ICP-MS技术在食品检验中的应用综述

黄宝菊

（宁德市产品质量检验所，福建宁德 352100）

食品质量安全检测是一个重要领域，食品中含有丰富元素，既有人体必需的矿物质元素，如Ca、K、P等，又含有大量有毒元素，如Cd、Hg、Pb等。随着工农业水平的飞速发展，食品污染问题日益严重。从消费者到监管机构各方都面临着前所未有的压力，需要检测食品中的污染物及其属性，并且在低含量的水平上更准确地量化食品中污染物的存在[1]。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种多元素光谱分析方法，ICP-MS结合ICP离子源和质谱仪，可以迅速检测食物中含有元素的种类和浓度[2]。本文对近年来ICP-MS技术在食品安全检验中的元素分析应用情况进行概述，为深入研究食品安全检验技术提供参考。

1 ICP-MS的食品检验技术概述

ICP-MS技术于1983年开始商业化应用，并在食品质量和安全检验中得到广泛认可。与ICP-OES相比，ICP-MS提供了更简单的光谱解释和同位素信息[3]。ICP-MS技术的其他重要优点包括信噪比高、抗干扰能力强、可分析周期表中几乎任何元素。然而，ICP-MS在食品样品检测中存在一定的局限性，如食品中有机基质浓度高时，往往会导致基质干扰或多原子离子的光谱干扰。使用ICP-MS法测定某些元素时会存在多原子干扰。然而，可以通过引入更有效的系统来消除这些干扰，如动态反应池，将反应池中电池放置在四极子前，四极子充满反应气体（氨、甲烷、氧或氢）与食品样品发生反应，从而消除一些干扰[4]。ICP-MS可以与LC和GC等分离技术结合，从而形成一种完全不依赖基质的检验方法[5-6]。因此ICP-MS技术被广泛应用于如谷类、水果、蔬菜、酒类和饮用水等各类食品的检验分析。

2 ICP-MS技术在食品安全检验中的应用

2.1 ICP-MS技术在大米检验中的应用

大米是世界上部分地区的主要食物来源，水稻中的砷可能以毒性较强的无机形式（As（Ⅲ）和As（Ⅴ））存在，也可能以毒性较弱的有机形式（主要是二甲基砷酸-DMA（Ⅴ））存在。ICP-MS技术能够从有机As中分离出无机As。进而氧化As（Ⅲ）和As（Ⅴ），以尽量减少有害成分，如HANSEN等人[7]在高砷水稻籽粒中进行四甲基砷的鉴定。孙梦寅等人[8]通过优化消解方法，使谷类食物基质消解更加彻底，再用ICP-MS技术同时测定谷类食物中包括75As在内的18种微量元素，获得了良好的效果。黄浩[9]利用ICP-MS技术检测大米小麦中的As含量，采用CCT碰撞反应池模式消除As总量检测时杂质元素的干扰，利用高效液相色谱仪确定食品中As元素形态，证明了该方法在食品检验中具有简便、速度快、灵敏度高、准确性好等优点。

2.2 ICP-MS技术在水果检验中的应用

水果中富含许多微量元素、矿物质和各类纤维素，还有许多对人体有害的微量元素。例如，一些国内外学者报道称苹果汁可能含有高含量的砷。以无机形式存在的砷（As（III）和As（V））具有剧毒，而有机形式的砷（如砷甜菜碱）被认为是无毒的。ICPMS技术在水果元素测定中发挥重要作用，洪月玲等人[10]利用该方法测定10种水果中铅、铜、镍、镉等元素的含量，发现草莓及葡萄中Cr元素含量较其他水果偏高，西瓜和奇异果中Ni的含量较其他水果高，在水果分析中具有很好的应用效果。

2.3 ICP-MS技术在蔬菜检验中的应用

近年来，居民食用蔬菜有害元素超标现象频出。常规的蔬菜重金属检测方法有原子吸收分光光度法[11]、原子荧光分光光度法[12]、ICP-AES法等[13]，前几种方法需要对单个元素进行逐一分析，不仅测定速度慢，而且对于某些特定元素的检出能力低，灵敏度差。而利用ICP-MS[14-15]，可准确又快速地对蔬菜样品中几十种元素同时进行测定，适用于各类蔬菜大批量多种元素同时检测。

2.4 ICP-MS技术在酒类检验中的应用

酒的口味影响因素研究较多，而关于酒的微量元素分析与测定的研究则较少。酒中含有丰富的微量元素，这些微量元素对酒的品质和安全度起着决定性作用[16]。ICP-MS技术目前是酒类元素检测中最有优势的方法。CASTINEIRA[17]分别利用该技术与全反射X射线荧光分析法对葡萄酒进行了多种元素分析，证明了ICP-MS技术检验范围更广，更适合于酒品的安全检验。张建等[18]利用该技术对白酒进行元素检验测量，获得白酒中容易被容器污染的28种有害元素，并证明了在生产白酒过程中，白酒不会受到管道、容器的污染而损坏品质。

2.5 ICP-MS技术在饮用水检验中的应用

饮用水的水质对人的健康起重要作用。饮用水中含有许多微量元素，例如，铬（Cr）通常以一种以上的化学形式存在存在于饮用水中，Cr（III）是人体必需的化合物，参与人体的很多代谢过程，而Cr（VI）具有很高的毒性。因此，饮用水样品中的总铬含量对人体健康十分重要。ICP-MS能高效分析铬的含量和形态。逯义[19]建立了用ICP-MS法同时测定水中砷、铅、铁、铬和钴等种元素含量的测定方法，并利用该方法展开了对城市自来水水源、乡村生活用水的检测，为控制饮用水提供了重要的技术支持。莫曦明等人[20]采用ICP-MS技术对饮用水中6价铬的含量进行测定，证明该方法具有良好的准确度和元素之间的干扰少，且能用于不同基体饮用水水质的检测。此外，该技术还在牛奶、营养品、中草药、半导体等诸多领域得到广泛的应用，已成为不可或缺的一种元素检测手段。

3 ICP-MS在食品安全检验中的应用展望

ICP-MS的元素检验能力强、检测限低、精度高，在食品检验中发挥着重大作用，在谷类、蔬菜、水果、酒类及饮用水等食品种类检验中得到了广泛应用，成为食品安全检验的一种强有力的手段，给食品安全检测领域带来新的变革，给人们的生活带来较大的便利。这种技术有望被广泛推广，以期食品安全隐患能够被及时发现并解决。通过科研工作者的不断努力，这种技术将会越来越成熟，在我国食品质量安全领域发挥更大的作用。目前，ICP-MS检验技术仍在不断改进中，以达到更快的检验速度、更高的精度和实现在更多食品种类检测的应用。