超级微波消解-ICP-MS法同时测定婴幼儿谷类辅助食品中23种元素

彭志兵 张晨 辛迪薇 罗艳玲 陈芳

摘要：建立了超级微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定婴幼儿谷类辅助食品中钠、镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、砷、硒、铷、镉、锡、钡、汞、铊、铅、铀23种元素的快速方法。结果表明：23种元素标准曲线的线性关系良好，相关系数为0.999 3～1.000 0，检出限为0.000 1～0.2 mg/kg，加标回收率为90.8%～104.2%，相对标准偏差为0.27%～3.12%。该方法简单、快速、准确，为批量测定婴幼儿谷类辅助食品中多元素含量提供了有效的分析方法。

关键词：超级微波；电感耦合等离子体质谱法；谷类辅助食品；元素；消解

中图分类号：TS210.7 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210522

婴幼儿谷类辅助食品，俗称婴幼儿“米粉”，是以一种或多种谷物（小麦、大米、燕麦、玉米等）为主要原料，且谷物占干物质组成的25%以上，添加适量的营养强化剂和其他辅料，经加工制成的适于6月龄以上婴儿和幼儿食用的辅助食品[1]。随着商品化婴幼儿辅食种类的日益丰富，其质量安全问题也倍受关注[2-4]。近几年国家食品安全监督抽检结果显示，部分婴幼儿谷类辅助食品存在较为严重的质量问题，其中不合格项目涉及钠、钙 、铁、锌、镉等8种元素[5-6]，因此，加强对婴幼儿谷类辅助食品中元素含量检测依旧不能掉以轻心。

食品中多元素含量的检测方法主要是根据GB 5009.268—2016《食品安全國家标准 食品中多元素的测定》[7]，其规定了食品中多元素含量测定的电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体发射光谱法，适用于各类食品中多元素的测定。标准中的电感耦合等离子体质谱法采用普通微波进行消解，其消解耐受压力不高，有时会出现消解不彻底的现象，而目前报道婴幼儿谷类辅助食品中多元素前处理方法也主要为普通微波消解法[8-10]。超级微波消解技术是近几年迅猛发展的先进微波消解技术，与传统的普通微波消解相比，一是温度和压力耐受性高，且不需人工为样品逐一装卸消解管的步骤，对于高通量检测来讲，大大降低了劳动强度；二是消解效果更加彻底，尤其是针对一些难以消解的样品，比如茶叶等；三是消解液用酸量少，降低环境污染；越来越受检测机构的欢迎，逐渐被应用于食品、化妆品等行业检测[11-17]。

本文选取江西省各大超市出售的20个不同品牌的婴幼儿谷类辅助食品，采用超级微波消解进行前处理，使用ICP-MS对钠、镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、砷、硒、铷、镉、锡、钡、汞、铊、铅、铀元素进行了测定，以建立婴幼儿谷类辅助食品中多元素含量快速高效的检测方法，为婴幼儿谷类辅助食品的质量控制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

超纯水（电阻率为18.2 M？·cm）：实验室自制；硝酸（质谱级）：赛默飞世尔科技（中国）有限公司；铅、镉、砷、硒、铬、铜、铁、锰、锌、镍、铝、镓、铷、钡、铊、钒、钴、铀等多种混合元素标准溶液和汞单标（10 mg/L）：美国 Agilent公司；镁单元素标准溶液（GBW（E）080262，100 μg/mL）、钙单元素标准溶液（GBW（E）080118，1 000 μg/mL）、钠单元素标准溶液（GBW（E）080127，1 000 μg/mL）：中国计量研究院；钪、锗、铟、锂、铋内标多元素标准溶液（GNM-M054341-2013，10 μg/mL）和锡单元素标准溶液（GSB 04-1753-2004，1 000 μg/mL）：国家有色金属及电子材料分析测试中心。

