微波消解ICP-MS/MS测定畜禽表皮组织17种无机元素

王行智，张文，陈婷，潘建忠，白雪，田振

兰州市食品药品检验检测研究院（兰州 730000）

畜禽表皮中含有丰富的胶原蛋白和营养元素，广受消费者喜爱。畜禽产品经过烘烤、油炸、腌制等加工过程，容易将有害残留物的气味和颜色掩盖，给消费者的辨别带来很大困难[1-2]。由于监管部门只能通过群众举报等方式到现场进行监管执法，并且缺少相应检验依据，这也是非法脱毛屡禁不止的主要原因。畜禽体中重金属主要来源于生态环境，通过饮用水、空气、土壤、饲料等进入动物体内，由于重金属在自然界难以降解，随生物链累积进入人体而对人体健康产生极大危害[3-6]。随着重金属带来危害日益严重，相关学者对重金属分析技术和检测方法的研究报道也越来越多[7]，主要方法有X射线荧光光谱法[8]、原子吸收光谱法[9]、电感耦合等离子体发射光谱法[10-12]、原子荧光光谱法[13]、电感耦合等离子体-质谱法和酶联免疫法[14]。电感耦合等离子体质谱分析速度快，可同时测定多种元素，且具有精密度高、线性范围宽等优点，被广泛应用于药品、环境科学、食品安全等诸多领域，是进行元素检测分析的常用方法[15-19]，对畜禽重金属污染的研究报道主要是在畜禽养殖过程中通过饲料、饮用水等直接进入体内带来潜在危害[20-21]，而畜禽加工过程表皮组织中重金属污染还尚未研究。试验采用电感耦合等离子体串联质谱法，通过模拟松香、沥青、松香酸甘油酯对畜禽脱毛，建立了一种检测畜禽表皮中17种无机元素的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

肉鸡（甘肃省定西安定区家禽养殖场）；过氧化氢（分析纯，广州化学试剂厂）；硝酸（分析纯，德国默克公司）；Li、Be、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、As、Se、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U混合标准溶液（1 000 μg/mL，中国计量科学研究院）；混合内标溶液（Sc、Ge、Rh、In、Bi，10 μg/mL，美国安捷伦科技有限公司）。

Milli-Q IQ7000超纯水机（德国默克公司）；BSA-323S电子天平（德国赛多利斯科学仪器有限公司）；Ultra CLAVE超级微波化学消解平台（意大利迈尔斯通有限公司）；8900串联四极杆电感耦合等离子体质谱仪（美国安捷伦科技有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验材料处理

阴性样品：肉鸡宰杀后采用人工脱毛，取肉鸡不同部位的表皮组织，切碎后混合均匀，于冰箱-20 ℃保存。

阳性样品：肉鸡宰杀后分别使用沥青、工业松香、松香酸甘油酯模拟脱毛，取肉鸡不同部位的表皮组织，切碎后混合均匀，于冰箱-20 ℃保存。

1.2.2 仪器工作条件

ICP-MS/MS处于分析状态后稳定30 min，使用调谐液调整仪器各项指标，使仪器矩管位置、分辨率、灵敏度、氧化物等各项指标达到最佳状态。优化后各项工作参数见表1。

表1 电感耦合等离子质谱法（ICP-MS/MS）检测条件

1.2.3 混合标准溶液及内标溶液的配制

精密移取各元素标准溶液，用2%硝酸配制成含Li、Be、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、As、Se、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U质量浓度分别为0.0，10.0，20.0，50.0，100.0和200.0 μg/L的混合标准溶液。

取500 μL混合内标溶液（含Sc、Ge、Rh、In、Bi），用超纯水稀释至100.0 mL容量瓶中，配制成质量浓度500 μg/L的混合内标溶液，与样品溶液通过三通阀在线混合后，引入质谱进样系统。

1.2.4 试样消解

样品及空白溶液制备：称取约0.3 g制备好的肉鸡表皮组织于超级微波消解罐中，加入3.0 mL HNO3溶液、0.5 mL H2O2溶液，盖好消解管盖，放入超级微波消解化学平台，按照设定的工作程序消解。消解完毕将消解液转移至50 mL容量瓶中，用超纯水定容至刻度。同时做试剂空白溶液。

1.2.5 标准曲线与试样测定

在ICP-MS吹扫结束后，等待仪器预热稳定及自动质谱调谐后，引入不同梯度17种元素混合标准溶液进行测定。通过外标法定量，以信号强度为纵坐标，所测元素标准溶液浓度为横坐标，建立测定多元素标准曲线。通过式（1）计算。

式中：X为所测元素含量，mg/kg；C为所测元素的质量浓度，μg/L；V为试样定容体积，mL；m为称样量，g；N为单位换算系数。

1.2.6 方法检出限与定量限

将试剂空白按照上述消解步骤消解，定容。将所得消解液重复测定11次，分别以试剂空白3倍标准偏差和10倍标准偏差计算方法检出限与定量限。

2 结果与分析

2.1 前处理优化

2.1.1 超级微波化学平台消解酸体系优化

微波消解中常用酸一般分为2类：非氧化性酸和氧化性酸。非氧化性酸如氢氟酸、磷酸等；氧化性酸如硝酸、热浓高氯酸、浓硫酸和过氧化氢等。硫酸和高氯酸沸点高，氧化性强，在高温高压消解过程中容易烧坏消解管，甚至损坏微波消解平台，而电感耦合等离子体质谱耐受氢氟酸差，容易损坏设备，因此消解过程常选用硝酸体系消解，当物质消解液颜色呈绿色或者较深时，通常在硝酸体系加入一定量过氧化氢脱色氧化，可使消解液颜色无色澄清，提升消解效果，并且有利于消除背景杂质干扰以及仪器维护。

