電感耦合等離子體質譜法測定糕點中鋁含量的能力驗證結果與分析

◎ 謝青松，彭 術，王莎莎，嚴海元

（重慶市永川食品藥品檢驗所，重慶 402160）

鋁（Aluminium，Al）是一種活潑金屬，在地殼中含量位居第三，在工業制造領域常被用于電纜、建筑裝潢、汽車、航空航天等材料制造；在醫學領域被廣泛應用于疫苗佐劑來降低抗原用量，提高免疫應答；在人們日常生活中被廣泛應用于炊具、食品的外包裝材料和食品添加劑等[1]。人體攝入鋁主要來源于食物性鋁，部分來源于藥源性鋁、炊具溶出鋁以及環境鋁[2-3]。而食物性鋁又主要來源于含鋁食品添加劑的帶入，如膨松劑、穩定劑、色素。常見的鋁含量較高的有焙烤食品（含糕點）、油炸面制品、豆類制品、淀粉制品等。攝入過量的鋁會對人體神經系統、消化系統、免疫系統、生殖系統、骨骼產生嚴重危害，誘發阿爾茲海默病、腸梗阻、便秘、免疫毒性、胎兒畸形、骨軟化病等[3-4]。因此準確檢測食品中鋁含量對食品安全的監督和管理具有重要意義。

目前食品中鋁的檢測方法有分光光度法、乙二胺四乙酸滴定法、石墨爐原子吸收光譜法、熒光分光光度法、高效液相色譜法、電感耦合等離子體發射光譜法（Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry，ICP-OES）、電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）[5-6]等。分光光度法易受顯色時間、溫度、酸堿度外界因素干擾，檢出限較高，不適合微量鋁的檢測；乙二胺四乙酸滴定法檢出限較高，也不適用于微量鋁的檢測；石墨爐原子吸收光譜法檢測鋁時因原子化溫度要求極高，對石墨管的損耗較大，且回收率不穩定；熒光分光光度法需要在絡合反應完成2 h 內進行絡合物熒光檢測，不適用于大批量的檢測；高效液相色譜法可用于大批量樣品的檢測，但檢測時間較長；ICP-OES 法靈敏度高、檢出限低，但存在譜線重疊干擾、耐鹽量低的缺點；ICP-MS 法線性范圍寬、檢出限低、精密度高、分析速度快，相較于前述幾種方法，ICP-MS 法優點更為突出[6-7]。

能力驗證是利用實驗室間比對，按照預先制定的準則評價參加者的能力[8]。參加能力驗證是實驗室外部質量控制的重要手段，有助于實驗室評價其檢驗檢測能力，識別自身存在的問題，及時采取糾正措施，提高實驗室的檢驗檢測技術水平。基于此，重慶市永川食品藥品檢驗所實驗室參加了中國檢科院測試評價中心組織的糕點中鋁的測定能力驗證計劃[ACAS-PT1736（2023）]。本文采用ICP-MS 法測定糕點中鋁的含量，并對實驗結果進行了分析與討論，以期為糕點中鋁的檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品基質為糕點，2 份樣品，樣品編號分別為23-K805、23-M508，鋁箔袋真空包裝，每份樣品約為40 g。

鋁標準溶液（1 000 μg·mL-1），國家有色金屬及電子材料分析測試中心；6 種金屬混合內標溶液（鈧、鍺、銦、銠、錸、鉍，100 μg·mL-1），國家有色金屬研究院；調諧液，Thermo Fisher Scientific；硝酸（GR），德國Merck 公司。

1.2 儀器與設備

iCAP Q 型ICP-MS，Thermo Fisher Scientific；ME204E（0.1 mg）型電子天平，上海梅特勒-托利多公司；CEM MARS6 型多功能消解儀，美國CEM 公司；GD25 趕酸器，奧普勒儀器公司；Integral5 型超純水機，美國Millipore 公司。

1.3 方法

1.3.1 檢測方法

按照參試指導書建議優先使用實驗室常用的方法，結合實驗室實際情況，采用《食品安全國家標準食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）第一法（ICP-MS）[9]進行檢測，其中樣品前處理方式采用微波消解法。

1.3.2 儀器工作條件優化

ICP-MS 工作參數：射頻功率為1 548.6 W，等離子體氣流量為14 L·min-1，載氣流量為1.06 L·min-1，輔助氣流量為0.8 L·min-1，氦氣流量為5 mL·min-1，霧化室溫度為2.6 ℃，樣品提升速率設置到40 r·min-1。微波消解程序如表1 所示。

表1 微波消解程序表

1.3.3 標準溶液的制備

鋁標準工作液（100 μg·mL-1）：吸取5.0 mL 鋁標準溶液，用硝酸溶液（5+95）定容至50 mL 容量瓶中。

鋁標準曲線工作液：吸取0 mL、0.1 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL 鋁標準工作液，移入100 mL容量瓶中，硝酸溶液（5+95）定容至容量瓶刻度線處，得到濃度為0 mg·L-1、0.1 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、3.0 mg·L-1的鋁標準曲線工作液。

