微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定蟹味菇中12种微量元素

2018-10-23郭万加杨赵伟马珊珊武孝丽杜顺丰

农产品加工 2018年20期

郭万加，杨赵伟，马珊珊，武孝丽，杜顺丰

0 引言

蟹味菇[Hypsizygus marmoreus（pk） Sing.]是北温带一种优良的珍稀美味食用菌，其菌盖表面白色至灰褐色，中央常有深色的大理石花纹，菌褶近白色，与菌柄圆弯生，密集至稍稀。蟹味菇形态美观，肉质脆嫩、口感颇佳，含多种生物活性成分[1]，可以进行工厂化稳定栽培[2]，具有被深加工的潜质，在我国已大量栽培。利用先进的电感耦合等离子体质谱技术可以同时对食用菌中多种微量元素进行分析[3]，试验拟建立微波消解-电感耦合等离子体质谱测定蟹味菇中的多种微量元素的方法，分析蟹味菇中微量元素的含量，为蟹味菇进一步开发和利用提供有效的分析方法和科学的依据。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

ICAP RQ型电感耦合等离子体质谱，赛默飞世尔科技（中国）有限公司产品；ASX-560型自动进样器，TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIES产品；CP214型电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司产品；WX-4000型微波消解仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司产品；SB-5200DT型超声波清洗器，宁波新芝生物科技股份有限公司产品。

Synergy型超纯水系统，Millipore公司提供；硝酸（BV-Ⅲ），北京化学试剂研究所提供；过氧化氢（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司提供；调谐液（Ba，Bi，Ce，Co，In，Li，U，1.0 μg/L），赛默飞世尔科技（中国）有限公司提供；钪、铬、锰、钴、镍、铜、锌、锗、砷、硒、金、镉、铟、锡、汞、铅、铋单元素标准储备液（1 000 μg/mL），国家有色金属及电子材料分析测试中心提供；试验中混合标准溶液由各单元素标准储备液逐级稀释而得，稀释液为5%硝酸溶液。

1.2 样品前处理方法

蟹味菇由河北丰科生物科技股份有限公司提供，称取均质后的样品0.5 g（精确到0.1 mg），将称取的样品置于消解罐内，加入硝酸5.00 mL，静置过夜，加入过氧化氢1.00 mL，密封消解罐，连接好温度和压力检测器，开机预热5 min并运行正常，设置4阶段的梯度升温消解程序，程序如下：①温度90℃，压力10 atm，维持2 min；②温度130℃，压力15 atm，维持2 min；③温度160℃，压力25 atm，维持2 min；④温度180℃，压力30 atm，维持20 min。消解程序执行结束后待消解罐温度低于80℃放出气体，用纯水把消解罐盖子上的液体冲洗到消解罐内，将消解罐置于超声波清洗器内超声处理5 min。用纯水多次冲洗消解罐并定容于50 mL容量瓶中，即为试样溶液，所得试样溶液清澈透明。同时制备试样的空白溶液。

1.3 结果计算和数据处理

蟹味菇中微量元素的含量采用下式计算：

式中：X——试样中待测元素含量，mg/kg；

ρ——试样溶液中被测元素质量浓度，μg/L；

V——试样消化液定容体积，mL；

f——试样稀释倍数；

m——试样称取质量，g。

使用Excel 2013进行数据统计和分析，元素含量均以湿质量mg/kg计。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理方法

样品前处理效果是影响样品分析结果的重要因素，微波消解技术是现代分析技术发展的结果，很好地解决了干灰化法和湿法消解等传统预处理中存在的时间长、挥发性元素损失严重等问题，可以有效提高分析结果的准确度和精确度[4]。使用微波消解作为蟹味菇的前处理方法，硝酸的用量少、耗时短、人为干预少，有效保证试验员的安全。试验称取0.5 g样品，使用5.00 mL硝酸与1.00 mL过氧化氢混合溶液消解，样品完全消解。消解液经超声处理可以排出消解过程中产生的气体，不会造成挥发性元素的损失，定容后得到的样品消解溶液清澈透明，总溶解固形物＜2%，适用于ICP-MS分析。

2.2 仪器工作条件的优化和干扰校正

ICP-MS在定量分析时存在质谱干扰和非质谱干扰，质谱干扰包括多原子离子干扰、同量异位素干扰、难熔氧化物干扰和双电荷离子干扰，非质谱干扰包括抑制或增强型干扰和高盐溶液引起的物理效应[5]。试验使用调谐液优化仪器条件的方法来降低质谱干扰，在STD模式下经过质量校正和自动调谐，使得调谐液中7Li，59Co，115In，238U的计数分别不低于 7.9×104，1.3×105，2.9×105，4.2×105cps，难熔氧化物产率的指示值140Ce·160/140Ce为1.7%，双电荷产率的指示值137Ba++/137Ba为2.0%，ICP-MS在氦气碰撞模式（KED）下运行30min后，多原子离子产率指示值59Co/35Cl·16O为20，最终优化得到的仪器条件。试验采用在线内标的方法监测和校正基体效应，减少非质谱干扰，55Mn，52Cr的内标为45Sc，59Co，60Ni，63Cu，66Zn，75As，77Se 的内标为72Ge，111Cd，118Sn的内标为115In，202Hg，208Pb的内标为209Bi，内标元素的质量浓度均为50 μg/L。标准溶液中含100 μg/L的金元素作为汞元素的稳定剂，以去除汞元素的记忆效应。

ICP-MS工作条件见表1。

表1 ICP-MS工作条件

2.3 线性关系分析以及方法检出限

按照仪器优化后的工作条件在KED模式下运行30 min，仪器稳定后，对各标准溶液进行测定，得到各元素线性回归方程和相关系数。取10次平行测定试剂空白溶液的结果和3次平行测定一定质量浓度各元素标准溶液的结果，按下式计算该方法的检出限[6]。各元素在线性范围内相关系数良好，方法检出限低。

式中：σ——试剂空白的标准偏差；

S——一定质量浓度各元素标准溶液的信号强度（CPS，Counts per second）；

B——试剂空白的CPS；

C——各元素标准溶液的质量浓度，μg/L。

各元素线性范围内回归方程、相关系数和方法检出限见表2。

表2 各元素线性范围内回归方程、相关系数和方法检出限

2.4 方法的准确度和精确度

同一样品连续测定6次，计算此方法的相对标准偏差（RSD）；称取蟹味菇样品，加入测定元素相应的标准溶液，按照上述试验方法进行加标回收试验。

方法的准确度和精确度见表3。

表3 方法的准确度和精确度

由表3可知，加标回收率在90.0%～110.0%，RSD均小于5%，准确度和精确度良好，该方法适用于蟹味菇中微量元素的分析。

2.5 蟹味菇中微量元素分析

按照试验方法，对河北丰科生物科技股份有限公司提供提供的11份蟹味菇进行13种微量元素的测定。

蟹味菇中微量元素含量见表4。

表4 蟹味菇中微量元素含量 /mg·kg-1

由表4可知，蟹味菇中Cu，Zn，Mn，Se等微量元素含量丰富，具有很高的营养价值；Pb，Cd，Hg，As等微量元素的含量低于我国食品中污染物限量要求[7]；Co，Ni，Sn等微量元素的含量很低，表明河北丰科生物科技股份有限公司的环境控制严格，蟹味菇对Pb，Cd，Hg，As，Co，Ni，Sn等微量元素无明显的富集能力[8]，食用安全。