微波消解-ICP-MS同时分析金线莲中的铅、镉、铬、砷和稀土元素*

黄立漳

(漳州市产品质量检验所，福建　漳州　363000)



微波消解-ICP-MS同时分析金线莲中的铅、镉、铬、砷和稀土元素*

黄立漳

(漳州市产品质量检验所，福建漳州363000)

金线莲是目前食材、药材市场的重要产品，但其重金属元素残留的标准仍未完善。本文研究了快速、准确分析金线莲中重金属污染物含量的方法。采用微波消解方法对金线莲进行前处理，样液经过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)同时分析铅、镉、铬、砷和稀土元素的含量，本方法各元素的检出限在0.01～0.06μg/L之间，各个元素的加标回收率在90%～103%之间。该研究为金线莲产品的质量控制，检验标准建立提供了参考。

微波消解；ICP-MS；金线莲；稀土元素

金线莲(Anoectochilusroxburghii)是我国闽粤浙赣台各省以及东南亚民间的传统药材，价格不菲，对于治疗肾炎、膀胱炎、关节炎、风湿、糖尿病、高血脂等疾病具有显著疗效,金线莲全草水煎液也被药效学证明具有显著的降血糖效果[1-3]。福建省、台湾省是我国金线莲的主要分布区域。近年来随着营养成分科学研究成果的不断报道及推广，金线莲的消费量呈逐年增长态势，其消费区域也逐渐扩展到全国各地，因此对于金线莲产品质量的控制，特别是重金属污染物的控制也日益成为关注的焦点。金线莲的主产地福建省是我国土壤中稀土元素含量较高的省份，该领域的植物中稀土含量较高，因此分析金线莲中稀土含量对于控制金线莲品质具有重要意义。

微波消解技术利用了极性分子在微波场中高速震荡，剧烈碰撞的原理，使样品与消解液剧烈反应，缩短了前处理时间，节约了试剂用量，降低了试剂污染和背景干扰，是目前主流的元素分析前处理技术[4-5]。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术兴起于20世纪80年代，经过几十年的发展，如今ICP-MS已经是元素分析领域的最重要分析仪器和分析方法[6-8]，近年来也建立了一系列基于ICP-MS的国家标准检验方法，如GB5009.94-2012，GB5009.11-2014等。因此微波消解结合ICP-MS技术，是如今最便捷、精密度最高、分析效率最优秀的元素分析方法。

本文采用微波消解-ICP-MS技术同时分析金线莲样品中的铅、镉、铬、汞和稀土元素，建立了快速、准确检测金线莲样品中重金属污染物含量的方法。

1　实　验

1.1试剂与仪器

试剂：浓硝酸，优级纯，默克；17种稀土元素混合溶液标准物质(含Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Th)，GBW(E)082428，10.0mg/kg，铅元素标准溶液，GBW(E)081652，1000μg/mL；镉元素标准溶液GBW(E)080279，1000μg/mL；铬元素标准溶液，GBW08614，1000μg/mL；砷元素标准溶液，GBW08611，1000μg/mL。

仪器：微波消解仪：Multiwave3000型，奥地利安东帕公司；电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)：ThermofisherXⅡ，美国赛默飞世尔科技有限公司。

供试样品为市售的干制金线莲样品。

1.2实验方法

1.2.1样品前处理

金线莲样品由高速粉碎机制备为均匀的粉末样品。在聚四氟乙烯的微波消解管中准确称取0.4g(精确至0.0001g)的金线莲粉末样品，加入6mL浓硝酸，盖上密封盖，将消解管安置于微波消解仪中，按设定的微波消解程序(表1)进行消解；消解结束后，将消解管置于电加热套上赶酸，待中黄色烟雾去除，消解液蒸发至剩余3mL左右后，停止加热，冷却后将消解液转移至10mL容量瓶中，用少量超纯水洗涤消解管，合并洗涤液于容量瓶中，定容摇匀，待测。

表1　微波消解工作程序Table 1　Procedure of microwave digestion

1.2.2ICP-MS工作条件

ICP-MS主要工作参数：射频功率1200W；射频匹配2.0V；雾化室温度：2 ℃；等离子气体、载气及辅助气体：氩气。各元素质谱参数：钪(45Sc)、钇(89Y)、镧(139La)、铈(140Ce)、镨(141Pr)、钕(146Nd)、钐(147Sm)、铕(153Eu)、钆(157Gd)、铽(159Tb)、镝(163Dy)、钬(165Ho)、铒(166Er)、铥(169Tm)、镱(172Yb)、镥(175Lu)，铅(207Pb)、镉(112Cd)、铬(52Cr)、砷(75As)。

砷、铕的干扰校正方程：

75As=75As-77M(3.127)+82M(2.733)-83M(2.757)

151Eu=151M-[(Ba(135)O)/Ba(135)]×135M

1.2.3标准工作曲线

配置混合元素标准溶液：分别移取1.00mL的稀土混合元素标准溶液、铅、镉、铬、砷元素标准溶液于100mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度后摇匀，逐级稀释为0.5，2.0，10.0，20.0，50.0μg/L的标准溶液系列，以2%硝酸溶液作为标准空白，在优化的ICP-MS条件下，分别采集标准空白和标准溶液系列的ICP-MS响应值，绘制标准溶液工作曲线。

