微波消解ICP－MS测定猪肉中9种金属元素

李爱军，郑百芹，庞学良，董李学，张 鑫，周 鑫，汤思凝，项爱丽

（唐山市畜牧水产品质量监测中心，河北唐山063000）

微波消解ICP－MS测定猪肉中9种金属元素

李爱军，郑百芹∗，庞学良，董李学，张 鑫，周 鑫，汤思凝，项爱丽

（唐山市畜牧水产品质量监测中心，河北唐山063000）

对采用微波消解ICP－MS测定猪肉中砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌9种金属元素的含量进行了研究。结果表明，方法测定的线性范围在0～50 ng／mL，检出限为1.2～22.5 ng／mL，精密度在0.28%～4.39%之间，猪肉样品添加回收率为81.5%～112.6%。该方法操作简便、快速、准确，大大提高了检测时效。

猪肉；9种金属元素；微波消解；电感耦合等离子体质谱

随着经济社会的发展，环境污染日益显现，动物源食物的重金属残留水平也引起了国际社会的广泛关注［1］。食品安全国家标准污染物限量［2］中明确规定了猪肉中铅、镉、汞、砷、铬的限量。痕量重金属检测方法主要有光谱法和电化学法，近年来，特别是电感耦合等离子体－原子发射法（ICPAES）、等离子体质谱法（ICP－MS）的应用［3］，推动了食品中金属元素检测技术的进步。重金属污染事件频发［4］。铅、砷、汞、镉、锑等有毒重金属给人体健康带来严重危害［5］；＋2价镍离子能形成配位化合物［6］；六价铬有强氧化作用，对人体主要是带来慢性毒害；铜和锌作为人体必须的微量元素，对人的健康有重要意义［7］。目前没有同时测定这9种元素的国家标准，大都是采用原子吸收仪或原子荧光仪对某种单一元素进行测定，成本高，耗时费力。ICP－MS法检测食品中痕量元素也有一些先天性的不足：对进样溶液有一定要求（TDS＜0.1%）；对本底的控制较严格；去除干扰方面需要一定的经验。目前开发的标准方法较少［8］。因此，建立这种能同时测定猪肉中砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌等9种金属元素的方法相当必要。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂 电感耦合等离子体质谱（ICP－MS）：赛默飞世尔科技公司iCAP Q型；德国Berghof公司生产的Speedwave－4微波消解系统、DAP－70型改性聚四氟乙烯罐；中国计量科学研究院的砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑、锌标准物质溶液，1000 μg／mL；美国Sigma－Aldrich公司生产的优级纯70%硝酸；试验用水为超纯水。

1.2 试样处理 猪肉试样均质，称取0.2 g（精确到0.001 g）于改性聚四氟乙烯罐中，加浓硝酸4 mL。再加30%过氧化氢1 mL。静置90 min，盖好顶盖和不锈钢防爆膜，旋紧消解罐帽，放入微波消解系统中进行消解，消解程序见表1。微波消解后的溶液冷却至室温，转移至10 mL容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。

表1 微波消解程序表

1.3 仪器测定条件 根据各自仪器性能在KED模式下达到最佳状态。参考条件见表2。

表2 ICP－MS参考条件

2 结果与分析

2.1 微波消解程序的优化 试验在微波消解仪推荐条件的基础上对温度、压力、功率、升温时间、保留时间进行了优化，前几次采取运用带压力传感器的帽发现压力远远低于消解罐限定压力40 bar，因此免去压力实时监控阶段程序；观察到在第2个阶段温度为190℃，功率90%，升温时间为5 min，消解保留时间从17 min消解液开始变清，但是，经测定消解不完全；20 min溶液完全澄清，并可测得准确的结果，因此第2阶段选择消解保留时间为20 min，结果见表3。

表3 微波消解条件的选择

2.2 同位数选择及多原子离子干扰 本次测定的元素除砷只有一个质量数外，镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌都有多个同位数。iCAP Q型ICP－MS质谱分析器为四级杆，样品分析过程中受到同质异位素干扰、氧化物离子干扰、双电荷离子干扰以及由载气和水溶液基体中的其他原子构成的复合离子的干扰，因此镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌要选择适合的同位数。根据常规方法检测效果不够明显，加标样品检测值与实际值差距较大，本方法采用待测元素砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌的标准溶液和空白试剂上机测定得到的各个质量数的相关系数和响应值（CPS）。结合可能引起的多原子离子干扰的情况，相关系数好和响应值（CPS）高的质量数为分析选用的最好质量数。表4为多原子离子干扰、相关系数和浓度为10 ng／mL时的响应值（CPS）表。108Cd和114Cd可能受到常见元素Ar，Zn，Sn的干扰，200Hg和207Pb相对202Hg和208Pb相关系数差且响应值低，204Hg和204Pb相互干扰，因此选用 52Cr、60Ni、63Cu、66Zn、75As、111Cd、121Sb、202Hg和208Pb，相对元素比其他同位素来说，相关系数好，响应值高，且运用氦气碰撞反应可避免Ar、Zn、Na、C、OH等常见元素组成多原子离子的干扰，可用硝酸代替盐酸作为消解液来减少75ArCl对75As的干扰。

