微波消解電感耦合等離子法檢測桑葉中五種重金屬元素的方法研究

趙光鈴，田 霞，劉 暢，冉 俊，向春燕

（1.重慶市黔江食品藥品檢驗所，重慶黔江 409000；2.重慶市工業學校，重慶渝中 400043）

桑葉為?？浦参锷＃∕orus ablaL.）的干燥葉［1］，是中醫臨床常用的中藥材，許多古典醫藥著作中記載其味苦、甘，性寒，歸肺、肝經，具有疏散風熱、清肺潤燥、平肝明目和涼血止血等功效［2］。桑葉中含有黃酮、生物堿、氨基酸等多種化學成分，具有很高的營養價值與功能效用，2002 年被衛生部列為藥食同源的植物之一［3］，主要用于加工桑葉茶、桑葉面和桑葉菜等產品。重慶市黔江區是“中國蠶桑之鄉”，桑樹主要作為家蠶飼料而存在，隨著桑產業的振興，桑樹的食用和藥用價值也受到廣泛關注，而黔江區桑樹種植以農戶為單位，分散性很大，土壤污染情況不明，直接導致入藥和食用的桑葉品種混亂，質量參差不齊。

電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）在食品、中藥材分析中得到廣泛應用［4-6］。有關桑葉微量元素的分析測定方法已有文獻報道［7-9］，而用微波消解-電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）測定桑葉中的重金屬元素的研究較少［10］。本研究采用微波消解進行樣品前處理，ICP-MS 同時檢測桑葉中的鉻（Cr）、砷（As）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）5 種金屬元素的分析方法，以期為居民日常食用桑葉及相關產品、政府相關部門質量安全監測提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗對象

桑葉采摘于黔江區桑葉主產區的鄉鎮，每個采樣區隨機采摘桑樹靠近下端的桑葉，每批樣品采摘約1 kg。共計采集桑葉196 批次。

1.2 儀器與試劑

ELGA 超純水系統（Flex，威立雅水處理技術有限公司）；電感耦合等離子體質譜儀（NexION350X，美國PekinElmer 公司）；微波消解儀（MARS 6，美國CEM 公司）；趕酸器（EHD-40，北京東航科儀儀器有限公司）；電子天平（XPE204，梅特勒-托利多國際貿易有限公司）。梅特勒-托利多移液槍10～100 μL 和100～1 000 μL 各1 支［梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司］。

鉛、鎘、鉻、汞、砷單標儲備溶液（濃度均為1 000 μg/mL）均來源于國家有色金屬及電子材料分析測試中心，批號分別為GSB04-1742—2004、GSB04-1721—2004、GSB04-1723—2004（a）、GSB04-1729—2004、GSB04-1714—2004；內標元素鉍、鈧、銠（濃度均為1 000 μg/mL）均來源于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圓白菜GBW10014a（GSB-5a），中國地質科學院物理地球化學勘查研究所；大米粉中總砷質控樣品（CFAPAQC202202A-8），大連中食國實檢測技術有限公司；分析檢測用質控樣品菠菜粉（P51815B），廣州譜恩科學儀器有限公司；超純水，電阻率≥18.2 ΜΩ·cm；硝酸（GR），重慶川東化工集團有限公司；Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U 調諧液（1 μg/L），美國PekinElmer公司。

1.3 方法

1.3.1 儀器的條件 微波消解升溫程序：溫度從室溫到100 ℃，保持3 min，功率1 600 W；溫度從100 ℃到150 ℃，保持3 min，功率1 600 W；溫度從150 ℃到170 ℃，保持3 min ，功率1 600 W；溫度從170 ℃到190 ℃，保持10 min，功率1 600 W。

ICP-MS 儀器參數：射頻功率1 500 W；測試模式為KED Mode，等離子體氣流速15 L/min；載氣高純氬氣，流速1.04 L/min，輔助氣流量1 L/min；進液速度0.30 r/s，進液時間35 s，穩定時間20 s，重復3 次。

1.3.2 樣品前處理 將采摘的桑葉洗凈，晾干，用高速勻漿機勻漿均勻，儲于潔凈的塑料袋中，并做好標記。準確稱取該樣品0.6 g（精確至小數點后0.000 1 g）于微波消解罐中，加入8 mL 硝酸，加蓋放置1 h，旋緊罐蓋，進行微波消解，冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在控溫電熱板上于100 ℃加熱30 min，用水定容至50 mL，加入混合內標溶液，混勻備用，同時做空白試驗，樣液均含有混合內標溶液，濃度為50 μg/L。

1.3.3 標準曲線的配制 混合內標溶液：精密量取內標鉍、鈧、銠單標儲備溶液各1 mL，置于100 mL 量瓶中，用5%硝酸定量稀釋制成濃度為10 μg/mL 的溶液，即得。

