ICP-MS法测定肉制品中残留重金属元素含量

曾宣

ICP-MS法测定肉制品中残留重金属元素含量

曾宣

（马鞍山职业技术学院，安徽 马鞍山 243031）

为了准确地测定肉制品中残留重金属元素含量，采用ICP-MS法检测肉制品。使用硝酸和高压消解仪处理肉制品样品，得到肉制品消解液，设定ICP-MS工作参数，运用ICP-MS检测不同肉制品消解液中重金属元素含量。根据检测结果，计算肉制品中残留重金属元素含量，以及检测结果的加标回收率。实验结果标明，肉制品中残留的铜元素最多，不同类别的肉制品中，残留的重金属元素量不同；ICP-MS检测肉制品中残留重金属元素含量，加标回收率值在95%以上。肉制品加工所使用的肉类，以及肉制品的加工方式，都会影响肉制品中残留重金属元素含量；该方法检测结果相对标准偏差在3%以内，可有效检测重金属含量。

ICP-MS；肉制品；重金属；残留元素；元素含量

金属元素密度大于4.5g/cm3时，就属于重金属物质，危害人体健康，污染自然环境。当这些重金属元素进入人体后，人体不能通过自身免疫功能将其排出，经过长时间累积，极易出现慢性中毒症状；自然环境中的重金属，在生物链的作用下，进入动物体内，并随着时间的流逝，不断累积[1]。而且，人们研究出多种肉制品加工方式，满足人们味觉。但是，在加工肉制品之前，难以去除金属元素；加工时，使用的加工工具，多为金属制品，所添加的添加剂和食盐中，也极易带入一些微量金属元素。其加工时间相对较长，会与金属加工工具以及腌料长时间接触，从而增加肉制品中重金属含量[2]。

基于此，国内外众多学者极其重视肉制品中的重金属元素含量，所研究出的Pb、As、Hg等重金属元素检测方法众多，但是在使用过程中，会受到适用和检测范围的限制，如比色法、光谱法等，都存在检测干扰、检测灵敏度低的问题[3]。面对这一问题，相关学者在目前研究成果上，提出如下观点。狄震等[4]将干豆铅、镉元素含量作为检测对象，采用原子吸收光谱法和质谱法，分别检测干豆铅、镉元素含量，并将检测结果进行对比，经计算，质谱法检测回收率更高，具有更优的检测效果。张瑞等[5]采用原子吸收光谱法，通过重金属在光谱上的反应，检测蔬菜中残留的重金属元素含量，检测结果较为全面。潘少香等[6]采用不同的方式制备玉米粉，分析不同方式制备的玉米粉，对玉米粉重金属含量产生的影响，检测结果具有良好的线性关系。瞿翠兰等[7]将水产品作为研究对象，检测水产品中残留的重金属元素含量，得到的检测结果偏差较小。但是，当上述方法应用在肉制品检测中时，存在加标回收率低问题，为此引入ICP-MS法，提高检测结果加标回收率，提出基于ICP-MS的肉制品中残留重金属元素含量检测方法。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

根据GB2760-2020标准对肉制品种类的划分结果，选择生产日期不超过10d的肉制品，作为此次实验研究对象，所选择的样品种类如下：卤酱、熏烧烤、火腿、腌腊、灌肠、其他等6类肉制品。这6类肉制品，均选择正规超市售卖制品，以保证试验样品质量。每类样品采购100个，共计600个样品。

硝酸，分析纯；聚四氟乙烯，化学制剂，均购自山东昌耀新材料有限公司；超纯水。

HPA-S高压消解仪，安东帕（上海）商贸有限公司；石英消解罐（定制玻璃厂）；WH-80B高温超净酸蒸清洗系统，惠斯通机电科技有限公司；JC-101A恒温消解仪，青岛聚创环保集团有限公司；XS205电子天平，梅特勒-托利多集团；NexION 3000Q ICP-MS，美国PerkinElmer股份有限公司。

