婴幼儿营养包中矿物质元素的ICP-MS测定方法

王同蕾 任硕 卓勤

摘 要：目的：采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）分别对14个不同厂家或批次的婴幼儿营养包中的钠、钙、铁、锌4种矿物质元素进行同时分析测定。方法：样品经过微波消解后，使用电感耦合等离子质谱仪分别对4种矿物质元素进行同时测定。结果：经测定，该方法的线性范围令人满意，其线性相关系数均在0.999以上;灵敏度高，各元素的方法检出限在0.05～1.0μg /kg之间;4种元素的回收率在90.0%～106%之间，精密度在2.2%～8.7%之间。结论：该方法能快速、准确、灵敏地对4种婴幼儿营养包中的钠、钙、铁、锌4种矿物质元素进行同时测定。

关键词：婴幼儿营养包;矿物质元素;电感耦合等离子体质谱;微波消解

据相关妇幼资料和调查报告显示[1-5]，我国贫苦地区3岁以下的婴幼儿普遍存在营养缺乏问题，营养不良发生率、生长发育迟缓率和贫血患病率远高于全国平均水平。为使得贫苦地区农村婴幼儿的营养状况得到有效改善，我国大力倡导向西部贫困地区的3岁以下婴幼儿提供营养包项目，并对他们进行营养与健康指导，这有助于提高他们的身心健康，从而提高整个中华民族的身体素质。国内外研究均表明，补充营养强化食品是改善婴幼儿营养状况的有效途径。营养包正是以食物基质为基础，包含了高密度的多种维生素及矿物质的辅食营养素补充品，专门针对中国6～36个月宝宝营养需求设计，含有丰富的宝宝发育关键窗口期所需微量营养素。微量元素对人体的细胞代谢、生物合成及生理功能都起着重要作用。

本研究采用微波消解前处理和ICP-MS检测方法[6-9]，针对14个不同厂家、批次的营养包中4种矿物质元素进行检测，与传统的原子吸收方法相比，该方法能提供更低的检出限和更宽的动态线性范围，并且具有干扰少、精密度高、分析速度快等优点，值得广泛应用。经检测，营养包中矿物质元素含量丰富，能为婴幼儿生长发育提供有效营养补充。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：Neixon350D型，美国PerkinElmer公司，配有7个高精度气体质量流量控制器，耐高盐、高效无记忆效应同心雾化器;高压微波消解仪：Mars6-Express型，美国CEM公司，内置双光路温度控制系统和全罐异常压力监控系统;可调式电热板：Labtech S36型，莱博泰科公司;超纯水处理器：Milli Plus 2150型，美国MILLIPORE公司。

硝酸，北京化学试剂厂，BV-Ⅲ级，批号：151202;钠（100μg/mL）、钙（100μg/mL）、铁（100μg/mL）、锌（100μg/mL），批号分别为GBW（E）080260、GBW（E）080261、GBW（E）080123、GBW（E）080130，中国计量科学研究院;Bi、In、Sc、混合内标溶液，美国Spex公司，浓度为10mg/L（使用前用1%硝酸稀释成10.0μg/L）;实验用水由超纯水器提供。

婴幼儿营养包样品由各生产厂家提供。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理 称取约0.3g样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入8mL浓硝酸溶液，混匀静置过夜以进行冷消化。设置微波消解系统的升温条件（表1）进行消化，消解完成后待自然冷却至室温，在电热板加热120～160℃，开盖赶酸至剩余溶液1mL左右，冷却后用去离子水定量转移并定容至25mL，摇匀，供上机备用，同时做试剂空白试验。

1.2.2 混合标准溶液的配制 分别准确吸取适量4种单元素标准溶液，用5%的硝酸溶液逐级稀释，配制成浓度分别为钠（Na）10mg/L、钙（Ca）10mg/L、铁（Fe）1mg/L、锌（Zn）1mg/L的混合标准储备液，并按照表2的配比从混合标准储备液中分别取适量溶液，用5%的硝酸溶液逐级稀释至不同浓度，配制成混合标准系列溶液。

