ICP-MS法测定蓝莓中的15种无机元素

吴建霞，张鑫，胡万林，梁小刚，刘琳琳，王莉

中国贵州茅台酒厂（集团）有限责任公司质量处（仁怀 564501）

蓝莓，起源于北美的杜鹃花科，越橘属多年生小浆果植物，因果实呈蓝色，故称为蓝莓。其果肉细腻，酸甜适度，营养成分十分丰富，具有极强的药用价值及营养保健功能，被国际粮农组织列为人类五大健康食品之一[1]。同时蓝莓也富含与人体健康息息相关的各种无机元素，如Na、K、Ca、Mn、Zn等，这些无机元素对人机体调节、新陈代谢具有特殊作用[2-3]，无机元素的缺乏、过量、摄入不足或不平衡都会不同程度引起人体生理功能的异常，甚至发生疾病[4]。但由于环境污染、含有重金属的农药化肥使用不合理，导致蓝莓可能存在重金属污染的问题，通过食物链进而影响人体健康[5]。近年来，蓝莓常被当作原料用于生产果汁和果酒。因此，建立一种检测蓝莓中多种无机元素的方法，可为蓝莓及以蓝莓为原料的产品提供品质保障。

与其他传统实验室前处理方法相比较，微波消解具有样品消解均匀、迅速，操作简便，提取效率高，安全性高，对人体危害小等特点[6-7]。电感耦合等离子体质谱法具有检测双速度快、低检出限、高灵敏度、线性范围宽、多元素同时测定等优点。已广泛应用于食品安全检测[8-10]，所以试验采用微波消解与电感耦合等离子体质谱法结合，对蓝莓中Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Pb等15种元素进行检测。试验可为蓝莓中无机元素的准确高效检测提供科学依据，也可为其他水果或以蓝莓为原料的产品中无机元素检测提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓样品：网购江苏连云港、山东青岛、四川成都、辽宁丹东4个产地蓝莓（冷链运输），于-4 ℃冷藏待用。

硝酸（工艺超纯，国药集团化学试剂有限公司）；过氧化氢（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；外标溶液（Part#：5183-4688，美国安捷伦公司）。

调谐液Ce、Co、Li、Mg、Y（1 μg/mL：美国安捷伦公司）；在线内标液（美国安捷伦公司）。

1.2 仪器与设备

Agilent 7900安捷伦电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，美国安捷伦公司）；Mars6微波消解仪（CEM仪器有限公司）；3205匀浆机（BRAUN公司）；AR2140精密电子天平（梅特勒公司）；BHW-09C20赶酸仪（博通化学科技有限公司）；Aquaplore超纯水系统（重庆颐洋科技发展有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液的配制

参考梯度稀释的方法，用2% HNO3溶液将含待测元素的标准储备溶液稀释100倍配制成混标中间液；其中高浓度元素质量浓度10 000 μg/L、低浓度元素浓度100 μg/L的混标母液。具体配制方法见表1。

表1 无机元素标准系列溶液配制浓度

在线内标液：用2% HNO3溶液将（Bi、Ge、In、Li6、Lu、Rh、Se、Tb）100 μg/mL稀释至质量浓度1 μg/mL，在测定过程中通过三通阀引入仪器。

1.3.2 样品处理方法

用匀浆机将蓝莓鲜果制成果酱。称取约1.00 g果酱样品（精确至0.001 g），加4 mL硝酸浸泡过夜，加入2.5 mL双氧水，置于微波消解仪中，设定微波消解程序（功率1 200 W，经15 min温度升至120 ℃；经5 min温度升至165 ℃；经5 min温度升至185 ℃，持续20 min。对待测样品进行消解，待其充分消解后取出，置于赶酸仪中赶酸，直到剩余酸液小于1 mL时，冷却，用2%硝酸溶液将消解液多次洗涤并转移至25 mL容量瓶中，定容，摇匀备用。

1.3.3 仪器条件

对Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪，用1 μg/mL调谐溶液对仪器调谐，优化工作参数，优化后的工作参数见表2。

表2 主要仪器工作条件

1.3.4 样品检测

仪器开机稳定后，用调谐液调谐达到测定要求，按表2所设的工作条件建立检测方法，在线引入内标溶液，上机先后测定含有待测元素的标准混合液，空白溶液及样品溶液。

1.4 计算公式

蓝莓浆果中无机元素含量的计算见式（1）。

式中：X为浆果中无机元素的质量分数，mg/kg；C为检测样品中无机元素的质量浓度，μg/L；V为样品消解后的稀释体积，mL；M为称取葡萄浆果的质量，g。

2 结果与分析

2.1 消解剂的选择

消解的目的是为破坏待测物中的矿物质、溶解性固体和有机质，将其转变成为易分离、溶解态的无机物。消解过程中，消解剂的选择要避免与无机元素发生沉淀反应，还要符合检测方法及检测设备的要求。常见的消解剂包括硝酸、盐酸、硫酸、氢氟酸、高氯酸和双氧水等。表3中，将不同消解剂的特性进行对比。

