电感耦合等离子体质谱法建立银耳元素指纹图谱及产地判别

李敏，江翠华，陈庆胜，彭明益

(广州市黄埔区疾病预防控制中心，广州 510000)

银耳，又称白木耳、雪耳、银耳子等，有“菌中之冠”的美称。银耳性平无毒，既有补脾开胃的功效，又有益气清肠的作用，内含多种活性成分，能有效清除人体内自由基[1]，抗氧化[2]，调节免疫力[3]、抗肿瘤[4-5]、改善记忆力[6]、降血糖、降血脂等功效[7-8]。银耳是我国特产，尤以四川和福建为两个主要产地。四川通江是银耳的发源地，其段木银耳知名度高，市场影响力大[9]；福建古田县是我国银耳的主要产地，占全国总产量的90%以上。两种银耳均已获得地理标志产品保护[10]，并分别建立了相应的地方标准：DB511921/T 2—2010 (地理标志产品 通江银耳)，DB35/T 1096—2011 (地理标志产品 古田银耳)[11]。

电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)法被广泛应用于食品多元素测定领域内[12-14]，与传统无机分析技术相比，ICP-MS 法具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽、分析精度高、分析速度快、能进行多元素检测和同位素比测定等分析特性[15]。这些特性为建立食品无机元素指纹图谱，开展聚类分析、产地识别提供了有力的技术支撑，近年来涌现出一些相关的研究[16-18]。两种银耳因其产地环境、种植技术、工艺等各不相同，决定了它们必然有各自不同的营养成分及无机元素含量，而银耳的地方标准主要是根据色、形、气及部分一般性理化指标进行鉴别，相关鉴别文献较少[19-20]。笔者应用ICP-MS 法对两种银耳进行多元素同时测定，通过聚类分析两者元素含量的异同，建立无机元素指纹图谱，探索与建立一种快速高效的银耳产地识别方法，为食品原材料的质量控制及地理标志建立提供参考。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：Agilent7700 型，美国安捷伦科技有限公司。

天平：AG245 型，感量为0.01 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。

纯水机：Milli-Q 型，德国Merck 公司。

电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9070A 型，上海一恒科学仪器有限公司。

电热板：HT-300 型，广州分析测试中心。

Al、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Ag、Pb 等19 种多元素标准储备液：各组分质量浓度均为10 mg/L，美国安捷伦科技有限公司。

Sc、Ge、Rh、Tb、Lu、In、Bi 内标混合储备液：各组分质量浓度均为100 mg/L，美国安捷伦科技有限公司。

氦气、氩气：99.99%，广州西城工业气体及设备有限公司。

硝酸：优级纯，德国默克公司。

银耳样品来源：分别从不同商家购买5 种通江银耳及5 种古田银耳，分别编号，其中通江银耳编号分别为TJ1、TJ2、TJ3、TJ4、TJ5；古田银耳编号分别为GT1、GT2、GT3、GT4、GT5。

1.2 溶液配制

用2%(质量分数，下同)的硝酸溶液将10 μg/mL Al、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Ag、Pb 等19 种多元素标准储备液逐级稀释，配制成质量浓度均分别为0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0、500.0 μg/L 的系列混合标准工作溶液，备用。

用2%硝酸溶液将100 μg/mL Sc、Ge、Rh、Tb、Lu、In、Bi 内标混合储备液逐级稀释，配制成各组分质量浓度均为100 μg/L 的混合内标使用液，备用。

1.3 仪器工作条件

功率：1 550 W；冷却气：氩气，流量为14.0 L/min；雾化气：氩气，流量为0.95 L/min；补偿气：氩气，流量为0.20 L/min；碰撞气：氦气，流量为4.3 mL/min；蠕动泵转速：0.1 r/s；采样深度：8.0 mm；重复采样3 次。

1.4 样品处理

将银耳样品粉碎后，称取约0.25 g 样品，加入经酸煮洗净的聚四氟乙烯杯中，加入硝酸5 mL，静置12 h 后加外套密封放入烘箱中，于120 ℃下保持4 h，待冷却后取出聚四氟乙烯杯，放入电热板30 min于160 ℃赶酸，待冷却后用纯水定容至25 mL。

1.5 测定方法

样品经消化定容至25 mL，按照1.3 仪器工作条件进行测定，在线加入混合内标使用液进行校正，绘制标准曲线，计算检测结果。

1.6 数据分析

利用WPS Office 2019 进行基本数据处理及折线图绘制，利用SPSS 25.0 软件进行数据Z-标准化转换及分层聚类分析。

2 结果与讨论

2.1 线性关系与检出限

用系列混合标准工作溶液进样检测，以待测元素浓度为横坐标，待测元素与内标响应值的比值为纵坐标，建立标准曲线，并计算线性相关系数。连续测定11 次空白溶液计算标准偏差，取3 倍标准偏差所对应的质量浓度为各待测元素的检出限。

各待测元素线性范围、线性方程、相关系数、检出限列于表1。由表1 可知，各元素的线性范围为0.1～500 μg/L，线性相关系数均不低于0.999 0，检出限为0.000 1～0.086 0 mg/kg，可满足银耳中19 种元素的检测要求。

表1 银耳中19 种元素线性范围、线性方程、相关系数及检出限

续表1

2.2 精密度试验

对样品重复测定6 次，计算各元素测定值的相对标准偏差，结果见表2。由表2 可知，各元素测定值的相对标准偏差为0.38%～12.8%，除Co、Se、Ag外，其余元素相对标准偏差均小于10%，表明本方法精密度较好。

表2 精密度试验结果

2.3 加标回收试验

称取0.25 g 样品，用本法测定其中19 种元素含量后，定量加入各元素混合标准溶液，消化后定容至25 mL，再次测定19 种元素含量，计算加标回收率，结果见表3。由表3 可知，各元素加标回收率为90.3%～111.5%，满足准确度要求。

表3 各元素加标回收试验结果

续表3

2.4 样品测定结果

对通江银耳与古田银耳中的19 种元素进行检测，各元素测定结果平均值及标准偏差见表4。

表4 两种地理标志产品银耳各元素平均含量及标准偏差

2.5 银耳元素指纹图谱绘制

对10 种银耳样品中的元素含量进行Z-标准化[21]，以元素为横坐标，Z-标准化后的数据为纵坐标绘制曲线图，建立银耳的元素指纹图谱，如图1～图3 所示。

图1 5 种通江银耳的元素指纹图谱

图2 5 种古田银耳的元素指纹图谱

图3 两种产地银耳中元素含量平均值标准指纹图谱

结果表明指纹图谱能够展示不同产地银耳中矿物元素的差异，可应用于银耳的产地鉴别。

2.6 分层聚类分析

对10 种银耳中元素含量进行Z-标准化并进行分层聚类分析，结果见图4，两种产地银耳可以被聚类为两个类别，产地能得到有效区分。

图4 银耳元素含量聚类分析结果

3 结语

采用电感耦合等离子体质谱法检测两种地理标志产品银耳中19 种元素含量，简便快速，结果准确可靠。以两种产地银耳中的元素含量平均值建立标准指纹图谱，同时进行聚类分析，实现银耳产地分类识别。结果表明，地理标志产品银耳由于产地不同，所含元素的种类及含量存在明显差异，可利用ICP-MS 法的多元素快速检测能力，进一步增加检测元素种类及扩大代表性样品量，建立不同产地银耳的无机元素指纹图谱及模型，不断扩充和更新数据库，为银耳产地识别提供科学快速的鉴别方法，对地理标志产品的产地及质量鉴别具有重要意义。