ICP-AES及ICP-AES分析技术在食品质量和安全研究中的应用

□ 王学敏 山西省分析科学研究院



ICP-AES及ICP-AES分析技术在食品质量和安全研究中的应用

□ 王学敏 山西省分析科学研究院

随着生活水平的提高，丰富多样的食品极大地满足了人们的需要。然而，食品的质量和安全问题，也给人们的健康带来了隐忧。准确检测食品中存在的各种微量及痕量元素（特别是对身体有害的元素）对于评价食品质量、保护人类健康具有重要的意义，因而成为食品检测领域关注的焦点。

电感耦合等离子体发射光谱（inductively coupled plasma atomic emission spectro scopy，ICP-AES）是将样品在等离子体中激发，以使待测元素发射出特有波长的光，经分光后，根据元素的特征谱线进行定性分析，根据特征谱线的强度进行定量分析的检测方法。ICP-AES具有检出限低、准确度高、线性范围宽、同时测定多种元素等优点，被广泛地应用于食品质量和安全检测领域。

电感耦合等离子体质谱（Inducti vely cou pled p lasma mass spectrometry，ICP-MS）是20世纪80年代迅速发展起来的一种痕量、超痕量元素分析技术。它具有灵敏度高、检出限低、干扰少、精度高、线性范围宽、能够同时快速测定多种元素及其同位素等优点，在食品中微量及痕量元素的分析中有重要应用。

ICP-AES及其在食品质量检测中的应用

ICP-AES的原理

ICP-AES是将射频发生器提供的高频能量加到感应耦合线圈上，并将等离子炬管置于线圈中心，在炬管中产生高频电磁场，用微电火花引燃通过炬管中的氩气并使其电离产生电子和离子而导电，导电的气体受高频电磁场作用形成与耦合线圈同心的涡流区，强大的电流产生高热从而形成火炬状、可以自持的等离子体。样品由载气（氩气）带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线，由光栅分光系统将各种组分原子发射的多种波长的光分解成光谱，并由光电倍增管接受。根据元素的特征谱线进行定性分析，根据特征谱线的强度进行定量分析。

ICP-AES的特点

ICP-AES具有优良的分析特性：第一，分析速度快；第二，常量元素、微量元素可同时进行分析；第三，灵敏度高、检出限低（溶液中元素的最低检测浓度在ppb级）；第四，精密度高（元素单次测定的相对标准偏差在千分之几到百分之几水平）；第五，分析含量动态范围宽，工作曲线可达5～6个数量级；第六，成本较低。

ICP-AES在食品质量检测中的应用

ICP-AES可以分析大多数的金属元素和硅、磷、硫等少量的非金属元素，被广泛地应用于食品质量和安全检测中的微量及痕量元素的分析和检测。谭和平、张玉兰 等采用ICP-AES分析技术建立了准确、可靠、能满足茶叶中磷和硫的分析要求的检测方法。该方法具有良好的回收率和较低的检出限（磷、硫的检出限分别为0.02 ug/g、0.03 ug/g）。索金玲、徐军 等建立了一种采用ICPAES同时测定向日葵花盘中13种金属元素（钾、钙、钠、钡、铝、铬、铜、镁、铁、锰、镍、锶、锌）的方法，为开发向日葵花盘的药用价值提供了参考。

ICP-MS及其在食品质量和安全检测中的应用

ICP-MS的原理

ICP-MS由离子源、质谱仪和接口部分组成。ICP为离子源，其主体是三层的同心石英玻璃炬管，炬管上端绕有感应线圈，产生垂直于线圈平面的磁场。通过高频装置电离的氩离子和电子在电磁场作用下通过碰撞形成闭合环形路径的涡流，其产生的高温可以瞬间形成氩气的等离子体焰炬。接口是连接ICP与MS的装置。质谱仪是ICP-MS的检测系统，其通过选择性地使不同质荷比的离子通过并到达检测器来检测离子类型及强度，从而进行定性和定量分析。

ICP-MS的特点

ICP-MS具有诸多优点：第一，ICP产生的高温度和高能量可以使样品的高效率解离来获得高的灵敏度和低的检测限（fg/mL范围）；第二，具有元素和同位素分析的双重优势，可以进行多元素同时分析；第三，线性范围宽；第四，谱线简单；第五，常压进样，且具有与其他技术（高效液相、离子色谱、电热蒸发等）联用的能力；第六，分析周期短。

ICP-MS在食品质量和安全检测中的应用

ICP-MS是近年来发展较快的一种新型的分析技术，是目前痕量和超痕量成分多元素快速分析和同位素丰度测定的最有效方法之一。刘江晖、焦红 等应用ICP- MS建立了快速、准确测定植物性食品中痕量级稀土元素的分析检测方法。赵立凡、唐红兵 等应用ICP- MS建立了快速测定面食中铝含量的方法，具有较低的检出限和良好的回收率。

总结与展望

ICP-AES及ICP-MS分析技术具有能够准确地检测食品中存在的各种微量及痕量元素等特点，近年来在食品质量和安全研究领域得到了广泛地应用。ICP-AES技术的成本较低，应用较为广泛。ICP- MS是迅速发展起来的一种微量、痕量、超痕量元素分析技术。与ICP-AES技术相比，ICP-MS具有检出限更低（低2～3个数量级）且能够进行元素形态分析的优势，因而具有更广阔的应用空间。