鈧（Sc）內標使用液（100 μg·L-1）：吸取0.1 mL 6 種金屬混合內標溶液（鈧、鍺、銦、銠、錸、鉍），用硝酸溶液（5+95）定容至100 mL 容量瓶中，配制成在線內標使用液。

1.3.4 樣品前處理

稱取0.3 ～0.4 g（精確至0.000 1 g）能力驗證樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加入9.0 mL 濃硝酸，加蓋靜置1 h，按消解程序消解樣品，待消解結束，開蓋排氣后置于趕酸器中，140 ℃下趕酸至0.5～1.0 mL。冷卻后，用超純水沖洗消解罐內壁，將消化液和沖洗液合并于25 mL 容量瓶中，超純水定容待測。同法做空白試驗。

1.3.5 樣品測定

儀器經調諧達到測定要求后，將鋁標準曲線工作液、樣品溶液依次通過進樣泵管引入儀器，同時在線加入鈧內標使用液，根據繪制的標準曲線得到樣品中鋁的質量濃度。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

將鋁標準曲線工作液從低濃度到高濃度依次注入ICP-MS 中，測定27Al 與內標45Sc 的信號響應值。以27Al 與內標45Sc 的信號響應比值為縱坐標，鋁標準曲線工作液的濃度為橫坐標繪制標準曲線，得到線性方程y=399 180.358 9x+906.365 0，相關系數為0.999 8。結果表明，鋁含量在0 ～3.0 mg·L-1線性關系較好，能滿足GB/T 27404—2008 附錄F.2 對標準曲線相關系數的要求。

2.2 能力驗證結果

每個能力驗證樣品在相同條件下分別平行測定兩次，鋁含量計算公式為

式中：X為鋁元素含量，mg·kg-1；C為扣除空白后試樣中鋁元素的濃度，mg·L-1；V為樣品溶液的定容體積，mL；m為樣品稱取質量，g。

能力驗證組織方評價結果方式為|Z|≤2.0為滿意結果，2.0 ＜|Z|＜3.0為可疑結果，|Z|≥3.0為離群結果。能力驗證結果如表2 所示，樣品編號23-K805 的Z值為-0.5，樣品編號23-M508 的Z值為0.4，|Z|值均小于2.0，說明測定結果接近指定值，結果為滿意；兩個樣品的精密度均小于3.0%，滿足GB 5009.268—2016第一法對精密度不得超過10%的要求。

表2 能力驗證結果表

2.3 加標回收實驗

稱取能力驗證樣品，在樣品中加入適量鋁標準工作液，測定加標樣品中的鋁含量，計算回收率，每個能力驗證樣品同法測定兩次。加標回收實驗結果如表3 所示，樣品編號23-K805 的加標回收率為97.9%～104.8%，樣品編號23-M508 的加標回收率為95.4 ～96.4%，均滿足GB/T 27404—2008 附錄F.1 對回收率的要求，說明用該方法測定糕點中鋁含量結果可靠。

表3 加標回收實驗表

3 結論與討論

為消除ICP-MS 測定鋁含量時的干擾因素，本實驗采用在線加入鈧內標液的方式來克服基體效應消除非質譜的干擾；質譜干擾主要是多原子12C15N、11B16O、9Be18O 對27Al 的干擾，本實驗采用優化儀器參數和動能歧視碰撞模式來消除質譜干擾，碰撞氣為惰性氣體氦氣，不會產生新的干擾物。為保證實驗結果數據的準確性，樣品到達實驗室后，要按照要求冷藏儲存，能力驗證組織方要求檢測結果以濕基計，樣品開封后，應立即進行檢測，取樣時避免使用含鋁器具，以免影響檢測結果；樣品消解后趕酸過程為開放式，應確保環境符合要求，避免污染消解液；消解罐應使用硝酸（1+5）浸泡24 h 以上，自來水多次沖洗干凈后經超純水潤洗，干燥備用；根據儀器維護規程按要求對ICP-MS 霧化器、霧化室、炬管、采樣錐、截取錐進行維護，使設備在最佳檢驗狀態，在檢測前要調試好蠕動泵，確保泵管完好松緊適宜，避免造成數據結果不穩定。

本次能力驗證糕點中鋁的測定Z值分別為-0.5和0.4，能力驗證組織方反饋結果為滿意。在檢測過程中，實驗室通過平行樣品測定、樣品加標回收實驗進行了質量控制，平行樣品測定結果精密度滿足GB 5009.268—2016的要求，加標回收率滿足GB/T 27404—2008 附錄F.1對回收率的要求，檢測結果的準確性得到了保證。