电感耦合等离子质谱法同时测定昆明市售乳扇和乳饼中12种元素

农蕊瑜，李洁，申颖，陈俊秀，董玉英，李文廷

(昆明市疾病预防控制中心,昆明650228)

0 引言

乳扇为片状奶酪主要产于云南大理白族地区，由鲜牛奶经过白族民间传统酸凝工艺加工制成的最具特色的风味食品[1]。乳饼为块状奶酪，主要产于云南昆明南彝族地区，由鲜山羊奶经发酵制成的一种特色乳制品[2]。乳扇、乳饼的营养价值极高，含有高优质的蛋白质和乳脂、一定量的脂溶性维生素、多种脂肪酸和矿物质，特别是钙（Ca）、镁（Mg）、锌（Zn）、铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）等人体必需的常量或微量元素，是维持人体正常生理机能不可缺少的营养元素[3-4]。然而，由于环境污染加剧，农药和化肥被滥用，食品在生产、加工过程使用添加剂等，造成乳制品易受到如铝（Al）、铅（Pb）、砷（As）、铬（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）等具有明显生物毒性元素的污染，这些有害元素在人体内不断积蓄，将导致人体发生慢性中毒，甚至严重病变[5-6]。

目前，关于乳及乳制品中乳扇、乳饼的元素分析研究主要见于铝单元素含量的测定分析，而对其多元素的同时检测分析还较少见[7-8]，乳及乳制品中的元素分析常用的检测方法有原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子发射光谱法、电感耦合等离子质谱法等，目前普遍选用微波消解法作为样品前处理方法[5,9-12]。相比于微波消解法，石墨湿法消解法具有耗材成本低、操作便捷、可高通量处理、安全少污染、消解能力高、实验适用性强等优点。因此，本文采用石墨湿法消解法进行样品前处理，建立电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定昆明市售乳扇、乳饼中12种元素的含量，高效、准确地进行样品检测分析，为对云南特色乳制品乳扇、乳饼进行营养价值评价、质量安全评估及相关部门的监管提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试剂

混合标准溶液（100μg/mL）、混合内标溶液（100 μg/mL）,中国计量科学研究院；生物成分分析标准物质奶粉（GBW10017）,地球物理地球化学勘查研究所；硝酸,GR，四川西陇化工股份有限公司；硼氢化钾和氢氧化钾,AR，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器

NexLON 350X电感耦合等离子体质谱仪，美国PerkinElmer公司；ED36石墨消解仪，北京莱伯泰科仪器有限公司；XS205DU型分析天平，瑞士Mettler Toledo公司；Multi Reax全能型振荡器，德国海道夫公司；Retsch GM 200刀式研磨仪，德国莱驰公司。

1.1.3 样品来源

乳扇（15件）和乳饼（15件）样品来源于云南省各辖区内的农贸市场和超市，随机采样。采样后放置于4℃冰箱冷藏保存。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理

准确称取2 g(精确到0.01 g)粉碎均匀好的乳扇、乳饼样品于50 mL具塞塑料离心管中,加入10 mL 65%～68%硝酸,混匀使样品浸泡于硝酸里，放置于通风厨中常温预消解一夜后，在条件参数为2000 W,120℃的石墨炉消解仪中消解4 h，待消解液澄清透明,冷却至室温后,用纯水定容至50 m L,备用。并做两份样品空白对照。

1.2.2 仪器条件

本次实验仪器工作条件见表1。

表1 仪器工作条件

1.2.3 标准溶液配制

准确量取待测元素混合标准溶液，用2%硝酸溶液稀释至浓度为1μg/mL混标中间液，临用时，分别准确量取0.00、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50、1.00 mL混标中间液于10 mL容量瓶中，用2%硝酸溶液定容，最终得到0、5、10、20、30、50、100μg/L的混合标准系列，待仪器平衡稳定后进行测定。

1.2.4 样品检测

在1.2.2的仪器条件下,测定标准溶液、空白溶液和样品溶液的强度(cps)。通过内标法绘制各元素标准曲线、计算回归方程，并计算出样品中12种元素的含量。

2 结果与分析

2.1 样品前处理条件优化

据文献报道，前人对乳扇、乳饼中元素分析样品前处理多为微波消解法[11-12]，针对并克服微波消解法存在的不足，本文通过前处理条件的优化建立了石墨湿法消解法。消解管采用带塞塑料离心管，样品取样可较大量进行，消解管的透明度便于消解过程直观、动态监控，经加塞石墨消解可促使消解液回流充分使用，降低酸的使用量，整个消解工作仅需4 h，样品无损失，无需人员看守，很大程度上节约了人力物力的投入，具有较高的适用性，成本低、操作便捷易于实验室普及和大批量样品前处理，能显著提高工作效率。详细对比情况分析见表2。

表2 微波消解法与石墨湿法消解法对比情况分析

2.2 线性关系

考虑到金属元素在测定过程中存在的干扰，所以选择适宜的内标元素来消除干扰。本文以Li为M g、Al的内标元素，Ge为Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As的内标元素，In为Cd的内标元素，Bi为Hg、Pb的内标元素。按1.2.3配制好的3种内标液与12种待测元素的标准系列溶液在1.2.2仪器工作条件下同时测定，以质量浓度(mg/L)为横坐标,对应的强度（cps）Y为纵坐标，得到12种元素在0～100μg/L浓度范围内的良好线性关系。以样品空白溶液10次平行测定的结果计算标准偏差，以3倍标准偏差和10倍标准偏差分别计算检出限和定量限。结果见表3。

