ICP- MS 在食品检测中的干扰及其消除

陈皆全， 蒋平香

（1. 百色市粮油质量监督检验中心，广西 百色 533000；2. 桂林市食品药品检验所，广西 桂林 541000）

0 引言

随着生活水平的提高，人们对食品安全的要求也越来越高。其中，重金属超标是食品安全中较为突出的问题之一。目前用于重金属检测的经典方法主要为原子吸收法、原子荧光法、分光光度法等，由于这些方法各自存在一定的缺陷，如操作繁琐、检测时间长、容易残留、不能多元素同时分析等，已越来越不适应简单、准确、高效的检测要求。电感耦合等离子体质谱法（ICP- MS） 由于稳定性好、灵敏度高、检出限低、线性范围宽、可多元素同时检测等优点，已逐渐成为食品中重金属元素分析中最有力的工具之一。目前，已有一些国家标准采用了ICP- MS 来检测食品中重金属的含量，如总砷的测定[1]、铅的测定[2]，谷物及其制品中钠、镁、钾、钙、铬、锰、铁、铜、砷、硒、镉和铅的测定[3]，饮用天然矿泉水中多种元素，如汞、铅、镁等多元素同时检测[4]等。然而，由于ICP- MS 非常精密，对样品的前处理的要求较高，且容易受到外界因素的干扰，进而降低检测的准确度。因此，将重点阐述ICP- MS 在食品检测中的影响因素，以期为广大同行提供参考。

1 ICP- MS 测定的原理

液体样品经雾化器后雾化成极细的气溶胶雾滴，以氩气为载体进入中心通道，ICP 高温对样品进行蒸发、解离、原子化、电离形成M+，由样品锥和截取锥之间的负压作用将所形成的M+吸入真空室内，离子透镜对其进行聚焦和偏转，分离光子和中性离子，进入垂直四极杆电场（质量分析器）。根据不同的质荷比将离子进行分离检测，由元素的分子离子峰进行定量分析，计算出各待测样品浓度。

2 干扰因素

影响ICP- MS 测定的干扰因素主要有样品前处理技术、质谱干扰、非质谱干扰。

2.1 样品前处理

样品前处理是将样品经一定方式处理后，使样品中金属离子形成可溶性盐转入溶液中， 以供ICP- MS 上机使用。由于食品样品种类繁多、成分多样、形态不一，因此必须选择适宜的前处理方法，使样品消解为澄清透明溶液，以减少试验误差，提高测量的准确度。目前常用的前处理方法主要有湿法消解、干法消解和微波消解。其中，干法消解适合于有机质样品的消解，但不能满足汞元素的测定要求；湿法消解设备简单、操作简便，但消解过程中使用大量的强酸，易引入污染，同时也对环境造成影响；微波消解是通过微波加热使得样品快速、完全消解，此法方便、快速、高通量，因此应用越来越广泛。同时，大量的研究也表明，微波消解更适合ICP- MS 测定无机元素的前处理要求，如段元慧等人[5]认为微波消解更符合ICP- MS 测定水产品中无机元素的前处理要求。王洁等人[6]也认为微波消解较干法消解和湿法消解，其消解效果更好，且更方便。徐慧等人[7]的研究也表明，微波消解较湿法消解更为准确，损失更小，回收率更高，精密度更好。在分析样品之前，应根据样品的性质选择适宜的前处理方法，对于ICP- MS 而言，消解后的样品应该是均匀澄清透明溶液，充足的溶液量，同时所有的样品容器都应是经泡酸处理的，减少污染和误差，确保试验结果准确可靠。

2.2 非质谱干扰

非质谱干扰主要表现为信号的漂移、试验环境的变化和仪器锥口盐的沉积均会引起待测元素信号漂移，同时样品基体与纯标准溶液在黏度、电离平衡、传输效率等方面的差异也会造成待测元素信号的偏移。因此，非质谱干扰会对待测元素产生影响，消除干扰是准确检测的前提和关键。目前，消除非质谱干扰的方法主要有内标校正法和适当稀释法[8]。研究表明，添加内标能够有效消除或降低标准溶液中其他元素的干扰[9]。房津竹等人[10]认为添加内标能够较好地校正茶叶样品的基体效应。同时，选择内标元素时应遵循以下原则：选择样品溶液中不含且性质稳定的元素；选择电离能与待测元素电离能相近的元素；选择与待测元素质量数相近的元素。

2.3 质谱干扰

质谱干扰主要是由于等离子体中产生的分子（或多原子） 离子与目标元素的名义质量相同而发生质谱重叠[11]，主要分为同量异位素干扰、氧化物和双电荷干扰、多原子离子干扰。对于质谱干扰可通过适当的手段加以抑制或降低，但难以完全消除。所以，在实际工作中要有针对性地采取各种方法提高分析的准确度。对于ICP- MS 而言，同量异位素干扰是指样品中与待测离子质荷比相同的其他元素的同位素引起的质谱重叠干扰，如54Fe 受54Cr 的干扰，106Cd 受106Pd 的干扰等。为此，赵小学等人[12]已经对每种元素所受的同量异位数干扰进行了系统总结，认为排除此类干扰最主要的方式是选择干扰较少、丰度较大的同位素进行测定。

对于氧化物干扰（如40Ca16O 对56Fe 的干扰） 和双电荷干扰（2 个68Zn+对136Ba2+的干扰），目前主要是通过调谐来优化炬管位置、等离子体条件等来消除干扰，采用高、中、低质量数元素的质谱调谐液调谐优化仪器参数，如采用1 μg/L 的（Li，Y，Ge，Tl，Co） 混合液对ICP- MS 进行调谐[13]。

多原子（分子） 离子干扰是以2 个或3 个原子组成的多原子离子，且有与某待测元素具有相同的质荷比，进而造成仪器不能识别而产生干扰。对于多原子离子干扰，碰撞/ 反应池技术是目前消除质谱干扰最有效的方法之一。碰撞反应池技术是通过加入反应池的碰撞反应来消除分子离子干扰，使得检测结果更加准确。有研究人员采用ICP- MS 中的碰撞反应池技术能够很好地测定天然饮用泉水中的18 种元素含量，检测结果准确，回收率高；此外，动态反应池技术也是消除多原子离子干扰的一种方法，即将CH4通入池内来校正多原子离子质谱干扰。聂西度等人[14]应用此技术能很好地测定黑小麦中多种元素。李敏等人[15]应用动能歧视技术和动态反应池技术测定肉类中五种有害元素，可消除多元素的干扰，结果更加稳定，准确度更好。

3 仪器的日常维护和保养

电感耦合质谱仪的维护很少，但不恰当的维护也会出现结果错误、精密度差、检测线性不理想等后果。目前，仪器的维护主要集中于进样系统的清洁与去污，其中主要的清洁部位为矩管、雾化室、雾化器等。由于厂家不同、型号不一，设备的清洁注意事宜也尽不相同。因此，应根据各个厂家的建议进行定期维护和保养。

4 结语

影响ICP- MS 测定的因素还有很多，除上述因素外还有很多客观因素，如实验室的温湿度、洁净度、样品消解程度、消解管的洁净度等。因此，为了减少试验误差、提高检测结果的准确度，操作员必须严格按标准进行试验。同时，对于ICP- MS 的研究，国内主要集中于不同产品的重金属检测及与多种进样技术联用等方面，而对干扰消除、提高仪器稳定性方面的研究还鲜为报道。因此，在后续的试验中，既要科学合理地借鉴上述研究成果，也要结合实际，找出影响ICP- MS 测定的干扰因素，并科学合理地加以解决，使测定结果更加准确、可靠。