超级微波ICP-MS法测定食用猪油中5种微量元素

张 黎 陶文斌 李大钊 夏晓峰 俞晓峰

(杭州谱育科技发展有限公司，杭州 311300)

随着我国经济的高速发展，人们的生活水平不断提高，公共食品安全问题逐渐成为人们关注的焦点[1]。食用猪油是食品加工过程中重要原料，具有摄入范围广，摄入量大等特点，其质量安全显得尤为重要，其中重金属含量是重点监控的指标[2-5]。在GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定油脂及其制品中砷、铅、镍等元素的限量。

由于猪油的主要成分为高级脂肪酸甘油酯，较难消解，因此其前处理一直是分析过程的难点。目前油脂及其制品主要的前处理方法有湿法消解、干式灰化和微波消解法[6-8]，其中湿法消解不仅过程繁长，且容易引入污染，导致空白较高；干法消解时间较长，且高温灰化时，砷、铅等元素会挥发，导致测定结果偏低。微波消解因具有效率高、空白低、元素不易损失等优点，是目前使用较广泛的方法。但有机成分含量较高的食用猪油消解时会产生大量气体，可能会导致聚四氟乙烯消解管变形或爆管，成本昂贵，一般实验室承受不起。超级微波法可配置石英消解管，成本低，且具有预加压功能，避免爆管的可能，同时高达300℃的超高温度与20 Mpa的超高压力使其适用性与效率更高。本研究采用超级微波与传统微波对比进行消解试验，使用电感耦合等离子体质谱法[9，10]评价检测结果，建立了快捷、高效、准确测定食用猪油中5种微量元素的方法。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：SUPEC 7000系列电感耦合等离子体质谱仪(谱育科技发展有限公司)；谱育EXPEC 790S型超级微波消解仪(谱育科技发展有限公司)；MDS-15型微波消解仪(新仪微波化学科技有限公司)；Milli-Q超纯水机(Millipore)；Sartorius BSA124S型万分之一电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)；6位*50 mL石英消解管组；容量瓶及量筒若干。

试剂：Cr、Ni、As、Cd、Pb、Ge、In、Bi单标储备液(1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心)；Ge、In、Bi内标溶液：20 μg/L，由各元素单标储备液配制而成； Cr、Ni、As、Cd、Pb 混标溶液由各元素单标储备液配制而成；硝酸(电子级)；硫酸(优级纯)；双氧水(优级纯)；液氩(99.999%)；食用猪油(购置于市场)。

1.2 试验条件及方法

1.2.1样品前处理

超级微波消解：称取食用猪油样品约0.2 g(精确至0.0001 g)于50 mL石英消解管中，加入2.5 mL硝酸、1 mL硫酸和0.5 mL双氧水，轻微振动，放置5～10 min，将消解管放入装有150 mL纯水和6 mL双氧水的内衬桶中，运行消解方法，仪器自动关闭锁紧加盖步骤，消解开始前，自动冲入氩气，使消解腔内压力达到6 Mpa，升温程序如表1所示。

表1 超级微波升温程序

普通微波消解：称取食用猪油样品约0.2 g(精确至0.0001 g)于聚四氟乙烯消解管中，加入5 mL硝酸、1 mL硫酸和2 mL双氧水，加盖放置过夜，次日放置于电热板上190℃预消解150 min，冷却后取下装入微波消解仪中消解，消解完成后取出，125 ℃赶酸至湿盐状，定容至50 mL，升温程序如表2所示。

表2 普通微波升温程序

1.2.2ICP-MS工作条件

按照仪器的操作要求进行信号调谐，使Li>15万cps，Co>60万cps，In>80万cps，U>100万cps，氧化物产率<3%，双电荷产率<3%，仪器工作条件如表3所示。

表3 ICP MS的仪器工作条件

2 结果与讨论

2.1 消解方法效率对比

相对于传统微波消解，超级微波消解是近几年来发展起来的新一代高效消解技术。针对食品中属于难消解的食用猪油样品，试验选择微波消解作为前处理方法，并按照1.2.1的微波消解程序方法，比较了普通微波与超级微波消解时间，见表4所示。可见，同是消解0.2 g食用猪油，超级微波消解所耗时间只需63 min，但普通微波消解时间为429 min，而且超级微波只需消解液4 mL，普通微波则需要8 mL消解液。

表4 消解时间对比 min

猪油样品直接消解因高有机质会产生大量气体导致爆管，因此使用普通微波消解猪油时，必须经过预消解；而超级微波采用程序预加压设计，使消解管内外压力保持一致，使用不耐压的石英材质消解管也不会爆管，且整个消解腔体采用可耐30 Mpa的特种双相钢材料设计，具有过压保护自动泄压功能，避免爆管风险。随着猪油消解的进行，超级微波消解仪监控到内部压力逐渐上升到11 Mpa，这是一般普通微波消解仪无法做到的。超级微波的能量直接从底部发射到单反应腔体内，其传导效率和均匀性是普通微波漫反射无法比拟的，可使用更少的酸就可达到消解目的，且可不赶酸。其快速水冷系统使冷却时间大幅度减短；其一体式消解管架设计，可快速完成装罐。

2.2 曲线范围、相关系数与检出限

对流程空白连续测定11次，取3倍的标准偏差，即为该方法的检出限，结果如表5。可见，5种元素的标准曲线线性良好，相关系数均在0.9990以上；采用超级微波方法的检出限总体低于采用普通微波方法的检出限。这主要得益于超级微波消解仪的单反应腔体设计，样品均在同一温度、压力条件下消解，无需预消解和赶酸过程，避免了干扰的引入。

表5 方法测定的检出限和线性范围

2.3 方法的回收率与精密度

使按照1.2.1和1.2.2试验条件，使用传统微波和超级微波分别消解前处理市售食用猪油样品，定容后采用ICP-MS测定5种微量元素含量，然后进行加标回收试验并分析精密度，结果见表6。普通微波法的加标回收率在90.9%～105.4%，RSD在3.48%～9.42%之间，超级微波法的加标回收率在98.3%～109.2%，RSD在2.62%～5.26%之间。可见两种方法的精密度和加标回收率符合GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范食品理化检测》的要求，表明两种前处理方法均适用于食用猪油的分析。

表6 加标回收试验结果比较

3 结论

建立了超级微波结合电感耦合等离子体质谱法测定猪油中中5种微量元素。相对于传统微波耗时7 h，超级微波方法可以控制在1 h，大大提高了样品分析效率，可以满足日常大量样品分析。加标回收试验表明精密度和加标回收率符合GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范食品理化检测》的要求。与普通微波比较，超级微波无需预消解过程，耗酸量较少，可选择性不赶酸，效率高，是未来食品消解前处理的新方法。