样品为市售的婴幼儿谷类辅助食品30件，其中：米粉22件、饼干4件、面条3件、玉米粉1件；质控样大米粉成分分析标准物质（GBW（E）100194）：中国计量研究院；大米粉（GBW（E）080684a）：国家粮食和物资储备局科学研究院；大米粉成分分析标准物质（GBW（E）100348a）：钢研纳克检测技术股份有限公司；婴儿配方乳粉（003IP03016）：中国检验检疫科学研究院测试评价中心。

Multiwave 7000型超级微波消解仪：奥地利Anton Paar公司；Agilent 7900 型电感耦合等离子体质谱仪：美国 Agilent公司；ELGA PC120COBPM1型超纯水仪：威立雅水处理技术（上海）有限公司；AL 204万分之一天平：瑞士梅特勒公司；3100型锤士旋风磨：瑞典 Perten公司。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液的配制

将各元素标准储备液用体积分数为2%硝酸溶液逐级稀释，配制成表1的线性范围标准工作液，其中铅、镉、锡、砷、硒、铬、铜、铁、锰、锌、镍、铝、镓、铷、钡、铊、钒、钴、铀的标准系列质量浓度分别为0.00、5.00、20.0、100、500、2 000 μg/L，钠和镁标准系列质量浓度分别为0.00、20.0、100、500、2 000、10 000、50 000 μg/L，钙标准系列质量浓度分别为0.00、20.0、100、500、2 000、10 000、40 000 μg/L，汞标准系列质量浓度分别为0.00、0.200、0.400、0.800、1.60、2.00 μg/L。内标元素溶液配制：采用体积分数为2%硝酸逐级稀释钪、锗、铟、锂、铋内标多元素标准溶液配制成500 μg/L的内标标准工作液。

1.2.2 样品前处理

将婴幼儿谷类辅助食品（饼干和面条）粉碎制成粉状试样（米粉及玉米粉不作处理），每件样品准确称取约0.35 g（精确到0.01 mg）置于超级微波消解管中，加入3 mL硝酸，置于超级微波专用消解支架上，盖上专用盖子，按照超级微波操作程序，向反应釜水浴杯中加入150 mL去离子水和5 mL硝酸，将载有试样消解管的超级微波专用消解支架放入反应釜中，密封反应釜，充入氮气开始微波消解。消解完毕直接取出，用少量超纯水冲洗内盖，将消解液全部转移至50 mL塑料离心管中，定容至刻度，混匀后供ICP-MS测定婴幼儿谷类辅助食品中各类元素；同时做试剂消解空白实验。

1.2.3 仪器条件

超级微波化学平台仪器条件：充进高纯氮气4 MPa微波消解程序升温参数：第一步为10 min从室温升至160 ℃，并保持4 min；第二步为6 min 从120 ℃升至230 ℃，并保持6 min。全过程总压力控制在11 MPa 以内。

ICP-MS仪器条件：射频功率1 550 W；同心圆雾化器；测定模式为He模式；采样深度 8.0 mm；等离子体冷却气流速15.0 L/min；载气流速1.0 L/min；补偿气流速1.0 L/min；镍合金采样锥和截取锥；测量元素积分时间0.3 s；积分次数3次；采用在线内标进行校正补偿样品的基体效应和信号漂移，待测元素与内标元素选择见表1。

2 结果与分析

2.1 方法曲线线性相关系数及检出限

如表1所示，各元素相关系数均大于0.999 3，说明在此浓度范围内线性关系良好。重复测定样品空白溶液20次，测得各元素信号的响应值，以3倍测量值标准偏差（δ）所对应的浓度值为检出限。由表1可知，各元素检出限均符合国家标准[7]要求，表明检测方法灵敏可行。

2.2 方法的标准物质验证

为验证方法的准确性和可靠性，选择相同的实验步骤和操作条件对质控样品大米粉成分分析标准物质（GBW（E）100194）、大米粉成分分析标准物质（GBW（E）080684a）、大米粉成分分析标准物质（GBW（E）100348a）及婴儿配方乳粉（003IP03016）进行测定。测定值和标准值见表2，检测结果均在其标准值范围内，证明本方法可靠且准确度高。

