了保障，同時(shí)也促進(jìn)了食品行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。在利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)食品中的金屬元素進(jìn)行檢測(cè)的過程中，需要對(duì)樣品進(jìn)行研磨、酸浸等處理工藝，進(jìn)而保障最終的檢測(cè)效果。

1.2 常用金屬元素檢測(cè)方法

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，金屬元素檢測(cè)方法越來越多。目前，多數(shù)實(shí)驗(yàn)室常用的金屬元素分析檢測(cè)方法主要有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法。其中，電感耦合等離子體質(zhì)譜法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重金屬、微量元素以及元素形態(tài)的檢測(cè)，更好地為食品檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供技術(shù)上的支持。此外，其也是目前元素同步測(cè)定中最為先進(jìn)的一種技術(shù)方法。表1 從檢出限、線性和儀器成本等多方面對(duì)4種儀器進(jìn)行對(duì)比[7]。

表1 多種元素分析技術(shù)的比較

2 ICP-MS 測(cè)定食品領(lǐng)域金屬元素的應(yīng)用成果

在食品安全問題中，由金屬元素的量變而引發(fā)的毒理性問題也不斷增加，各個(gè)科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)技術(shù)單位等相關(guān)人員也不斷地對(duì)食品中有關(guān)金屬元素進(jìn)行研究和分析[8]。歐愛芬等[9]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定畜禽肉中9種重金屬元素含量，結(jié)果表明ICP-MS 法的前處理簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性較好。作為畜禽肉類中多種微量元素同時(shí)測(cè)定的檢測(cè)方法，對(duì)保障畜禽肉類質(zhì)量安全以及達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)管控具有一定的意義。徐慧靜等[10]通過對(duì)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀條件的研究，成功確立了用ICP-MS 測(cè)定牛乳及乳粉中鋁和鎳的含量的方法，并用該方法對(duì)市面上不同種類的液體、固體乳制品進(jìn)行檢測(cè)分析以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從而提供有效的參考數(shù)據(jù)。李潔傲等[11]在研究中，借助電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定海參中17種金屬元素的含量，通過在海參樣品當(dāng)中添加硝酸-過氧化氫混合液來進(jìn)行分析，最終測(cè)得的17種元素的質(zhì)量濃度與分析信號(hào)呈現(xiàn)出線性關(guān)系，同時(shí)得出了檢出限（3s）在0.000 5 ～0.070 0 μg·L-1。測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）在0.45%～7.4%，借助電感耦合等離子體質(zhì)譜法更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)海參品質(zhì)的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果能夠更好地評(píng)估海參的質(zhì)量，為海參品質(zhì)的鑒定帶來幫助。聶西度等[12]在研究中借助電感耦合等離子體質(zhì)譜法實(shí)現(xiàn)了對(duì)甜味劑中的重金屬元素的檢測(cè)。重點(diǎn)檢測(cè)了Cr、Co、Ni、Cu、As、CA、Sn、Sb、Hg 和Pb 等10種重金屬元素的含量，得出了甜味劑中金屬元素的檢出限為0.003 ～0.038 μg·L-1，加標(biāo)回收率在93.0% ～106.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤3.4%。通過該方法準(zhǔn)確地檢驗(yàn)出了甜味劑中的重金屬元素，不僅操作簡(jiǎn)單，還能夠避免人們?cè)谔鹞秳┑氖褂弥谐霈F(xiàn)重金屬中毒等現(xiàn)象，能夠更好地為甜味劑的生產(chǎn)帶來保障，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)甜味劑的質(zhì)量控制。陳學(xué)武等[13]用ICP-MS 對(duì)嬰幼兒奶粉中的10種微量金屬元素進(jìn)行測(cè)定，得到檢出限為0.01 ～0.88 mg·kg-1，低、中、高3個(gè)加標(biāo)水平的平均回收率為84.0%～104.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.2%～4.8%。

此外，也有學(xué)者將電感耦合等離子體質(zhì)譜法應(yīng)用到果蔬元素的測(cè)定中。其中，F(xiàn)ERNANDA 等[14]運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對(duì)蘋果汁和橙汁當(dāng)中的金屬元素進(jìn)行了測(cè)定，檢出限為0.013 μg·L-1，回收率為88%～109%，很好地測(cè)定了果蔬當(dāng)中的砷金屬元素含量，進(jìn)而更好地保障了蘋果汁和橙汁的檢測(cè)質(zhì)量。劉慧等[15]借助電感耦合等離子體質(zhì)譜法對(duì)果蔬當(dāng)中的13種重金屬以及微量元素進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，重金屬檢測(cè)中的檢出限為0.5 μg·L-1，微量元素的檢出限為10 μg·L-1，各類元素的加標(biāo)回收率為79.2%～91.6%，檢測(cè)結(jié)果較為理想。因此，電感耦合等離子體質(zhì)譜法在果蔬的金屬元素檢測(cè)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

3 ICP-MS 與其他儀器物理聯(lián)用測(cè)定金屬元素的應(yīng)用概述

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，ICP-MS 與其他各種儀器物理聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)多有報(bào)道。CHEN 等[16]通過研究建立了高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法聯(lián)用測(cè)定瓶裝飲用水和果汁中的部分元素的方法。VACCHINA[17]則建立了GC-ICP-MS 測(cè)定世界范圍內(nèi)紅酒樣品中的錫和汞及其形態(tài)的方法，從而更好地檢測(cè)有機(jī)錫化合物和甲基汞含量，為葡萄酒風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更全面的檢測(cè)技術(shù)。離子色譜因其分離效率高的優(yōu)點(diǎn)，在與ICP－MS 技術(shù)聯(lián)用后，多用于研究Pb 以及Cr 的同位素等。鄧小文等[18]運(yùn)用IC-ICP-MS 測(cè)定皮革及皮革制品中Cr（Ⅵ）含量，并對(duì)質(zhì)譜條件及色譜條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)大于0.999 且在濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，滿足了歐盟新規(guī)（EN）No301/2014 對(duì)皮革及皮革制品中Cr（Ⅵ）限量要求。

4 結(jié)語

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析技術(shù)具有速度快、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適用于大批量痕量分析，已應(yīng)用于很多領(lǐng)域的定量檢測(cè)，但受制于前處理時(shí)間長(zhǎng)以及樣品均一性等因素影響，增加檢測(cè)過程中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性或許將是未來ICP-MS技術(shù)的主要研究方向之一。綜上所述，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀技術(shù)與其他儀器多重物理聯(lián)用技術(shù)將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)提高電感耦合等離子體質(zhì)譜儀定量過程的抗干擾能力以及準(zhǔn)確度具有重要的意義。