ICP-MS法檢測食品包裝材料中重金屬遷移量

摘 要：目的：基于電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析食品包裝材料中的重金屬遷移量。方法：選用常見包裝材料聚乙烯（Polyethylene，PE）和聚丙烯（Polypropylene，PP），采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測包裝材料中Cd、As、Sb、Pb、Ni、Cr和Ba共7種重金屬元素。結(jié)果：聚乙烯及聚丙烯材料中各金屬元素均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，方法檢出限為0.010～0.034 μg·L-1，加標(biāo)回收率為89.95%～119.38%，精密度相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1%～5.7%。結(jié)論：本方法準(zhǔn)確度高，檢測速度快，適用于食品包裝材料中重金屬檢測，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜法；食品包裝；重金屬

Detection of Heavy Metal Migration in Food Packaging Materials by CP-MS Method

WANG Qijun

（Xi’an Product Quality Supervision and Inspection Institute， Xi’an 710000， China）

Abstract： Objective： Analysis of heavy metal migration in food packaging materials based on inductively coupled plasma mass spectrometry. Method： Polyethylene （PE） and Polypropylene （PP）， common packaging materials， were used to detect seven heavy metal elements in packaging materials， including Cd， AS， Sb， Pb， Ni， Cr and Ba， by inductively coupled plasma mass spectrometry. Result： The metal elements in polyethylene and polypropylene materials exhibit good linear relationships. The detection limit of the method was 0.010～0.034 μg·L-1， the recovery rate was 89.95%～119.38%， and the precision relative standard deviation was 1.1%～5.7%. Conclusion： This method has high accuracy and fast detection speed， and is suitable for the detection of heavy metals in food packaging materials， which is worthy of popularization and application.

Keywords： inductively coupled plasma mass spectrometry; food packaging; heavy metal

食品包裝材料中的重金屬元素可對食品安全造成極大影響。聚丙烯（Polypropylene，PP）與聚乙烯（Polyethylene，PE）是常見的食品包裝材料，用于制作食品包裝盒、水杯、餐具、手套以及保鮮膜等[1]。受限于相關(guān)食品包裝材料的生產(chǎn)工藝，重金屬元素殘留的情況時有發(fā)生，應(yīng)用于食品包裝后，同樣易導(dǎo)致食品污染，對人們的身體健康造成危害。電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）是常見的食品包裝材料中重金屬元素的檢測技術(shù)，檢測效果較好[2]。本研究基于ICP-MS法檢測食品包裝材料中重金屬含量，以供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Cd、As、Sb、Pb、Ni、Cr和Ba元素的標(biāo)準(zhǔn)儲備液（100 mg·L-1）及質(zhì)控樣，均由環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所研制；乙酸、硝酸，天津科密歐有限責(zé)任公司；實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

選取市面上常見的用于食品包裝的PP食品盒及PE塑料袋，各3份。

1.2 儀器與設(shè)備

NexION300 ICP-MS檢測儀，美國PE公司；XS205電子秤，瑞士梅特勒-托利多公司；Milli-Q型超純水儀，美國密理博公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

樣品洗凈、自然風(fēng)干后備用。依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸材料及制品遷移試驗(yàn)預(yù)處理方法通則》（GB 5009.156—2016）[1]，將較大面積樣品切出小塊，置于燒杯（4%乙酸溶液）中浸沒，進(jìn)行遷移實(shí)驗(yàn)。測試完畢，混合浸泡液體以備后續(xù)測量。同時，以10%的比例設(shè)置空白對照組。

1.3.2 溶液配制

精確吸取1 mL不同元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液（100 mg·L-1）于100 mL容量瓶內(nèi)，加純凈水定容至刻度，配制成1 mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。以硝酸（2+98）溶液為溶劑，逐級稀釋混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，詳見表1。選擇72Ge作為測定7種元素的混合內(nèi)標(biāo)，濃度為10 μg·L-1。

1.3.3 儀器條件

霧化氣（氬氣）流量：1.0 L·min-1；載氣（氬氣）流量：1.2 L·min-1；等離子氣體（氬氣）流量：15 L·min-1；脈沖電壓：900 V，透鏡電壓：8 V；射頻功率：1 600 W。同時在消耗狀態(tài)下進(jìn)行校正，以保證儀器始終保持良好的工作狀態(tài)。