2.3 加标回收率与精密度

相同实验条件下，在婴幼儿谷类辅助食品（米粉）样品中添加3个水平的混标标准溶液，每个水平3个平行测定，加标量、添加回收率和精密度见表3。由表3可知，平均回收率为90.8%～104.2%，相对标准偏差为0.27%～3.12%，表明此方法具有良好的精密度和准确度。

2.4 实际样品的测定

利用上述消解分析方法對江西省各大超市出售的20个不同品牌的婴幼儿谷类辅助食品中23种元素含量进行测定。实验表明：4种不同类型基质的婴幼儿谷类辅助食品均能消解完全，各元素测定含

量见表4。由表4可知，米粉、饼干、面条、玉米粉4种婴幼儿谷类辅食品中钠、镁、铝、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、砷、硒、铷、镉、锡、钡、汞、铊、铅、铀23种元素均有检出，但个别样品中汞、锡、镍、铊、铀等元素在检出限以下。其中对婴幼儿生长发育有益的钙、铁、锌含量较高，同时也检出人体所必需的微量元素锰、铜、硒等。目前，婴幼儿谷类辅助食品国家标准[1，18]只有铅、镉、无机砷等污染物限量，由表4可知，4种婴幼儿谷类辅食品中的铅、镉、砷（砷参照其中无机砷的限量值）3种元素均符合国家标准限量要求。

3 结 论

本文建立了超级微波消解-ICP-MS方法测定婴幼儿谷类辅助食品（米粉、饼干、面条、玉米粉）样品中23种元素的含量。该方法线性关系良好，检出限均符合国家标准[7]要求，表明检测方法灵敏可行；方法的标准物质验证，检测结果均在其标准值范围内，证明方法可靠且准确度高；加标回收率为90.8%～104.2%，相对标准偏差为0.27%～3.12%，表明此方法具有良好的准确度和精密度；平均单样测定耗时与文献报道[8-10]普通微波相比至少缩短50%以上，同时具有无需预消解过程、耗酸量较少、最大限度简化操作过程、提高处理效率和减少引入污染等优点，是未来婴幼儿谷类辅助食品中多元素前处理的新方法。实验表明分析结果准确可靠，方法简单快速，可为科学高效地评价婴幼儿谷类辅助食品中多种元素含量提供数据参考。

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Determination of 23 Elements in Cereal-based Complementary Foods for Infants and Young Children by Super Microwave Digestion Coupled with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Peng Zhibing， Zhang Chen， Xin Diwei， Luo Yanling， Chen Fang

（ Food Inspection and Testing Research Institute of Jiangxi General Institute of Testing and Certification， Nanchang， Jiangxi 330046 ）

Abstract： A fast method for the simultaneous determination of sodium （Na）， magnesium （Mg）， aluminum （Al）， calcium （Ca）， vanadium （V）， chromium （Cr）， manganese （Mn）， iron （Fe）， cobalt （Co）， nickel （Ni）， copper （Cu）， zinc （Zn）， gallium （Ga）， arsenic （As）， selenium （Se）， rubidium （Rb）， cadmium （Cd）， tin （Sn）， barium （Ba）， mercury （Hg）， thllium （Tl）， lead （Pb）， uranium （U） in cereal-based complementary foods for infants and young children by super microwave digestion combined with inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）. The results of ICP-MS determination showed that each element had good linear relationships， the correlation coefficients were 0.999 3～1.000 0， and the limits of detection were 0.000 1～0.2 mg/kg. The recovery rates were 90.8%～104.2%， with the relative standard deviations of 0.27%～3.12%. The method is simple， rapid and accurate， and it can provide an effective analytical method for the determination of elements in cereal-based complementary foods for infants and young children.

Key words： super microwave， inductively coupled plasma mass spectrometry， cereal-based complementary foods， elements， digestion