表4 多原子离子干扰、相关系数和浓度为10 ng／mL时的响应值（CPS）表

2.3 基体效应及校正 肉类的化学成分主要包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和水等［9］。猪肉的消解液中复杂的物质存在基体效应，会对待测元素产生抑制作用，致使直接法测定的值产生偏移，而内标法对基体效应具有补偿作用，In元素居于质量数的中间部分，而且在样品中的含量极低，98.5%电离，不受同量异位素重叠干扰，具有一个丰度很高的主同位素（115In＝95.7%）。本实验选用50.0 ng／mL的In元素为内标，根据实测内标响应值与预期内标响应值的比值来校正砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌的响应值，可以提高测定结果的准确性和精密度。

2.4 检出限和精密度 先对仪器的工作参数进行优化和质量校正，在仪器工作条件下测定标准溶液系列，绘制标准曲线，各元素的浓度在50.0 ng／mL以内与响应值呈线性关系。平行测定空白溶液11次，各元素检出限（3倍信噪比）和精密度结果见表5。

2.5 回收率试验 按1.2项的步骤称取猪肉样品，分别添加 100 ng／g和 200 ng／g的砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌混合标液于已称好的样品中，每浓度2个重复，按照本方法进行测定（表6）。

表5 各元素检出限和精密度 （n＝11）

表6 回收率测定结果表 （n＝11）

3 小结

本实验方法通过运用微波消解ICP－MS法对猪肉中砷、镉、铅、镍、铬、铜、汞、锑和锌等9种元素含量进行了测定，是对ICP－MS法检测食品方法的开发和优化，大大节省了检测成本，提高了检测时效。ICP－MS检出限低、灵敏度高、相对误差较小，微波消解法前处理方式较传统方法，操作简单、快捷、回收率好。通过优化微波消解程序来保证消解液澄清、运用氦气碰撞反应可避免常见元素组成多原子离子的干扰、用硝酸代替盐酸作为消解液来减少75ArCl对75As的干扰、采用50.0 ng／mL的In元素作为内标来校正基体效应等方法解决了这9种元素之间存在干扰不能同时测定的瓶颈问题。

［1］刘文博.动物源食物中有害重金属残留分析测定方法的研究［D］.北京：北京化工大学，2011.

［2］2762－2012食品安全国家标准食品中污染物限量［S］.

［3］王 磊，贾 方，徐 倩.食品中痕量重金属检测的研究进展［J］.电子测试，2014，（9）：146－147.

［4］叶铁桥.重金属污染事件频发［N］.中国青年报，2012－2－1（7）.

［5］王 豫.浅谈食品中重金属对人体的危害及预防［J］.青海农技推广，2010，（4）：43－46.

［6］曾泳淮.仪器分析［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［7］杨伟芳，胡 炜，吴素芳，等.肺癌术后患者血清铜锌及其比值测定的临床意义［J］.现代中西医结合杂志，2010，（8）：43.

［8］史潜玉，刘 立，柯润辉，等.ICP－MS在食品质量安全领域应用研究进展［J］.食品与发酵工业，2012，38（12）：118－123.

［9］肉类化学成分.［J／OL］http：／／wiki.cnki.com.cn／HotWord／279241.htm.

（编 辑：侯向辉）

Determination of 9 Kinds of Metal Elements in Pork Muscle by Microwave Digestion and ICP－MS

LI Ai－jun，ZHENG Bai－qin∗，PANG Xue－liang，DONG Li－xue，ZHANG Xin，ZHOU Xin，TANG Si－ning，XIANG Ai－li
（Tangshan Livestock and Aquatic Products Quality Monitoring Center，Hebei Tangshan，063000，China）

In this paper，we introduced the determination of 9 kinds of metal elements，arsenic，cadmium，lead，nickel，chromium，copper，mercury，antimony and zinc in pork muscle，by microwave digestion and ICP－MS.The linear range of standard curve was from 0 to 50 ng／mL，the detection limit was within the range of 1.2～22.5 ng／mL，and the precision of the method was 0.28%～4.39%.All the recovery rates in meat were between 81.5%and 112.6%.The method we used in this paper was simple，rapid and accurate，which may greatly improve the detection time and efficiency.

pork muscle；9 kinds of metal elements；microwave digestion；ICP－MS

2015－01－20

A

1002－1280（2015）04－0042－04

TS252.7

李爱军，高级畜牧师，从事畜产品检验工作。

郑百芹。E－mail：waslzb＠126.com