1.2.3 仪器工作参数 用質谱调谐溶液对电感耦合等离子体质谱仪的各项工作指标进行优化，使仪器的灵敏度、背景、氧化物、双电荷和分辨率等各项参数均达到最佳状态，获得仪器最佳技术参数与设定值。其中，等离子体RF功率：1 400 W;冷却气氩气流速：14 L/min;雾化器氩气流速：0.8 L/min;辅助气体流速：1.0 L/min;采样深度：6.0mm;进样稳定时间：16s;泵速：32r/min;分析模式：定量;测量模式：KED;扫描次数：20;重复次数：3。

1.3 样品测定

待仪器状态稳定后，根据样品特点、仪器状态和待测元素特征，用超纯水对样品溶液进行不同程度的稀释，以保证各元素测定值在标准曲线的合适范围内。在线引入内标溶液，并依次将标准溶液系列、试剂空白（5%硝酸溶液）和样品溶液进行测定，进而对各元素分别进行回归分析，计算其线性回归方程。表3结果表明，方法的线性范围宽，线性相关系数均达到3个9以上。

2 结果与分析

2.1 检出限与定量限

根据1.2.1项下样品的前处理方法制备20份空白溶液，平行连续测定20次，其平均值的3倍标准偏差对应的浓度值即为各元素的检出限。样品以称样量0.3g、定容体积为25mL计算本方法各元素的定量限（表4），结果表明，检出限在0.05～1.0μg/kg之间。

2.2 加标回收试验

随机抽取1份营养包样品，以稀释后的样品溶液为本底，分别加入高、中、低3个浓度的Na、Ca、Fe、Zn标准溶液，依照上述前处理方法处理后，重复测定7次，并计算回收率。表5显示，回收率范围在90.0%～106%之间，相对标准偏差在2.28%～8.7%之间。

2.3 实际样品的测定1056AC8E-4657-45B7-9FE6-8DE3A5E9A0AB

按照本文研究方法，对14种不同产地、批次的婴幼儿营养包中4种矿物质元素分别进行测定，每包（12g）样品中元素含量见表6。根据每天1包的推荐食用量，并与《中国居民膳食指南（2016）》关于婴幼儿期常量元素和微量元素参考摄入量或适宜摄入量（RNI或AI）进行对比。由此可见，营养包中4种矿物质含量较为丰富，尤其是Ca、Fe、Zn元素含量适宜，能有效为婴幼儿提供每日必需的营养补充。

3 结论

目前，我国婴幼儿轻度营养不良和微量营养素缺乏已经成为婴幼儿营养常见问题。营养包中含有丰富的矿物质元素，能有效改善贫困地区婴幼儿的健康状况。本研究采用ICP-MS法对14种不同产地、批次的婴幼儿营养包中的Na、Ca、Fe、Zn 4种矿物质进行测定研究，与传统的原子吸收光谱方法相比，ICP-MS法将ICP高温电离特性与四级杆质谱的灵敏快速扫描特性结合，因此，能提供更宽的动态线性范围和更低的检出限，而且由于谱线简单、干扰少，因此精密度和准确度更高。同时，ICP-MS的分析速度快，极大地提高了样品分析效率，为今后营养包质量监测工作提供了技术保障。

参考文献

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Determination on Mineral Elements in Nutritionists for Toddlers by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry and Microwave Oven

WANG Tong-lei，REN Shuo，ZHUO Qin

（National Institute for Nutrition and Health Chinese Center For Disease Control and Prevention，Beijing 100050，China）

Abstract：Objective To analyze four mineral elements in 14 kinds of nutrition for toddlers.A novel method for quantitative analysis of four elements（Na，Ca，Fe，Zn）was established by using inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）and microwave digestion.Method Samples were decomposed by microwave oven and then analyzed by ICP-MS.Result Under the optional conditions，the linear calibration curve was established for each element and the linear regression correlation coefficient was more than 0.999.The limit of detection（LOD）of these elements varied from 0.05 to 1.0μg/kg.The recovery was between 90.0% to 106%.The relative standard deviation of precision measurement was between 2.2% to 8.7%.Also，the measured values were in good agreement with the certified values.Conclusion The established method is fast，simple and sensitive，which is worth widely applied to analyze mineral elements in nutrition for toddlers.

Keywords：nutrition for toddler;mineral element;inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）;microwave oven

（责任编辑 唐建敏）1056AC8E-4657-45B7-9FE6-8DE3A5E9A0AB