微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定酱卤肉中铬、砷、镉、铊、铅

2021-01-25孙冬梅

化学分析计量 2021年1期

孙冬梅

(滨州市食品药品检验检测中心，山东滨州 256600）

酱卤类肉制品是我国饮食文化中较为传统的一类肉制品，其风味浓郁，营养丰富，深受广大消费者的喜爱。随着食品安全意识的提高，大众对食品的质量安全越来越关注，食品中重金属及其它有害元素的监测日益受到重视［1-2］。然而，随着现代工业的迅速发展，环境受到污染，重金属及其它有害元素通过食物链在动物体内富集，进而在酱卤肉制品中产生重金属残留［3］；另外，酱卤肉在加工、运输、储藏过程中可能导致重金属及其它有害元素污染，严重影响消费者身体健康［4-6］，因此建立酱卤肉制品中重金属及其它有害元素高效准确的检测方法具有重要意义。

目前对食品中重金属及其它有害元素的检测方法主要有火焰原子吸收法［7-8］、石墨炉原子吸收法［9-10］等，但上述方法的检出限及检出范围等性能指标不能满足痕量物质的分析要求，且酱卤肉基体复杂，含盐量较高，对铅等重金属的测定产生一定干扰。电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）检出限低，灵敏度高，线性范围宽，能同时测定多种元素，并具有优异的抗基体干扰性能，已在元素检测中得到广泛应用［11-15］。目前对酱卤肉质量安全的研究主要针对食品添加剂［16］、微生物［17］等指标的评价，而对酱卤肉中有害元素含量的研究尚未见报道。笔者采用微波消解处理样品，建立了电感耦合等离子体质谱法测定酱卤肉中铬、砷、镉、铊、铅5 种元素的方法。该方法简便，快速，高效，准确，可为酱卤肉中铬、砷、镉、铊、铅的测定提供技术支持。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：iCAP Q 型，美国赛默飞世尔科技公司。

微波消解仪：MARS 型，美国培安公司。

电子分析天平：ME104T／02 型，感量为0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。

超纯水仪：Milli-Q 型，美国密理博公司。

硝酸：优级纯，德国Merck 公司。

过氧化氢：优级纯，天津科密欧化学试剂有限公司。

24 种金属元素混合标准溶液：铬、砷、镉、铊、铅的质量浓度均为100 μg／mL，扩展不确定度为1.2 μg／mL（k=2），编号为BWT 30025-100-NC-50，北京坛墨质检科技有限公司。

钪、锗、铟、铑、铼、铋混合标准溶液：100 μg／mL，扩展不确定度为1.4 μg／mL（k=2），编号为GNM-M061667-2013，国标（北京）检验认证有限公司。

酱卤肉样品：市购。

实验用水为超纯水，电阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 仪器工作条件

射频功率：1 550 W；辅助气：氩气，纯度大于99.999%，流量为0.8 L／min；雾化气：氩气，纯度大于99.999%，流量为1.1 L／min；冷却气：氩气，纯度大于99.999%，流量为14.0 L／min；采样锥孔径：1.0 mm；截取锥孔径：0.7 mm；采样深度：5.0 mm；干扰消除模式：动能歧视（KED）模式；碰撞气：高纯氦气，纯度大于99.999%，流量为4.1 mL／min；扫描模式：跳峰。

1.3 溶液配制

内标标准中间液：1 000 μg／L，精确移取1.00 mL 钪、锗、铟、铑、铼、铋混合标准溶液于100 mL 聚丙烯容量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至标线，摇匀。

内标标准工作溶液：10 μg／L，精确移取1.00 mL 内标标准中间液于100 mL 聚丙烯容量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至标线，摇匀。

系列混合标准工作溶液：以2%硝酸溶液将24种金属元素混合标准溶液逐级稀释为铬、砷、镉、铊、铅的质量浓度均分别为0.1、0.5、2.0、10.0、25.0、50.0 μg／L 的系列混合标准工作溶液。

1.4 样品处理

准确称取0.20 g 酱卤肉均质样品，置于聚四氟乙烯消解罐底端，于通风柜内加入8 mL 硝酸，采用电热板于100℃下进行预消解处理20 min，冷却至室温，加入1 mL 过氧化氢，用顶盖密封，置于微波消解仪内，按照表1 消解程序进行微波消解。消解完成后，于150℃赶酸至近干，冷却后将消解液转移至100 mL 聚丙烯容量瓶中，以超纯水洗涤消解罐3次，洗涤液一并转移至容量瓶中，用超纯水定容至标线，摇匀，待测。

表1 微波消解程序

2 结果与讨论

2.1 样品处理

金属元素分析中常用的样品处理方法有干灰化法和湿消解法，但上述方法耗时较长，待测元素损失较大，背景值较高，试剂用量较大。微波消解法避免了上述缺点，因此选择微波消解法处理样品。高氯酸、硝酸是微波消解法中常用的消解用酸［18］，高氯酸比硝酸具有更强的氧化能力，但存在安全风险，且易产生氯离子干扰。采用硝酸作为消解用酸，加入过氧化氢，不仅能增加有机物消解能力，而且不会引入干扰物，背景值较低，因此选用硝酸-过氧化氢作为消解体系。酱卤肉样品中蛋白质含量较高，不易消解，因此控制样品质量为0.20 g 左右。为确保样品消解完全，采用电热板于100℃下将样品预消解处理20 min，然后再对样品进行微波消解。

2.2 干扰及消除

非质谱干扰和质谱干扰是影响ICP-MS 法准确性的主要因素。非质谱干扰主要是由样品基质干扰所致。为消除基体干扰，采用在线加入内标元素的方法进行校正。按照内标元素的质量数及电离能等与待测元素接近且不会产生干扰的选择原则，以45Sc 作为Cr 的内标元素；以72Ge 作为As 的内标元素；以115In 作为Cd 的内标元素；以209Bi 作为Tl、Pb 的内标元素。控制称样量以及对样品溶液进行适当稀释可降低基体干扰，因此选择样品称样量为0.20 g 左右，并将样品溶液定容至100 mL。采用以上方法，铬、砷、镉、铊、铅5 种元素的加标回收率及内标元素的回收率均获得满意效果。

多原子离子、加和离子以及双电荷离子均会导致质谱干扰，其中主要为多原子离子干扰。采用碰撞／反应池技术，以动能歧视（KED）模式，以氦气作为四级杆碰撞／反应池内的碰撞气进行碰撞、反应，由于待测物目标离子均为单原子离子，其碰撞截面较小，而干扰物多原子离子具有较大的碰撞截面，易与氦气发生碰撞，受到碰撞后的多原子离子动能损失较大，因此被剔除，不能进入检测器，有效消除了多原子离子所带来的质谱干扰［14］。

2.3 线性方程与检出限

在1.2 仪器工作条件下，分别对1.3 中的系列混合标准工作溶液进行测定，以待测元素的质量浓度（x）为横坐标、以质谱响应值（y）为纵坐标绘制标准工作曲线，计算线性方程和相关系数。在相同条件下对空白样品溶液连续测定11 次，计算测定结果的标准偏差，以3 倍标准偏差作为方法检出限。铬、砷、镉、铊、铅5 种元素的线性范围、线性方程、相关系数及检出限见表2。由表2 可知，5 种元素的质量浓度在0.1～50.0 μg／L 范围内与质谱响应值具有良好的线性关系，相关系数均大于0.999，方法检出限为0.2～6.2 μg／kg。