电感耦等离子体发射光谱法在竹筷重金属检测中的应用

罗文婷 胡 亮 刘泓昱

(1.江西省产品质量监督检测院，江西 南昌 330200；2.江西树林检测有限公司，江西 南昌 330200)

筷子，是中国人最重要的餐具。目前市场上有各式各样的筷子，可谓是琳琅满目，种类繁多，有竹子的、木质的、彩漆的、塑料的、骨质的、银制的、不锈钢的等等。竹筷因其质量轻、便于运输、成本低廉而日益作为首选使用器[1]。

由于竹子本身具有含水量高，易变质的特点，为保证竹筷的新鲜和漂亮外观，在加工中经常会使用到一些食品添加剂、防腐剂[1]。过量使用这些添加剂和防腐剂会导致竹筷本身的残留指标过高，给消费者的身体健康带来危害。因此，竹筷的卫生问题一直是消费者和进口国比较关注的重点。

由于竹筷的制作工艺中不可避免地使用了添加剂、防腐剂等物，而防腐剂中大量存在的邻苯基苯酚、噻苯咪唑等有机物质和各种重金属往往成为评价竹筷卫生质量的重要指标。我国一次性筷子 第2部分：竹筷(GB 19790.2-2005)中对竹筷的感官要求、微生物指标、理化指标均有要求，并在附录B中详细规定了噻苯咪唑、邻苯基苯酚、联苯、抑霉唑的检测方法[2]，但一直未制定竹筷中重金属元素的检测方法。在《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 食品模拟物中重金属的测定》(GB 31604.9-2016)中，给出了直接比色法和掩蔽干扰比色法两种食品接触材料及其制品中重金属的检测方法，其检测结果仅能判断食品接触材料及其制品中重金属迁移量(以铅计)是否大于1 mg/L，无法准确测定出食品接触材料及其制品中重金属元素的真实浓度水平，不能为食品安全检测提供必要的信息[3]。

电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)是一种可以同时测定多种元素的检测手段。相对于传统的分析方法，具有明显的优势：一是样品前处理简单，主要以无机酸处理样品，在电热板或者微波环境下进行消解，转化为待测溶液；二是ICP检出限低，可以测定微克级含量；三是ICP分析时稳定性好，速度快，可满足大量样品检测需要；四是可同时测定多种元素，大大提高了样品中多组分检测时的效率[4]。因此，ICP法被广泛运用在各种重金属检测当中。

本文旨在利用微波消解法对竹筷食品模拟物试液进行消解，运用ICP检测技术对砷、镉、铬、汞、铅、锑同时进行快速检测的方法，减少试剂消耗、避免各种重金属独立检测时多次前处理过程，提高效率，为大批量多组分食品安全检测提供快捷方法。

1 试验材料

1.1 试剂

硝酸、冰乙酸均为优级纯；元素标准溶液均购买于国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.2 仪器

微波消解仪：上海元析仪器有限公司 TRUMP B；电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)：聚光科技 ICP-5000。

2 试验方法

2.1 制备食物模拟物试液：量取20.0 mL 冰乙酸加水480 mL，混匀，得到4%乙酸溶液(体积分数)。在容器中加入200 mL 4%乙酸溶液，在恒温水浴锅中恒温至20±1 ℃，然后竹筷试样完全浸没在食品模拟物中，计时24 h后将液体转移到试剂瓶中得到食品模拟液试液，0～4℃避光保存备用[3]。

2.2 微波消解：量取上述食物模拟物试液25.0 mL至微波消解罐，加入5 mL 浓硝酸，装好消解罐，按照下表1中的升温程序进行消解。消解程序结束后，消解罐冷却至室温后取出。转移至赶酸器中，以140℃赶酸至溶液体积小于0.5 mL，转移至25 mL容量瓶中，用5%硝酸定容至标线，混匀，得到分析试样。

表1 微波消解升温程序

2.3 标准曲线绘制：分别移取一定体积的砷、镉、铬、汞、铅、锑标准溶液，用5%硝酸配制浓度为0、5、10、15、20、25 mg/L的标准曲线。按照仪器参考条件测定发射强度。以目标元素系列浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，建立目标元素的校准曲线。