表3 12种元素的线性关系及方法检出限

2.3 加标回收率

准确称取乳扇和乳饼样品，分别按照为20、40、70μg/L的浓度添加混合标准溶液，进行3个不同浓度的基质加标回收实验，按1.2.1进行消解，同时进行6次平行测定,算出加标回收率和相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)，结果见表4和表5。各元素的加标回收率的范围为90.90%～104.90%，RSD为1.02%～3.34%，表明12种元素具有较好的回收率及精密度。

表4 乳扇中12种元素的加标回收率和精密度（n=6）

表5 乳饼中12种元素的加标回收率和精密度（n=6）

2.4 质量控制

准确称取1 g(精确到0.01 g)GBW 10017奶粉质控样，按照1.2.1进行前处理，测定结果见表6，检测结果均符合标准证书要求，说明该方法消解率较高、实验的准确度较好。

表6 质控样测定结果

2.5 实际样品检测

按本文建立的方法对云南市售乳扇（15件）和乳饼（15件）中的12种元素同时测定，运用Excel 2013数据处理后，检测结果分别列于表7和表8。由表7可知，乳扇、乳饼样品中6种有益元素的检测含量大小顺序分别为Ca（1119.713 mg/kg）＞Mg（379.421 mg/kg）＞Zn（39.284 mg/kg）＞Fe（22.389 mg/kg）＞Mn（0.846 mg/kg）＞Cu（0.394 mg/kg）及Ca（1834.650 mg/kg）＞Mg（568.621 mg/kg）＞Zn（23.023 mg/kg）＞Fe（5.579 mg/kg）＞Cu（0.562 mg/kg）＞Mn（0.316 mg/kg）；由表8可知，乳扇样品中的6种有害元素：Al检出含量偏高，检出率为100%，Cr、As、Pb、Cd微量检出，检出率分别为100%、100%、100%、40%，Hg均未检出。乳饼样品中的6种有害元素检出情况：Cr、As、Pb、Al、Hg均微量检出，检出率分别为100%、100%、100%、66.7%、20%，Cd为未检出。

表7 乳扇、乳饼中6种有益元素含量的检测结果

表8 乳扇、乳饼中6种有害元素含量的检测结果

检测数据表明，乳扇乳饼中钙量普遍较高，均值＞1000 mg/kg，乳饼中最高值达2842.394 mg/kg、乳扇达1899.459 mg/kg，说明乳扇、乳饼不仅是地方性特色美食，同时在补充Ca、Mg、Zn、Fe、Mn、Cu等有益元素上具有较高的营养价值，是理想的补钙、镁优质食品。据已废止的GB 2760-2011《食品安全国家标准食品中添加剂使用标准》[13]规定Al的残留量≤100 mg/kg，现行有效的GB 2760-2014[14]未规定其限值，而本次检测中乳扇样品Al含量均值为2241.946 mg/kg，最高值达3533.120 mg/kg，15件乳扇样品中有11件（73.3%）样品的Al含量远超出100 mg/kg，说明市售大部分乳扇产品中Al含量偏高，可能在加工生产过程中含铝添加剂的使用比较泛滥，应引起相关部门的重视。GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[15]对乳与乳制品中Pb、As、Cr、Hg的限量按生乳计依次为0.05 mg/kg、0.1 mg/kg、0.3 mg/kg、0.01 mg/kg，乳扇样品中有13件（86.67%）Pb含量超标，8件（53.33%）Cr含量超标，其他金属未作说明，而仅有的乳扇地方标准DBS 53/010-2016《云南省食品安全地方标准 乳扇》[16]对金属元素的限值也未作规定，说明目前关于乳及乳制品的金属污染物限值规定相对缺乏，建议相关部门加强监管，制定更为合理的新标准，以促进乳及乳制品行业的健康发展。

3 结 论

本实验经过对样品前处理条件的优化，建立电感耦合等离子体质谱法同时测定云南市售乳扇、乳饼中12种元素的含量。结果表明，该方法样品前处理操作便捷，可大通量处理适用性强，酸耗量的降低减少了环境污染，消解过程无需人员的看守节约了人力，实验得到了较好的精密度，适合乳扇、乳饼中多种元素的快速检测。经过样品含量分析，乳扇和乳饼除了是云南省地方性特色美食，还能较好为人体补充Ca、Mg、Zn、Fe、Mn、Cu等营养元素，特别是补充Ca、Mg的优质食品，建议乳扇、乳饼在烹饪方式上与果蔬搭配好，使营养更优化。但值得注意的是，乳扇中Al、Pb、Cr重金属污染问题仍比较严重。因此，建议相关部门应加大监管力度，严格按照规范要把控好乳扇生产、销售等操作链，不允许不合格产品进入市场，同时根据实际食品安全监测情况，制定更为合理的新标准，进一步规范和引导乳扇、乳饼加工作坊的生产工艺，确保云南省乳扇、乳饼特色乳制品的质量安全。