1.3.4 精密度

采用隨機(jī)法按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)定選取并截取部分試樣，隨后按照GB 5009.156—2016中方法對試樣進(jìn)行裁剪，然后置于燒杯（4%乙酸溶液）中浸沒，進(jìn)行遷移實(shí)驗(yàn)。遷移實(shí)驗(yàn)完成后，進(jìn)行6次平行樣測定，記錄并計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.3.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

采用空白加標(biāo)法測定回收率，標(biāo)準(zhǔn)溶液加標(biāo)濃度設(shè)置為各重金屬元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的非零最低點(diǎn)濃度，計算加標(biāo)回收率。

1.3.6 金屬遷移量

截取6 dm2試樣進(jìn)行遷移實(shí)驗(yàn)，以浸泡液體積1 L進(jìn)行計算，按照公式（1）計算樣品中重金屬元素遷移量。

R=C×V/SR×DF（1）

式中：R為遷移量，μg·dm-2；C為浸泡濃度，μg·L-1；V為浸泡液體積，L；SR為樣品體積，dm2；DF為稀釋因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按1.3.2方法配制標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，以標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，以響應(yīng)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。7種金屬元素在各自的線性范圍內(nèi)容線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)R均大于0.999，所得回歸方程、儀器檢出限（Instrument Detection Limit，IDL）、方法檢出限（Method Detection Limit，MDL）見表2。

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如表3所示，7種重金屬元素精密度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（Relative Standard Deviation，RSD）在1.1%～5.7%，均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求（＜8%）。

2.3 加標(biāo)回收率

按1.3.5方法進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，所得結(jié)果見表4。可以看出，各元素的加標(biāo)回收率在89.95%～119.38%，表明結(jié)果準(zhǔn)確性較高，ICP-MS法適用于PE和PP中重金屬遷移量的測定。

2.4 試樣測定遷移量

如表5所示，采用本方法對試樣中重金屬元素遷移量進(jìn)行測定，As、Cd、Pb、Cr均未檢出；Ba、Ni、Sb元素在試樣中均有檢出，其中Ba遷移量為3.13～7.17 μg·dm-2，Sb遷移量為0.47～1.30 μg·dm-2，Ni遷移量為0.80～1.55 μg·dm-2。聚丙烯、聚乙烯食品包裝材料中重金屬遷移量雖然較低，但仍有不同程度的重金屬遷移到浸泡液中，對食品造成污染。

3 結(jié)論與討論

本文建立ICP-MS檢測包裝材料中Cd、AS、Sb、Pb、Ni、Cr、Ba等7種重金屬元素的遷移量，結(jié)果表明，聚乙烯及聚丙烯材料中，各金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，加標(biāo)回收率為89.95%～119.38%，RSD為1.1%～5.7%。這與賈春紅等[3]研究結(jié)果相近，說明ICP-MS可靠性較高。另外，在實(shí)際樣品檢測中，As、Cd、Pb、Cr均未檢出，Ba、Ni、Sb元素在試樣中均有所檢出。結(jié)合實(shí)際結(jié)果來看，PP、PE食品包裝材料中，存在不同種類的重金屬遷移到浸泡液中，可能會對食品造成污染。結(jié)合目前研究現(xiàn)狀，對PE、PP兩種食品包裝材料重金屬來源進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其主要來源于熱穩(wěn)定劑、著色劑、回收塑料摻雜物、樹脂型印刷油墨以及聚對苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Glycol Terephthalate，PET）縮聚反應(yīng)等[4-5]。

綜上所述，采用ICP-MS對食品包裝材料PP、PE中含有的7種重金屬離子的遷移量進(jìn)行精確測量，能為更好地仿真食物內(nèi)部復(fù)雜的化學(xué)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。相較于傳統(tǒng)的檢測手段，ICP-MS具有更低的檢出限、更高的精密度和更便捷的操作方法，可廣泛應(yīng)用于食品包裝材料中的重金屬離子遷移量與種類的測定。

參考文獻(xiàn)

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