多種消化法-電感耦合等離子體質譜測定葡萄酒中4種金屬元素

2017-11-02 03:36:34柯曉鳳

福建輕紡 2017年9期

柯曉鳳

（福建省產品質量檢驗研究院，福建福州 350002）

柯曉鳳

（福建省產品質量檢驗研究院，福建福州 350002）

文章采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）進行葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種金屬離子的定量測定，通過對比干法消化、微波消化和直接消化3種不同的前處理方法，建立了快速、可靠且穩定的葡萄酒中金屬元素測定方法。通過比較葡萄酒金屬元素含量的測定結果，結果表明，采用直接消化-電感耦合等離子質譜儀測定葡萄酒中金屬元素的方法快速、簡便且準確度高，適用于批量測定葡萄酒中金屬元素的含量。

葡萄酒；干法消化；微波消化；直接消化；電感耦合等離子質譜儀；金屬元素

1 概述

研究表明葡萄酒含有氨基酸、維生素以及多種人體必需的微量元素等營養物質[1-2]，如鐵、錳、鋇和銅等，對人體的生長發育及健康狀況起著重要作用，具有延緩衰老，預防心腦血管疾病、預防癌癥、美容養顏等功效。隨著社會發展和人們生活水平的提高，在歐、美等地葡萄酒銷量增加，近些年來，國內也掀起了葡萄酒熱。

由于受種植土壤、農藥、環境、釀酒過程中的所使用器具等的影響，葡萄酒中金屬離子含量會偏高，從而影響葡萄酒的質量和穩定性[3-4]。因此準確快速地對葡萄酒中重金屬進行定量分析顯得十分重要。隨著科技的發展，許多高靈敏度的元素分析技術得到了發展，目前應用于酒中的元素分析的方法主要有電化學分析法、原子吸收光譜法[5]、原子熒光法[6]、等離子體原子發射光譜法、色譜法[7]等。但是，這些方法中有的必須單元素逐一分析，速度較慢；有的方法雖然可以進行多元素分析，但是對于特定元素的靈敏度不夠。

本文采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）進行葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種金屬離子的定量測定，通過對比干法消化、微波消化和直接消化3種不同的前處理方法，建立了快速、可靠且穩定的葡萄酒中金屬元素測定方法。

2 材料與方法

2.1 儀器設備與試劑

2.1.1 儀器設備

電感耦合等離子體質譜儀（Agilent7700x，美國Agilent公司）；微波消解儀（Ethos T型，意大利Milestone公司）；超純水機（Purelab flex，美國ELGA公司）；馬弗爐(PHOENIX SAS，美國CEM公司)；電熱板（廈門精藝興科技有限公司）；試驗所用的玻璃塑料器皿均用10%的硝酸浸泡過夜。

2.1.2 試劑

硝酸和高氯酸混合液（5∶1）；硝酸（優級純）；標準物質：鐵、銅、鋇和錳（1000 mg/L，國家標準物質中心提供）。

2.2 試驗部分

2.2.1 干法消化

取10.0mL樣品于25mL 瓷坩堝中，在電熱板中灼燒近干后，于馬弗爐內 600℃下灼燒2h，取出坩堝，冷卻后將樣品轉移至250mL錐形瓶中，用少許水濕潤后，依次加入新配硝酸和高氯酸混合液（5∶1）30mL，去離子水30mL，加蓋表面皿置于低于200℃的電熱板上加熱溶解，蒸發至約20mL體積時加入去離子水50mL，在電熱板上微熱10min取下。待溶液冷卻后將溶液和沉淀全部轉移至200mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻后靜置48h以上。

2.2.3 微波消化

在消化罐中加入5mL20%硝酸后放入微波消解儀進行清洗，并重復清洗1次，然后取1mL樣品于消化罐中，加5mL硝酸，放入微波消解儀進行消化，升溫程序如表1，完畢后將樣品溶液定容至50mL，搖勻。

2.2.3 直接消化

取1mL樣品于50mL塑料容量瓶中，加入2mL 5%硝酸反應10min后定容搖勻。

2.2.4 儀器參數

電感耦合等離子體參數：采樣深度8.0 mm；載氣1.00L/min；補償氣0.00L/min；提取透鏡10.00V；omega偏轉電壓-70V；omega透鏡電壓8.8V；碰撞池入口-40V；碰撞池出口-60V；氦氣流量4.0mL/min；八級桿偏轉電壓-180 V；八級桿RF200 V；能量歧視5.0 V；反饋功率2W；射頻功率1500W。

3 結果與討論

3.1 樣品前處理的比較

干法消化是金屬元素檢測中常用方法，其優點在于稱樣量大，對于混合不均勻不易消化的樣品有很大的優勢，儀器價值不高、檢測成本低；缺點是耗時長，步驟繁復極易造成痕量元素的污染和損失。微波消解的前處理辦法，可以有效避干法消化的操作繁瑣以及可能對人體造成傷害的后果，樣品在封閉的微波爐里進行消解，可有效防止樣品損失，降低環境對樣品的污染，同時通過操作軟件對每一步消解條件進行量化，增加了試驗的可重復性，對含量低的樣品檢測尤為重要；缺點是微波消化儀價值高耗材貴，要經常維修保養，成本高。直接消化法，優點事步驟簡單，不容易污染，樣品的平行性與回收率都很高；缺點是消化能力差，只適合固形物含量低的樣品，如葡萄酒樣等。

3.2 金屬含量的測定

3.2.1 線性關系

配制鐵、錳、鋇和銅等4種金屬元素線性標準溶液，在設定的儀器參數條件下進行測定，并繪制標準曲線，4種金屬元素的線性范圍、線性方程、相關系數及檢測限如表2所示：

表1 微波消化樣品升溫程序表

表2 4種金屬元素的線性范圍、線性方程、相關系數及檢測限

3.2.2 三種前處理方法的重復性比較

分別使用干法消化、微波消解和直接消化三種方法對紅酒樣品進行前處理，并使用ICP-MS對樣品中鐵、錳、鋇和銅等4種金屬元素進行測定。結果表明，采用直接消化法的樣品相對標準偏差（n=5）小于干法消化與微波消化。采用干法消化、微波消化及直接消化測定金屬元素的結果分別如表3、4、5所示：

表3 干法消化后測得的金屬含量表（n=5）

表4 微波消化后測得的金屬含量表（n=5）

表5 直接消化后測得的金屬含量表（n=5）

3.3 加標回收實驗

選用已知本底值樣品，進行不同添加水平的加標回收試驗。實驗結果表明，3種前處理方法的準確度沒有顯著差異，均滿足能檢測要求。回收率結果見表6、表7、表8。

4 結論

微量元素是人體必需的營養成分，特別是葡萄酒中的微量元素（如鐵、錳、鋇和銅）對葡萄酒的質量具有較大的影響。重金屬含量是目前食品安全研究的重點之一，所以尋找一種可以同時快速、簡便地檢測金屬元素的方法具有重要意義。本文采用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）進行葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種金屬離子的定量測定，通過試驗比較干法消化、微波消化、直接消化三種樣品前處理方法的優缺點，結果表明：直接消化的前處理方法具有快速、簡便、準確度好、精密度高等優點，直接消化-電感耦合等離子質譜法適用于葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種元素的批量檢測。