蓝莓作为成分较为复杂生物样品，其富含花青素、维生素、纤维素、糖分等有机质及矿物质和微量元素。由表3可知，盐酸、硫酸、氢氟酸、高氯酸等在有机物消解过程存在安全隐患、仪器干扰及消解能力有限等局限性，而硝酸能溶解大部分有机物及无机物，与双氧水配合使用可大幅提高消解体系的氧化能力，达到更佳的消解效果。所以试验选择硝酸＋双氧水的消解体系对样品进行消解。经多次试验对比，确定称取1.00 g样品，加入4 mL硝酸，2.5 mL双氧水可将样品完全消解。

表3 不同消解剂性质比较

2.2 ICP-MS的干扰及校正

在污染源控制良好的条件下，ICP-MS的干扰主要来自于质谱干扰和非质谱干扰两大类。多原子和同量异位素是质谱干扰的2个方面，蓝莓样品中的Cl、O、C等元素载气Ar结合生成多原子离子，导致测定结果偏高，进而影响测定结果准确性，碰撞/反应池技术（KED）能有效地消除这种影响[11-12]。因此，选择KED模式作为试验的测定模式；许多待测元素都具有多个同量异位素，在检测中会干扰待测元素的测定，因此，要消除同量异位素干扰，只能尽可能选择该元素的其他同位素来避免这种干扰。最终质量数的选择见表4。

非质谱干扰主要源于样品基体，通过稀释样品，内标校正等方法可减少样品基体的干扰[13]。研究表明，总稀释倍数控制在50～100倍时，内标校正能得到良好的分析结果。内标选取原则：内标元素在样品中不存在，与目标元素的质量数尽量相近（＜50 amu），电离电位最好比较接近。因此，选用45Sc、72Ge、115In、209Bi作为内标，见表4。

表4 线性回归方程、相关系数、线性范围及定量限

2.3 试验方法学考察

2.3.1 方法检出限及定量限

系列标准溶液经ICP-MS测定得到标准曲线，连续对样品空白溶液重复检测11次，计算标准偏差。以3倍标准偏差值作为检出限（LOD），以10倍标准偏差值作为定量限（LOQ）。由表4可知15种元素在线性范围内呈相关性且相关系数R范围0.999 2～1.000 0；低浓度检出限在0.01～0.39，高浓度检出限在0.24～ 38.56 μg/L；低质量浓度定量限在0.02～1.31 μg/L，高质量浓度定量限在0.80～128.53 μg/L。

2.3.2 方法精密度和回收率

根据各元素在蓝莓中含量的差异，分别向蓝莓样品中分别加入高、中、低浓度的标液，连续测定6次，计算各元素加标回收率及精密度。检测结果见表5。

表5 方法的加标回收及精密度（n=6）

由表5可知，15种元素的SRSD值分布在4.96%～ 12.38%，精密度良好，3个不同水平加标回收率为89.5%～ 120.8%，回收率良好，符合GB/T 27404—2008的相关要求。

2.4 不同产地蓝莓中无机元素的含量

采用上述检测方法，对4个产地蓝莓的无机元素含量进行检测和对比。具体结果如表6。

由表6可知，尽管因蓝莓样品产地不同，其无机元素含量存在一定差异。但各地蓝莓中均含有丰富的钾、钠、钙、镁、锰、铁等矿物质元素，同时也富含含有人体必需的铜、锌、硒、铬、钴、钼等微量元素。这些常微量的矿物质元素不仅为人体正常发育所必需，而且对人体的其他生命活动发挥着至关重要作用。同时，蓝莓作为人们日常生活中不可缺少的营养佳品，重金属指标也是人们所关注的食品安全因素之一。由检测结果可知，砷、镉、铅等元素的含量接近且较低，符合GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》。

表6 不同产地蓝莓中无机元素质量分数

3 结论

采用微波消解与电感耦合等离子体质谱仪测联用测定蓝莓中15种无机元素的含量，采用He气碰撞模式及在线内标等方式校正仪器干扰。结果表明，该方法线性好，操作简便、快速。方法回收率在89.5%～ 120.8%，SRSD为4.96%～12.38%，表明该方法具有较好的准确度和灵敏度，为蓝莓中无机元素的准确高效检测提供科学依据，为应用到其他浆果中无机元素检测及品质评价提供参考。

检测数据发现，不同产地的蓝莓，部分无机元素含量存在明显差异。该现象应与种植环境和蓝莓品种有关，该方法可为蓝莓产地鉴别、品质评价等应用领域提供技术支持[14-18]。