1.2.4样品检测分析

将金线莲粉末样品分为两份，一份按照1.2.1的方法进行前处理后按1.2.2的仪器条件进行测定十六种稀土元素及铅、镉、铬、砷的含量，另一份分别按照国家标准方法进行测定。

1.2.5检出限

在聚四氟乙烯消解管中加入6mL硝酸进行空管消解，按1.2.1的步骤进行处理，定容后的溶液即为试剂空白。在1.2.2的仪器条件在连续测量11次试剂空白，则这11次数据的3倍标准差(3σ)在1.2.3所得标准溶液工作曲线中所对应的浓度即为该元素的方法检出限。

1.2.6回收率

回收率实验以市售金线莲干制品样品为本底，按以下步骤进行：在聚四氟乙烯消解管中称取0.3g金线莲样品，加入1mL混合元素标液(含有铅、镉、铬、砷及十六种稀土元素各100ng，)，按1.2.1加入6mL硝酸以下步骤进行前处理并经过ICP-MS进行分析检测。

2　结果与讨论

2.1方法比对

采用本文方法与国家标准规定的检验方法对同一实际样品进行分析检测，结果如表2所示，在选取的20种元素比较中，检验结果的误差在10%以内，符合国家标准的要求，这说明本文方法可以满足国家标准的检验要求。按照国家标准，这20中元素共引用5份检验标准，样品经前处理后分别使用ICP-MS和原子吸收光谱仪进行检测，步骤繁琐，检验耗时较长，样品消耗量大；本方法可以通过一次前处理步骤和一次进样分析，实现同时对于20种元素的同时检验，具有快速、准确、节约样品的优点。

表2　国标方法与本文方法在实际样品中的检测比对Table 2　Comparison of National Standard methods with new method

2.2检出限与回收率

本方法中各个元素的检出限与回收率见表3。从表3可知，各元素的检出限在0.01～0.06μg/L之间，各个元素的加标回收率在90%～103%之间，说明本文方法对于金线莲样品中的稀土及铅、镉、铬、砷的检测分析结果准确可靠。前处理采用的安东帕微波消解仪为耐高压密闭消解系统，不存在泄压过程，避免了沸点较低的元素，如砷元素在高温高压环境下由于泄压而造成的损失，因此各元素具有较高的回收率。该方法除了砷元素外的19种元素，质谱干扰小，因此都具备了较好的检出限。砷元素的质量数75，可能由于氯原子质量数35.5)和氩原子(40)结合的复合离子带来质谱干扰，因此需要用方程校正，回收率实验表明，校正结果满意。

表3　回收率与检出限Table 3　Recovery and detection limit

3　结　论

本文以微波消解前处理，ICP-MS作为检测手段，建立了对金线莲样品中16种稀土元素及铅、铬、镉、砷的同时测定方法，避免了多次样品前处理及多次上机分析过程，该方法检测结果与国家标准方法结果一致，回收率实验结果优良，对于食品药品监管机构建立金线莲中重金属污染元素含量的检测提供了可行的日常检验方法。

[1]张红艳,潘馨.金线莲化学成分及药理活性研究进展[J].海峡药学,2009, 21(1):82-84.

[2]刘润东,郭文杰,林中宁,等.金线莲组织培养及营养成分的分析研究[J].2006, 37(5):506-509.

[3]蔡金艳,宫立孟,张勇慧,等.金线莲化学成分的研究[J].中药材，2008,31(3):370-372.

[4]张翠英.微波消解法在食品重金属残留量测定中的应用[J].现代农业科学,2009(3):69-70.

[5]刘垚,赵喜红,谭贵良,等.微波消解-ICP-MS同时检测茶叶中的铅、砷、各、铬、汞和16种稀土元素[J].安徽农业科学,2014,42(20):6793-6795.

[6]梁永利,张立锋,李建亭,等.ICP-MS法测定茶叶及其浸泡液中稀土总量[J].分析仪器,2014(5):62-66.

[7]王小如.电感耦合等离子体质谱应用实例[M].北京:化学工业出版社,2015:1-3.

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Determination of Lead, Cadmium, Chromium, Arsenic and Rare EarthsinAnoectochilusroxburghiibyMicrowaveDigestion-ICP-MS*

HUANG Li-zhang

(Zhangzhou Product Quality Supervision and Inspection Institute, Fujiang Zhangzhou 363000, China)

Anoectochilusroxburghiiisanimportantfoodmaterialaswellasmedicinalmaterial,butthestandardofheavymetalresidueaboutitneedsimprovement.Establishmentofthesamplesusingmicrowavedigestioninductivelycoupledplasmamassspectrometry(ICP-MS)methodforsimultaneousdeterminationoflead,cadmium,chromium,arsenicandrareearthelementsinAnoectochilusroxburghii,withthestandardrecoverymethodforevaluatingthemethodaccuracy,anddeterminationofthedetectionlimit.ThisresearchcouldbeusedinthequalitycontrolofAnoectochilusroxburghiiproduct,anditwillbeareferenceforestablishingthestandard.

micromavedigestion;ICP-MS;Anoectochilusroxburghii;rareearths

福建省质量技术监督局科技项目(FJQI2012031)。

黄立漳(1983-)，男，工程师，主要从食品检验工作。

O657

A

1001-9677(2016)013-0110-03