微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定克氏螯蝦中10種重金屬元素

＊徐祥云 禹蓮玲 姚澤 鄭麗 周瑾瑾 彭君*

（1.曲靖醫(yī)學高等專科學校 云南 655000 2.湖南省地質實驗測試中心 湖南 410007）

克氏螯蝦是高蛋白的水產品，富含銅、鋅、鉬等多種人體必需的微量元素。隨著人們生活水平的逐漸提高，百姓生活的多樣化，克氏螯蝦逐漸走上了大眾的餐桌，越來越成為受人喜愛的餐桌食品。伴隨著我國工業(yè)化不斷地加快進程，越來越多的重金屬污染物通過各種不為人知的方式被排放到了水體、土壤等大自然中，再通過降水、運輸、洋流、食物鏈等方式進入到生物圈。由于水生生物特別是螯蝦類對重金屬元素有較強的富集作用，重金屬元素可通過食物鏈進入到人體生物，威脅健康[1-2]。因此，有必要建立一種低耗、快速、高效檢測克氏螯蝦中重金屬元素含量的分析方法。

水產品樣品的前處理和檢測儀器是影響重金屬元素測定結果準確性的關鍵環(huán)節(jié)。微波消解、干法灰化、濕法消解和高壓密閉消解四種預處理方法是目前測定重金屬元素使用最為廣泛的處理方法[3-4]。四種預處理中微波消解是將樣品在密閉環(huán)境下通過程序升溫進行內加熱，樣品在高能微波下分子迅速極化，樣品被破壞，最終徹底軟化消解。該過程全程封閉，需要的樣品量少、消解時間短并有高回收率，整個操作過程簡單、環(huán)境封閉、污染少，整個測定過程簡便快速、測量結果重現性好。同時密閉空間對易揮發(fā)元素減少的損失等特點，越來越得到廣泛運用[5]。示波極譜法、原子吸收光譜法（AAS）和原子熒光光譜法（AFS）等為近年來常用的重金屬元素的測定方法[6]，檢測周期長且要求樣品量大。隨著近年來國家對生態(tài)環(huán)境保護的重視，現有的分析方法已不能滿足快速測定水產品中重金屬元素含量的需求。電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）作為一種檢測水產品中重金屬離子的方法，具有穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、檢測靈敏度高、測量范圍廣的優(yōu)點，可以實現多元素的同時測定，極大地提高了樣品分析效率[7-8]。

本文以岳陽地區(qū)的克氏螯蝦為研究對象，將克氏螯蝦去頭，腹部肌肉和外殼分別進行處理，通過硝酸-過氧化氫-水體系對樣品使用微波消解對樣品進行消解，采用ICP-MS法測定樣品中的重金屬元素。建立了ICP-MS同時測定克氏螯蝦中汞、鉻、鎳、鎘等10種重金屬元素的方法，并進行一系列方法進行驗證。根據國家食品安全標準對水產品中污染物的限量要求和居民膳食營養(yǎng)攝入量進行評價，為居民日常選購水產品、合理膳食提供有用的參考數據。

1.使用儀器及檢測方法

（1）使用儀器設備與實驗試劑。MARS Xpress型微波消解儀；ICAP-RQ型電感耦合等離子體質譜儀（美國熱電公司）；BSA22S型電子分析天平；CF15RX II型離心機；DHG-9075A型電熱恒溫鼓風干燥機；恒溫加熱器；PMT塑料量瓶；Retech GM200型研磨機；Milli-Q Intergral型超純水機。10種常見重金屬離子（銅、鋅、鎘、鉻、汞、硒、砷、鉬、鎳、鉛）的標準儲備溶液為：1000mg/L，采用2%硝酸稀釋至1mg/L備用。根據需要配制成合適濃度的標準溶液。鍺、銦、鉍內標儲備液：1000mg/L。硝酸、過氧化氫為優(yōu)級純，實驗室用水為超純水。實驗所用到的器皿均用15%硝酸溶液浸泡24h，超純水沖凈晾干后備用。

（2）儀器參數與條件。Icap-RQ型電感耦合等離子體質譜儀（美國熱電公司），主要參數如下：1550W的射頻功率；等離子體氣流速15.0L/min；載氣流速0.8L/min；輔助氣流速0.4L/min；氦氣流速4mL/min；霧化氣流速1.0L/min；進樣泵速80r/min；進樣沖洗時間25s；掃描方式為跳峰。微波消解程序見表1。

表1 微波消解程序

（3）樣品微波消解處理。將整個克氏螯蝦用刷子將殼刷洗干凈、去頭，然后將肉和殼分離分類，分別用濾紙擦干表面水分，研磨混勻，制成均勻樣品，冷凍備用。準確稱取克氏螯蝦肉和殼樣品0.2500g至洗凈的消解罐中，加入5mL濃硝酸，然后搖勻冷消解。約12h后加入1mL H2O2密封，使用微波消解系統(tǒng)消解，嚴格按照微波程序升溫進行消解[9]（120℃保溫5min，150℃保溫10min，180℃保溫15min）。至溶液呈清亮無色，在石墨爐趕酸儀上進行趕酸，稍冷，取下轉移到50mL比色管中，加水至刻度，搖勻、靜置，待測上機。

