微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定小麥制品中的鋁含量

郭雨時 婁麗 徐小迪 郝陶光

（丹東出入境檢驗檢疫局技術(shù)中心，遼寧丹東118000）

微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定小麥制品中的鋁含量

郭雨時 婁麗 徐小迪 郝陶光

（丹東出入境檢驗檢疫局技術(shù)中心，遼寧丹東118000）

采用微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定小麥制品中鋁元素的方法是在微波消解條件的優(yōu)化基礎(chǔ)之上進(jìn)行的。用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定市場上多種小麥制品中Al元素的含量，方法快速簡便，結(jié)果準(zhǔn)確、精密度高，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)在0.995 0～0.999 9，是一種準(zhǔn)確測定、分析小麥制品中鋁含量的方法，同時其檢測數(shù)據(jù)為小麥制品的食用安全性提供保障。

微波消解；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；鋁；小麥

0 前言

鋁已成為近50年世界上應(yīng)用最為廣泛的金屬之一，在地殼中的含量僅次于氧和硅。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，鋁元素能損害人的腦細(xì)胞，且其毒素在人體內(nèi)是慢慢積累的，不易被人們察覺，然而，一旦人體內(nèi)鋁的含量到達(dá)了一定程度，其后果將非常嚴(yán)重，我們必須提高警惕。在日常生活中，我們要盡量減少使用鋁制品，避免對鋁的吸收。世界衛(wèi)生組織對于鋁的安全性也進(jìn)行了多次的評價，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的評估，規(guī)定鋁的每日攝入量為0～0.6mg/kg，這里的kg是指人的體重，即一個60kg的人允許攝入量為36mg［1］。我國《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)GB2760—2011》中規(guī)定，鋁的殘留量要小于等于100mg/kg。以此計算，一個體重60kg的人每天吃油條不多于360g就不必?fù)?dān)心。只要人們在生活中加以注意，揚長避短，鋁及其化合物依然能在人類社會中發(fā)揮重要作用［2］。

目前，微波消解技術(shù)是一種很新的樣品消解技術(shù)，該技術(shù)是在微波和混合酸共同作用下，達(dá)到快速、高效、無污染地消解樣品。在高溫高壓的條件下，樣品在密閉的消解罐中能得到充分消解，降低外界干擾引入的誤差。此方法便于控制，重復(fù)性好，同時還可以避免酸的揮發(fā)給工作環(huán)境帶來的污染［3］。同樣，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）是現(xiàn)今最先進(jìn)的樣品分析技術(shù)之一，它是將電感耦合與質(zhì)譜連接起來，根據(jù)電荷比檢測產(chǎn)生離子的質(zhì)量。該分析技術(shù)具有很多優(yōu)點，可用于物質(zhì)試樣中一種或多種元素的定性、半定量和定量分析，周期表中90%的元素都可以檢測到，其中大多數(shù)檢出限在0.1～10μg/mL，且有效測量范圍達(dá)6個數(shù)量級，標(biāo)淮偏差為2%～4%。每種元素測定時間10s。非常適合多元素的同時測定分析，在元素痕量檢測和分析中應(yīng)用廣泛［4］。因此，將這兩種技術(shù)相結(jié)合可以大大加快檢測食物中無機(jī)元素的效率，而且準(zhǔn)確度很高，是一種無機(jī)元素檢測中比較理想和有效的分析方法。

1 實驗部分

1.1 儀器

Aglient7500CX型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）；微波消解儀MARS-Xpress型（美國CEM公司）；超純水制備系統(tǒng)：Milli-Q Gradient型（美國Millipore公司）；電子天平（梅特勒－托利多公司）。

1.2 主要試劑、試液

硝酸（優(yōu)級純）、過氧化氫（30%優(yōu)級純），超純水（電導(dǎo)率18.2MΩ·cm）。

鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000μg/mL，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供）。

ICP-MS質(zhì)譜調(diào)諧液：115In，9Be，238U，59Co濃度為1μg/L；Sc內(nèi)標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度為100mg/L，購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。使用前分別用硝酸（1%）稀釋。

1.3 樣品來源

選擇各大超市市售的各種小麥制品為實驗原料。

1.4 樣品前處理

選擇不同品牌的掛面，稱取0.1～0.3g（精確至0.001g）樣品，并將樣品放在聚四氟乙烯微波消解罐中，同時做兩份平行樣，各加入6.0mL硝酸，蓋上消解罐蓋過夜。次日加入2.0mL過氧化氫，然后將聚四氟乙烯微波消解罐裝罐，放入微波消解儀中對樣品進(jìn)行消解，待微波消解結(jié)束后，取出放在通風(fēng)櫥中進(jìn)行冷卻，用去離子水將消解液定容至50mL，通過溶液的混濁程度和消解液顏色可以大致判斷消解是否徹底，最后用ICP-MS儀對試樣中鋁含量進(jìn)行定量測定。