1.2 仪器检出限

重复测定20次空白溶液，根据得到的标准差，计算各元素的仪器检出限，计算方式为

表1 各元素的仪器检出限

1.3 线性范围

以标准溶液为样品进行测定，以质量浓度为横坐标，以响应值为纵坐标，绘制金属元素的标准曲线，得到其相关系数和线性范围如表2所示。

表2 相关系数和线性范围

可以看出，各元素的线性关系良好，相关系数均在0.999以上。

1.4 样品制备

将6类样品分别处理成样品液，划分为测定样液、试样消化液、空白样液3种，每种样液均采用0.35g肉制品样品制成，得到每份25mL的肉制品消解液。

采用ICP-MS，检测此次试验处理肉制品样品，得到的测定样液、试样消化液、空白样液3种消解液，用于计算肉制品残留的重金属元素含量。

1.5 进样相对标准偏差

选取试样消化液，重复进样5次，记录各元素的含量。根据各元素的含量均值，可以得到各元素的相对标准偏差（RSD）均小于3%，表明仪器的精度较好，且重复性较好，能够满足检验的需求。

1.6 加标回收率检验

在检测过程中，重金属元素所含有的同量异位素以及其多原子，会存在谱线干扰；仪器检测重金属元素含量的过程中，产生的电荷效应，会产生基体干扰，导致检测结果偏高或偏低[8]。为此，通过在ICP-MS线加内标的方式，校正检测结果。

1.7 处理肉制品样品

此次处理肉制品，将采用HPA-S高压消解仪，进行高温消解，获取肉制品消解液，其样品消解过程如下：

（1）采用电子天平，称量0.35g肉制品样品；

（2）将分好的肉制品，放入HPA-S高压消解仪专用的石英消解罐中；

（3）在消解罐中，放入2.5mL的HNO3，加速肉制品消解；

（4）采用聚四氟乙烯薄膜，覆盖石英消解罐开口；

（5）将石英消解罐放入HPA-S高压消解仪；

（6）将HPA-S高压消解仪的氮气压力设置为100bar，加温消解肉制品，此时，HPA-S高压消解仪的消解过程如下：

① 将HPA-S高压消解仪温度直接调节至70℃；

② 在接下来的20 min时间内，缓慢升温至120℃；

③ 继续提高HPA-S高压消解仪温度，直至温度达到180℃；

④ 在HPA-S高压消解仪180℃条件下，保持60 min，消解肉制品[11]。

（7）完成肉制品消解过程；

（8）待消解罐冷却，将肉制品消解液放入50mL容量瓶中；

（9）使用超纯水，在50mL容量瓶中，定容；

（10）轻轻摇晃容量瓶，至肉制品消解液均匀；

（11）适当稀释定容后的肉制品消解液；

（12）测定肉制品消解液中，重金属元素含量；

（13）做空白试样。

实验过程中，所使用的石英消解罐，在使用之前和之后需要采用硝酸溶液浸泡一天一夜，并使用清水反复清洗消解罐3～5遍后，采用超纯水冲洗一遍。清洗后的石英消解罐，需要放置在高温超净酸蒸清洗系统中，在170℃条件下酸蒸2～3h。酸蒸后，还需要在140～160℃条件下，在恒温消解仪中进行2～3h烘干处理，以此避免重金属元素残留[12]。

1.8 确定ICP-MS工作参数

使用ICP-MS中的标准检测模式，检测肉制品中残留的重金属元素含量，需要吸取1μg/L的标准调谐液，让其在满足如表3所示的条件基础上，设定ICP-MS的工作参数。

表3 ICP-MS满足条件及工作参数

1.9 重金属含量计算

2 结果与讨论

2.1 样品重金属元素平均含量

根据此次试验设计的试验方法，采用ICP-MS，检测不同肉制品消解液试样中，所含有的重金属元素，每个样品重复检测5次。并采用(3)式计算重金属元素浓度，同时将每类重金属浓度平均，得到的计算结果，如图1所示。

图1 肉制品中残留重金属元素种类及其平均浓度

从图1中可以看出，此次试验选择的6类肉制品，共含有11种重金属元素。其中，铜元素含量最多，是锌元素的2倍；其次是锌和铅两种重金属元素，仅相差2.5mg/kg；然后是铁元素，含量达到了9.3725mg/kg；最后是镍、铬和锰等元素，其含量在1.5 mg/kg上下，其他重金属元素含量，几近于0，均可以忽略不计。

2.2 不同样品中重金属最多元素含量

基于上一组实验结果，采用ICP-MS，进一步检测6类肉制品中，每类肉制品残留最多的铜、锌、铅、铁、镍、铬、锰等重金属元素含量是否一致，如图2所示。以此推断不同的肉类制作方法，是否影响肉制品中的重金属元素含量。

