ICP-MS测定食品脱氧剂中砷铅含量时铁离子干扰消除
2018-04-15毛敏明苏晓濛庄棪王金砖吴肖肖李宁刘鹏远
毛敏明 苏晓濛 庄棪 王金砖 吴肖肖 李宁 刘鹏远
南京市产品质量监督检验院 江苏南京 210000
食物的腐败变质是由于氧气的存在引起的，因为氧气能引起食物成分的氧化、霉菌和好氧菌的增殖及生长。为此，食品需采用防氧包装，才能更好地达到保存的目的。以往，食品多采用添加抗氧剂的方法防止氧化，但由于部分食品添加剂对人体健康存在安全隐患，许多国家已相继严格限制使用。铁系脱氧剂是目前使用较为广泛的一类脱氧剂，该类脱氧剂以活性铁粉为主剂，通过缓慢的氧化还原反应脱除食品包装内氧气，从而达到延缓和抑制食品腐败变质的目的[1]。
目前，食品用脱氧剂的产品标准中砷、铅元素是按照食品相关国家标准方法检验。电感耦合等离子体质谱可以同时测定多种元素，食品经过微波消解，大部分基质会被消解。但由于食品用脱氧剂中存在较多还原铁粉，铁粉在经过微波消解后，消解液中含有大量铁离子，溶液呈棕黄色，对砷、铅信号干扰严重，且对设备检测端损伤较大，往往同一种样品平行样检测出的砷、铅含量有很大误差，不能满足平行要求。因此现有食品中砷、铅含量的检测方法无法准确测定脱氧剂中的砷铅含量。为了消除干扰，提高数据准确性，本文通过实验对比了甲基异丁基甲酮（MIBK）萃取法和氨水掩蔽法两种方法，选取出测定相对准确的一种方法。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪(配有有机加氧通道、有机进样专用T型连接管、石英一体化有机进样专用矩管、石英双通道雾化室)、梅特勒-托利多MS304S电子天平、上海精科微波消解仪、MilllPORE纯水机。
铅、砷标准溶液：0.1mg·L-1，移取0.1mL标准溶液于100mL容量瓶中，用硝酸（2+98）溶液定容至刻度，于4℃冰箱中保存，备用。
铁标准溶液：1mg·L-1，移取1mL标准溶液于100mL容量瓶中，用硝酸（2+98）溶液定容至刻度，于4℃冰箱中保存，备用。
硝酸、氨水、抗坏血酸、碘化钾、甲基异丁基甲酮均为分析纯。
1.2 仪器条件
调整ICP-MS工作条件：RF功率1550W，载气流速0.6L/min，采样深度16mm，氧气加入量23%，采样锥孔径 1.0mm，截取锥孔径0.4mm，He气流速 4.5mL/min。待仪器稳定后，开始测定。
1.3 试验方法
（1）样品硝化液的配制。准确称取食品脱氧剂1.000g（精确至0.001g）样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入5mL硝酸，放置30min盖好安全阀，将消解罐放入微波消解系统中，按表1中微波消解程序进行消解。消解完后赶酸，将消化液A转移至容量瓶中备用。
表1 微波消解程序
（2）甲基异丁基甲酮（MIBK）萃取法。移取一定量消化液A至容量瓶中，加入2.0mL抗坏血酸溶液，2.5mL碘化钾溶液，摇匀。然后，准确加入5.00mL甲基异丁基甲酮，加水定容至刻线，振荡1-2min，静置分层，有机相备测。
（3）氨水掩蔽法。移取一定量消化液A至容量瓶中，滴加适量氨水至红色沉淀不再产生，调节pH至2并加水定容至刻度线，备用。
2 结果与讨论
2.1 标准曲线和检出限
分别移取0、1、2、5、10、20mL砷、铅的标准溶液于 100mL的容量瓶中，以硝酸溶液定容至刻度，混匀，按照1.2的仪器工作条件测定。以各元素的浓度为横坐标，各元素与相应内标元素的质量数比值为纵坐标进行线性回归，得回归方程及相关系数。平行测定11次空白，以3倍标准偏差计算各元素的检出限（3s），结果见表2。
表2 砷、铅元素线性回归方程、相关系数及检出限
2.2 方法的回收试验
ICP-MS分析中主要存在两种类型干扰，质谱型干扰和非质谱型干扰。非质谱型干扰主要产生于样品基体，它们通常会造成特定质量数元素的质量歧视，这类干扰是由高总固体溶解量、高浓度的重元素或者高浓度易离子化元素造成。食品脱氧剂中主要成分是活性铁粉，消解后产生大量铁离子。用移液枪分别移取1mL砷、3mL铅标准溶液至100mL容量瓶中，其中一份加入一定量的氨水溶液，一份加入MIBK，一份不加掩蔽剂或萃取剂作为空白；用移液枪分别移取1mL砷、3mL铅标准溶液、20mL铁标准溶液至100mL容量瓶中，其中一份加入氨水溶液，一份加入MIBK，一份不加掩蔽剂或萃取剂作为空白[2]。如表3所示。
表3 不同模拟样品溶液
结果见表4，通过比较样品1、样品2和样品3中砷、铅回收率（均接近100%），说明加入氨水或MIBK对砷、铅无干扰；固定其他条件不变，加入高浓度铁离子标准溶液，模拟食品脱氧剂消解液中存在大量铁离子的样品（表3中样品4），从表4可知，测得样品4中砷、铅回收率有167.5%和125.8%。说明高浓度铁离子对砷、铅元素信号干扰严重，在食品脱氧剂检测中含量也偏高。
加入氨水或MIBK作为掩蔽剂，通过过滤沉淀或萃取来降低试样中铁离子浓度。表3中样品5为经过氨水处理过滤后的样品，从表4可知，砷、铅回收率只有85%左右；表3中样品6为经过MIBK萃取处理后的样品，从表4可知，砷、铅回收率可达到98%。因此得出使用MIBK萃取剂来处理样品效果更好[3]。
表4 加标回收试验
2.3 MIBK萃取法的回收率
按照MIBK试验方法对食品脱氧剂消化液进行萃取，然后测定砷、铅含量，平行测定5次，其结果见表5。由表5可知，砷、铅加标回收率在98.85-100.6%之间，RSD不超过1%，完全满足分析要求。
表5 食品脱氧剂样品分析结果
3 结语
通过MIBK萃取法将样品中待测元素提取出来，使用直接有机进样ICP-MS进行食品脱氧剂测定，可以有效降低原样中高浓度铁离子的干扰，方法回收率、精密度结果令人满意，适用于日常的监督检测。