2.4 试样测定：将处理后的分析试样在与建立校准曲线相同的条件下进行分析，试样测定过程中，若待测元素浓度超出标准曲线范围，试样需稀释后重新测定。

2.5 空白样品测定：用25.0 mL 4%乙酸溶液代替食物模拟物试液，进行2.2步骤。

2.6 仪器条件：RF功率：1150W；氩气流量：0.6 SLM；观测角度：水平观测。

3 试验结果和分析

3.1 曲线测定结果如表2

表2 校准曲线

从表2 中可看出，砷、镉、铬、汞、铅、锑校准曲线的相关系数均大于0.999，完全可满足检测分析要求。

3.2 消解用酸和试验条件的选择

盐酸具有强酸性但无氧化性，硝酸既有强酸性又具有氧化性，在大量酸消解体系中，盐酸只是辅助酸的作用。本次试验为避免添加大量不同种酸可能带来的污染，选择硝酸作为消解液。

汞是一种易挥发的金属，过高的消解温度和过长的消解时间均容易造成汞的损失。本次试验将微波消解的时间设定为约25 min，最高温度为180 ℃。样品消解后必须进行赶酸处理，降低酸浓度对重金属元素测定的干扰。考虑到汞易挥发的特性，将赶酸温度设定为140 ℃。

3.3 方法检出限的研究

按照试验方法对竹筷样品制备的食物模拟物试液进行加标回收测试，每100 mL加标混合标准溶液50 μg，将获得的加标溶液进行2.2步骤的微波消解，并平行测定11次，获得11份试样。试样在ICP中获得数据如表3。

表3 食物模拟物试液加标测定结果

从表3中可以看出，砷、镉、铬、汞、铅、锑的检出限分别为0.095 mg/L、0.011 mg/L、0.007 mg/L、0.046 mg/L、0.032 mg/L和0.050 mg/L。

3.4 方法精密度和加标回收率研究

为进一步研究该方法对食物模拟试液测定的精密度和加标回收率，分别对竹筷样品制备的食物模拟物试液进行了不同浓度的加标实验，每个浓度平行进行6次，检测结果见表4。

表4 不同浓度加标测定结果及相对标准偏差

由表4可以看出，按照上述试验过程，当加标浓度分别为5.00、10.00、20.00 mg/L时，该方法的加标回收率分别为99.0%～101.8%、96.1%～103.1%、100.4%～102.3%；相对标准偏差分别为0.22%～0.99%、0.30%～0.69%、0.48%～0.57%。

从精密度结果和加标回收率结果可以看出，本试验条件下，竹筷食物模拟试液的平行测定结果稳定，数据准确。且像汞一样易挥发性的元素在该试验条件下的加标回收率接近100%，证明本试验方法是可行的。

4 结论

(1)该方法对六种重金属元素的检出限在0.007～0.095 mg/L之间，对比《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 食品模拟物中重金属的测定》(GB 31604.9-2016)仅能判断重金属迁移量是否大于 1 mg/L，本方法的检出限具有绝对优势，且能准确地测定出竹筷食物模拟物试液中各种重金属独立的浓度；

(2)该方法的前处理过程不会引起易挥发重金属元素的损失，对汞元素的加标回收率接近100%；

(3)该方法对加标浓度分别为5.00、10.00、20.00 mg/L的6次平行测定结果表明，平行测定结果的精密度较好，精密度分别为0.22%～0.99%、0.30%～0.69%、0.48%～0.57%。加标回收率分别为99.0%～101.8%、96.1%～103.1%、100.4%～102.3%。

5 结语

本文重点研究了ICP检测技术在竹筷食物模拟物试液中砷、镉、铬、汞、铅、锑同时测定的应用。研究标明，样品经5.00 mL硝酸存在条件下，以15 ℃/min的速率升温至150 ℃，保持5 min，再以6℃/min的速率升温至180 ℃，保持5 min，获得消解液的消解液在140℃下进行赶酸的前处理方法，具有重复性好、准确度高、检出限低等特点，前处理过程不会造成易挥发元素的损失，可以很好地用于食物模拟试液中各种重金属元素的前处理中。