从图2中可以看出，卤酱肉制品类，所含有的铜、锌、铅、铁、镍、铬、锰等重金属元素含量，均为最高值；其次是熏烤肉制品类和腌腊肉制品类，含量多少不一，但明显高于火腿、灌肠、其他熟肉肉制品类；其他熟肉肉制品类，残留重金属元素含量相对较少，但是其重金属含量，一直高于火腿类肉制品；火腿类和肉灌肠类残留重金属元素含量最少。可见，肉制品中，残留重金属元素含量，与肉制品的加工方式有关。

2.3 ICP-MS溶出量加标回收率

根据前两组试验，检测得到六类肉制品中，铁、锌、锰、铜、镍、铬、铅等重金属元素含量。取上述样品共5份，每份0.5g，精密称定后放置于消解罐中，加入试样消化液1mL，根据1.7节的步骤进行操作并测定，按照式(2)，计算此次试验检测结果加标回收率，如图3所示。

2.4 实验结果讨论

肉类本就含有铜、铁、锌、铅等重金属元素，而且在动物的饲养过程中，会给饲料中添加铜元素，加快动物生长速度，此外，饲料中还可以添加铅、镉、砷、汞、铬等重金属元素。从样品重金属元素平均含量实验中可以看出，这些重金属元素，在肉制品加工过程中，很难从肉类中祛除，导致加工后的肉制品中，会存在残留的重金属元素，并与加工过程中，加工工具和添加剂中的重金属相融合。

从第二组不同样品中重金属最多元素含量检测实验中可以看出，肉制品经过加工后，会受添加剂、加工工具等因素影响，增添新的重金属元素，并与肉制品加工过程中残留的重金属元素混合，进一步增加肉制品中重金属含量，而原本含量不高的重金属含量，则会根据肉制品加工过程中，添加剂、加工工具等重金属含量，随着加工时间的变化而变化，出现加工时间越长，肉制品重金属含量变化越明显的现象。因此肉制品重金属含量，与其加工方式存在较大关系。

图2 肉制品中残留含量较多重金属元素检测结果

从第三组ICP-MS溶出量加标回收率检测实验中可以看出，ICP-MS检测肉制品中残留重金属含量加标回收率高。这是因为ICP-MS所具有的接口，可以保留连接设备最优特点，因此，检测结果具有较高的准确度。

从图3中可以看出，使用ICP-MS检测重金属元素含量，经式(3)计算得到的加标回收率值在95%～100%之间。因此，ICP-MS检测肉制品中残留的重金属元素含量，具有较高准确度。

图3 ICP-MS 溶出量加标回收率

3 结论

通过采集不同种类肉制品，利用ICP-MS方法对其残留的重金属元素含量进行检测。本文对ICP-MS方法的仪器条件和参数进行了优化，可以发现，该方法具有检出限低、线性范围宽、分析精密度好准确度高等优势，能够直观地检测肉制品中的重金属含量，并使数据直观可靠。通过检测结果可以发现，不同加工方式的肉制品重金属含量存在一定的区别，判断肉制品加工方式，可以影响肉制品中残留重金属元素含量。

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Determination of residual heavy metal elements in meat products by ICP-MS

ZENG Xuan

(Maanshan Technical College, Anhui Maanshan 243031, China)

In order to accurately determine the content of residual heavy metal elements in meat products, ICP-MS was used to detect meat products. Meat products samples were treated with nitric acid and high-pressure digester to obtain meat products digestion solution. ICP-MS working parameters were set, and the contents of heavy metal elements in different meat products digestion solutions were detected by ICP-MS. According to the detection results, the contents of residual heavy metal elements in meat products and the recovery rate of the detection results were calculated. The results showed that copper is the most in meat products, and the residual heavy metal is different in different types of meat products. The content of residual heavy metal elements in meat products was detected by ICP-MS, and the recovery rate was over 95%. The meat used in the processing of meat products and the processing methods of meat products will affect the content of residual heavy metal elements in meat products. The relative standard deviation of this method is less than 3%, which can effectively detect the content of heavy metals.

ICP-MS；meat product；heavy metals；residual elements；element content

2021-08-25

校级课题——低温等离子体对牛肉色泽和风味品质影响研究（MKJ2021004）

曾宣（1984-），女，安徽宣城人，硕士，主要从事肉类保鲜及检测研究，zenzxbb55@126.com。

O657.63;TS251.7

A

1007-984X(2022)02-0066-06