2.結果與討論

（1）測量同位素的選擇。采用電感耦合等離子體質譜法，潛在的質譜干擾較多且復雜，選擇合適的測量同位素能有效避開相關干擾，提高待測元素的準確度。根據測量同位素自然豐度大、靈敏度大、無干擾或干擾小的選擇原則，待測元素的測量同位素分別為63Cu、208Pb、66Zn、111Cd、52Cr、95Mo、60Ni、202Hg、82Se和75As。

（2）選擇內標元素的原則。內標元素選擇尤為重要，對內標元素以下幾點原則進行選擇[9]：①為保證穩(wěn)定的測量結果，元素的質荷比必須相近；②樣品中含量幾乎為零或待測元素含量為零，不能對測量結果進行影響；③待測元素與樣品需互不反應；④本法采用ICP-MS測定樣品中重金屬的含量，為保證兩者對空間電荷具有相同的影響力，必須內標元素有相似的質量。按以上條件，本實驗選取的內標元素為74Ge、115In、209Bi，內標溶液的質量濃度為20μg/L。52Cr、60Ni、63Cu、66Zn、75As、82Se以74Ge為內標，95Mo、111Cd以115In為內標，202Hg、208Pb以209Bi為內標。

（3）儀器測定條件的選擇。為保證高靈敏度，首先用調諧液將低、中、高質量數調諧到具有較高靈敏度狀態(tài)，其次進行測定。實驗使用了氦氣碰撞池的模式，既大大降低了質譜干擾，又有效地提高了測定結果的準確度，同時對儀器的污染減少程度較大。因此，選擇KED碰撞池模式進行測定分析樣品。

（4）標準曲線與檢出限。各元素標準溶液系列用（3%）硝酸溶液進行配制，以各元素的濃度為橫坐標，以信號強度為縱坐標繪制標準曲線。以樣品空白溶液連續(xù)進行11次的平行測定，計算三倍標準偏差（3SD）作為檢出限。各元素的線性相關系數均達到0.999以上，檢出限在0.0001～0.0006μg·L-1之間。各元素的線性參數和檢出限詳見表2。

表2 線性參數及檢出限

（5）方法精密度和回收率。按照以上實驗方法對本文兩個實際樣品進行了分析，實驗平行制備測定6次并做加標回收實驗，測量結果見表3。由表3可知，樣品各元素的測定值標準偏差（RSD）在0.15%～6.25%之間，回收率在89.5%～105%之間，說明該分析方法準確、可靠。

表3 精密度和回收率試驗結果（n=6）

表3數據表明克氏螯蝦肌肉和外殼的重金屬元素含量存在顯著差異。蝦殼中的絕大部分重金屬元素的含量遠比蝦肉中含量高，表明水產品克氏螯蝦中的重金屬元素主要富集在蝦殼中；Cu和Zn元素在蝦肉和蝦殼中的含量相當；但有害元素Hg和有益元素Se在蝦肉中的含量卻比蝦殼中的含量高得多，說明蝦肉更容易富集Hg和Se元素。

按實驗方法測定來自岳陽地區(qū)的一批克氏螯蝦，每批樣品做兩份平行檢測，利用標準曲線上獲得樣品溶液的濃度，減去相應空白溶液的濃度，得到樣品中各待測元素的含量，根據實際測量，所有樣品待測元素含量與表3中各元素含量相對變化一致。本實驗測定結果表明，選取的本批次克氏螯蝦中富含對人體有益Se、Mo等微量元素，還有許多其他微量元素，是營養(yǎng)價值較高的水產品。

經過本實驗測定結論，本批次克氏螯蝦樣品中蝦肉中的各重金屬元素含量均未超過國家相關標準規(guī)定（NY 5073—2006《無公害食品水產品有毒有害物質限量》：Hg＜0.5mg/kg，As＜0.5mg/kg，Pb＜0.5 mg/kg，Cd＜0.5mg/kg）。但根據美國的重金屬殘留限量標準規(guī)定，每日每人的攝入量安全范圍在As＜130μg，Cd＜55μg，Pb＜75μg。因此，盡管克氏螯蝦已成為街頭巷尾的一道普通美食，但也要適量食用。

3.結論

本文采用方便快捷的微波消解和靈敏度較高的ICP-MS測定法測定克氏螯蝦中10種重金屬元素，對實際樣品做了多次平行試驗和加標回收試驗，結果驗證了方法的可行性，該方法檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬，可準確、快速測定水產品中多種重金屬元素，為水產品的質量評估提供了參考，為科學合理食用克氏螯蝦提供了理論依據。