1.5 ICP-MS儀工作條件

ICP工作條件主要包括ICP功率，載氣、輔助氣和冷卻氣流量等。ICP功率一般為1kW左右，冷卻氣流量為15L/min，輔助氣流量和載氣流量約為1L/min，調(diào)節(jié)載氣流量會影響測量靈敏度。當(dāng)儀器點火穩(wěn)定后，需要對儀器進(jìn)行調(diào)諧，調(diào)諧過程中，需要觀測儀器對應(yīng)的各種分析指標(biāo)是否穩(wěn)定，在ICP-MS儀器的工作參數(shù)中射頻功率和載氣流量是最重要的。而且在每次分析之前都需要用多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液對儀器整體性能進(jìn)行測試，如果儀器靈敏度能達(dá)到預(yù)期水平，則儀器不再需要調(diào)整，如果靈敏度偏低，則需要調(diào)節(jié)載氣流量，錐孔位置和透鏡電壓等參數(shù)。表1是優(yōu)化后的儀器參數(shù)。

表1 ICP-MS儀器工作條件Table 1 ICP-MS operating conditions

1.6 微波消解的條件

微波消解是前處理過程中一項重要技術(shù)，但由于樣品種類繁多、分析的目標(biāo)物各異，消解中各種溶劑的使用也不相同，因此在分析不同的樣品和目標(biāo)物時就得使用不同的微波消解模式。微波消解儀的參數(shù)有微波消解的功率、消解溫度、時間等，見表2。微波消解常用的最普遍的酸是HNO3，HCl。另外，還可以使用HF，H3PO4和王水。除此以外，過氧化氫具有增強(qiáng)酸的氧化性質(zhì)的功能。在實驗過程中一般不單獨使用某一種酸，因為單獨使用會使樣品消解的不徹底，通常使用混合酸溶液進(jìn)行消解，實驗采用HNO3－H2O2為消解酸溶液［5］。

表2 微波消解程序Table 2 Microwave digestion procedure

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器干擾的影響

在用ICP-MS儀進(jìn)行實驗過程中也不可避免地存在干擾問題，其中主要包括光譜干擾和基體效應(yīng)兩類。當(dāng)?shù)入x子體中離子種類與分析物離子具有相同的質(zhì)荷比時，就產(chǎn)生了光譜干擾，主要有四種情況——同質(zhì)量類型離子、多原子或加和離子、氧化物與氫氧化物離子還有儀器和試樣制備所引起的干擾。基體效應(yīng)一般當(dāng)溶液中共存物質(zhì)量濃度高于500～1 000μg/mL時，ICP-MS法分析的基體效應(yīng)才會顯現(xiàn)出來。光譜干擾和基體效應(yīng)通常可以用相應(yīng)的手段加以抑制和降低，但難以完全消除。因而在實際工作中要有針對性地采取各種方法提高分析的準(zhǔn)確度［6］。

2.2 線性關(guān)系

選擇27Al同位素，以Sc為內(nèi)標(biāo)，根據(jù)樣品中鋁含量及儀器靈敏度，以0，0.5，1.0，10.0，50.0ng/mL質(zhì)量濃度系列配成標(biāo)準(zhǔn)曲線。方法檢出限為0.33μg/L。線性范圍：0～50μg/L（R2＝0.9991），線性回歸方程：y＝0.014 07x＋0.048 32。滿足方法對檢出限和線性的要求。

2.3 方法的準(zhǔn)確度和精密度實驗

通過對國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心GBW10011小麥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中鋁含量的6次平行測定來驗證該方法的準(zhǔn)確性和精密度，結(jié)果見表3。

表3 小麥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果Table 3 Analytical results of the wheat standard sample（n＝6） /（mg·kg－1）

表3結(jié)果顯示，本方法所測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)結(jié)果基本符合要求，RSD為5.4%，小于10%，結(jié)果滿意。

2.4 硝酸體積分?jǐn)?shù)對鋁測定的影響

從表4顯示的結(jié)果，可以得出結(jié)論：硝酸體積分?jǐn)?shù)在1%～10%之間，鋁的檢測結(jié)果變化幅度不大，沒有對鋁的結(jié)果造成影響；硝酸體積分?jǐn)?shù)在15%～20%之間對鋁的檢測結(jié)果有一定的影響。從RSD也可以得到相同的結(jié)論。因此，在對樣品進(jìn)行處理的過程中，盡量將硝酸的體積分?jǐn)?shù)控制在1%～10%，避免硝酸基體對實驗的影響［7］。