混合標準溶液的制備：精密量取鉛、鎘、鉻、汞、砷單標儲備溶液各適量，用5%硝酸溶液定量稀釋成含鉛、鎘、鉻、砷濃度分別為0、1、5、10、30、40 μg/L，汞濃度分別為0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0 μg/L 的混合標準系列溶液，加入適量混合內標溶液，使得混合標準工作曲線均含混合內標溶液，濃度為50 μg/L。

2 結果與分析

2.1 干擾及消除方法的選擇

ICP-MS 的干擾分為質譜干擾和非質譜干擾（基體效應）［11］。質譜干擾主要分為同量異位素干擾、氧化物和雙電荷干擾、多原子離子干擾，解決辦法主要通過優化儀器條件參數、選擇無干擾同位素、干擾校正方程、冷等離子體技術、碰撞/反應池技術等［12］。消除非質譜干擾的方法主要有內標校正法和適當稀釋法［13］。研究表明，添加內標能夠有效消除或降低標準溶液中其他元素的干擾［14］。本試驗通過惰性氣體氦氣碰撞反應，選擇合適的同位素來避免多原子離子干擾。為減少儀器信號漂移和基體干擾的影響程度，選用加入混合內標元素Sc（45）、Rh（103）、Bi（209）（濃度50 μg/L）進行定量，通過校正補償樣品的基體效益和信號漂移改善各待測元素的準確性和穩定性［15］。

2.2 線性關系試驗及檢出限、定量限

將混合標準溶液注入電感耦合等離子體質譜儀中，測定待測元素和內標元素的信號響應值，以待測元素的濃度為橫坐標，待測元素與所選內標元素響應信號值的比值為縱坐標，繪制標準曲線。結果表明，5 種元素線性相關系數均在0.999 9 以上，標準曲線線性良好。重復測定樣品空白溶液11 次，測得各元素信號的響應值，以3 倍測量值標準偏差（SD）所對應的濃度值為檢出限，10倍所對應的濃度值為定量限，因此該方法的檢出限在0.000 50～0.003 30 mg/kg，定量限在0.001 7～0.011 0 mg/kg，符合國家標準相關要求，詳見表1。

表1 各元素內標元素、檢出限、定量限和線性關系

2.3 加標回收率及精密度

選擇一桑葉樣品，按照“1.3.2”方法處理，稱取0.6 g 左右（精確至小數點后0.000 1 g），將微波消解后的樣品定容，采用前述方法進行元素含量的測定，然后進行加標回收率試驗。參考GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》［16］的要求，未制定最高殘留限量（MRL）的元素，選擇在方法測定低限、常見限量指標，選一合適點進行三水平試驗；對已經制定MRL 的，選擇方法測定低限、MRL、選一合適點進行三水平試驗。按照表2 設計的3 個水平加標，平行制備樣品6 份，結果見表2。本試驗加標回收率為84.2%～107.9%，相對標準偏差（RSD）為1.35%～8.83%，表明該檢測方法具有較好的精密度和準確度，符合GB/T 27404—2008 的要求。

表2 加標回收率及精密度

2.4 標準物質的方法驗證

選擇相同的試驗方法對標準物質圓白菜GBW10014a（GSB-5a）、大 米 粉 中 總 砷 質 控 樣 品（CFAPA-QC202202A-8）、菠菜粉（P51815B）進行測定，標準物質的測定值和證書值見表3。使用萬分之一天平稱量標準物質，按照“1.3.2”的方法，做3 個平行樣品。結果表明，標準物質的測定值均在證書要求范圍內，說明該方法準確性和重現性較好。

表3 圓白菜、大米粉、菠菜粉證書值與測定值 （單位：mg/kg）

2.5 樣品的測定

將黔江區各鄉鎮采摘到的196 組樣品按照“1.3.2”的方法進行微波消解，消解結束后定容進行測定，通過測定結果可以看出，檢測的5 種元素，除了鎘未檢出，其他元素均有檢出，其中鉻檢出率為96.94%，含量在0.060 4～0.399 4 mg/kg；鉛檢出率為95.41%，含量在0.029 2～0.370 5 mg/kg；汞檢出率為76.02%，含量在0～0.020 5 mg/kg；砷檢出率為26.53%，含量在0～0.014 5 mg/kg。

3 小結

建立的微波消解對桑葉進行消解處理，ICP-MS檢測Cr、As、Cd、Hg、Pb5 種元素的含量測定方法，線性關系良好，檢出限均符合國家要求，檢測方法靈敏度高；采用標準物質驗證，檢測結果均在不確定度范圍內，說明該方法具有較好的準確度和精密度。檢測了196 批次桑葉，除了鎘未檢出，其他4 種元素均有檢出。《中華人民共和國藥典》中并未針對桑葉有害元素進行限量規定，參考其他植物性中藥材的規定，Pb、Hg、As 均低于藥典限量值［17］。本研究建立的檢測方法以及測定結果可以為桑葉食用藥用產品的安全性評估提供借鑒。