试验选用硝酸体系和硝酸加过氧化氢体系于240℃消解30 min（超级微波化学平台推荐工作参数）消解样品，结果显示，HNO3用量3.0 mL、过氧化氢用量0.5 mL时，消解液无色澄清透明，优于单独使用硝酸消解时的状态，继续增加硝酸或者过氧化氢用量时，消解液的色泽状态提升无明显变化，故选择3.0 mL HNO3和0.5 mL过氧化氢为消解最佳使用量。

2.1.2 超级微波化学平台消解程序优化

在确定消解酸的种类和用量后，为确定超级微波化学平台最佳消解程序，试验对消解温度和消解时间进行优化，待消解液剩余1 mL左右，待冷却后经50 mL容量瓶定容，混匀上机测定。消解程序见表2和表3。结果显示，消解温度240 ℃、消解时间55 min时消解效果最佳。

表2 温度消解程序

表3 温度消解程序

2.2 线性关系及检出限、定量限

试验在最佳优化条件下，由蠕动泵通过三通阀在线加入5种混合内标溶液，对试样的空白消解试剂连续测定11次，并且依次测定配制的混合标准溶液，建立标准曲线，所测17种元素在一定范围均呈线性关系，相关系数均在0.999 0～0.999 9之间。检出限为0.001 679～0.232 2 mg/kg，定量限为0.005 598～0.774 2 mg/kg，检出限和定量限均较低，能够满足检测要求，结果见表4。

表4 混合标准溶液的线性方程、线性相关系数、线性范围

2.3 精密度和回收率

选取制备好的鸡皮组织样品，选2，4和10 mg/kg这3个加标梯度在优化的试验条件下对17种无机元素平行测定6次，结果表明，3个梯度各元素加标回收率分别在92.34%～115.0%，90.50%～112.1%和96.06%～109.4%之间，3个梯度各元素精密度（n=6，SRSD）分别在0.6%～2.8%，2.4%～4.4%和1.7%～4.9%之间，均小于5.0%，表明仪器精密度好，性能稳定，可满足日常分析检测。

2.4 不同模拟脱毛方法重金属检测

使用国家规定使用的食品级松香酸甘油酯与2种非法脱毛剂工业松香、沥青模拟屠宰场脱毛过程，并对比3种物质脱毛效果及畜禽表皮中重金属残留。结果显示：将沥青、工业松香加热融化后，散发出刺激呛鼻的有毒气体，融化状态下很容易粘附在畜禽表皮，冷却凝固后也很容易从畜禽表皮剥落。松香酸甘油酯在融化状态下散发出的气味较淡，并且脱毛效果不如沥青和工业松香。尽管如此，松香酸甘油酯中重金属元素检出数量少，Pb元素低于国家标准规定的限量，其模拟脱毛样品中没有检测出有害重金属，且脱毛环境友好，这表明食品级松香甘油酯安全可靠，可以作为屠宰市场脱毛使用。工业松香中检测到5种重金属，尽管含量均较低，但是在工业松香脱毛样品中检测到铅0.007 mg/kg，这可能是肉鸡在工业松香脱毛过程中毛孔微微张开，重金属伴随着工业松香渗透并残留在肉鸡表皮。沥青中有多种重金属元素被检出，含量依次是镍36.7 mg/kg、钒12.5 mg/kg和钡1.074 mg/kg等，但是在沥青脱毛样品中并未检测到重金属迁移，这可能和沥青本身性质有关，有待进一步研究。结果见表6。

表5 加标回收率与精密度结果（n=6）

表6 不同脱毛过程肉鸡表皮组织和皮下肌肉组织中重金属含量 单位：mg/kg

2.5 实际样品检测

从当地市场购买鸡肉、鸭肉、猪皮等，各100批次，结果显示畜禽表皮中含有丰富的人体所需矿质元素，如Ca、Mg、Fe等。Cr、Pb、As等有害重金属含量未检出或低于检出限，可安全放心食用，但是畜禽表皮中重金属残留原因不明，是否来源于非法脱毛过程中重金属发生迁移有待进一步研究。

3 结论

试验采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定畜禽表皮组织中Li、Be、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、As、Se、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U这17种无机元素，通过优化微波消解程序和仪器工作条件，线性条件、回收率、精密度等均符合检测要求。并对比松香酸甘油酯、沥青、工业松香脱毛效果及脱毛过程重金属迁移到畜禽表皮情况，结果发现松香酸甘油酯脱毛安全可靠，无重金属检出，工业松香和沥青中含有多种重金属元素，给畜禽脱毛后存在铅等重金属污染的风险。畜禽表皮组织中重金属来源尚不明确，饲料、水源、非法脱毛等均可能给畜禽带来污染，仍需进一步研究及加强监管。