表4 硝酸體積分?jǐn)?shù)對鋁測定的影響Table 4 Effect of HNO3volume fraction on aluminum concentration /（μg·L－1）

2.5 樣品分析結(jié)果

通過微波消解ICP-MS法對選定的小麥制品進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果見表5。結(jié)果顯示，小麥制品含鋁量為2.3～8.2mg/kg。GB 2762—2005《食品中污染物限量》中規(guī)定，小麥制品中鋁的殘留量≤10mg/kg，說明抽檢的市售小麥制品中含鋁量均未超標(biāo)。但是，抽檢的餅干中鋁含量達(dá)到8.2mg/kg，如果不加以控制，很容易超過標(biāo)準(zhǔn)10mg/kg的限量。對于含鋁的食品，如何保證鋁含量不超標(biāo)，保障食品的安全性一直是需要解決的重要課題［8］。

表5 小麥制品中所含Al元素測定結(jié)果Table 5 Results of determination of Al in wheat products/（mg·kg－1）

3 結(jié)語

采用微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICPMS）測定了小麥制品中Al元素的含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)在0.995 0～0.999 9，RSD為5.4%，硝酸體積分?jǐn)?shù)在1%～10%時不會影響鋁的檢測。小麥制品中鋁的殘留量小于等于10mg/kg，檢測的結(jié)果為掛面4.9mg/kg、方便面4.4mg/kg、餅干8.2mg/kg、面粉2.3mg/kg，說明抽檢的市售小麥制品中含鋁量均未超標(biāo)。但是，抽檢的餅干中Al含量達(dá)到8.2mg/kg，如果不加以控制，很容易超過標(biāo)準(zhǔn)10mg/kg的限量。微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）是一種準(zhǔn)確測定小麥制品中鋁含量的方法，此方法簡單快速、便于控制，準(zhǔn)確度、精密度均較高，有很好的重復(fù)性，同時其檢測數(shù)據(jù)可以反映小麥制品的食用安全性，對小麥制品的加工生產(chǎn)也有一定的借鑒作用。

［1］付鈺潔，郝雪菲，張曉鳳，等 .對食品中鋁含量國標(biāo)測定方法的改進(jìn)［J］.食品科學(xué)，2007，28（8）：392-394.

［2］方圓，李佳莉，趙玉葉，等 .近幾年食品中鋁含量測定的研究進(jìn)展［J］.廣西輕工業(yè)，2010，138（5）：9-10，27.

［3］梁書懷，蒙華毅，吳祖軍，等.微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時檢測大米中的6種重金屬元素［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2014，4（3）：10-14.

［4］侯冬巖，回瑞華，李鐵純，等 .電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時測定正山小種紅茶中18種微量元素［J］.中國無機(jī)分析化學(xué)，2012，2（2）：52-56.

［5］蔡繼晗，李凱，鄭向勇，等 .水產(chǎn)養(yǎng)殖重金屬污染現(xiàn)狀及治理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2010，29（12）：749-752.

［6］王碩，張佳，馬曉星，等.ICP-MS法測定海產(chǎn)品中12種金屬元素的含量［J］.中國食品學(xué)報，2010，10（6）：204-207.

［7］于振花，荊淼，陳登云，等.微波消解ICP-MS同時測定海產(chǎn)品中的15種元素含量［J］.海洋科學(xué)，2009，33（1）：8-11.

［8］尹素娟，潘藝，楊文杰.分光光度法和ICP-AES法對面制食品中鋁含量的測定效果比較［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（12）：137-139.

Determination of Aluminum in Wheat Products by Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

GUO Yushi，LOU Li，XU Xiaodi，HAO Taoguang
（Technology center，Dandong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Dandong，Liaoning118000，China）

Based on the optimized conditions by microwave digestion，the determination of the concentrations of Al in wheat products using inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）was developed.The method provides fast analytical speed，good accuracy and high precision for wheat products analysis.The correlation coefficients were in the range of 0.995 0～0.999 9.This approach provides an accurate determination for the analysis of Al in wheat products，and guarantee for the edible security of wheat products.

microwave digestion；inductively coupled plasma mass spectrometry；aluminum；wheat

O657.63；TH843

：A

：2095-1035（2015）01-0011-04

2014-09-24

：2014-11-12

郭雨時，女，助理工程師，主要從事光譜分析及其它儀器分析的研究和應(yīng)用。E-mail：yushi＿1110＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.01.004