ICP-MS法測定食品中溴化物及溴酸鹽含量研究

周陶鴻 程 慧 林 津 黃 徽 彭青枝 萬旭剛 胡家勇

(湖北省食品質量安全監督檢驗研究院,武漢 430074)

溴酸根早在1992年就被世界衛生組織確認為氧化性致癌物，主要導致動物的腎和膀胱組織發生癌變，人過量使用會損壞血液、中樞神經和腎臟[1-3]。溴酸鉀作為小麥粉處理劑可加強其強度和彈性，從而顯著改善小麥粉的烘焙效果。雖然經過發酵、醒發、烘焙等工藝后，溴酸鉀部分會轉化成其他形態，但是經檢測證實其中仍會有較大的殘留量，我國于2005年宣布全面禁止在小麥粉中使用溴酸鉀[4-7]。

國內對于食品中低濃度的溴污染物尚無充分檢測研究，FAD/WHC聯合殘留農業專家委員會的報告認為人體每日允許的溴攝入量是1.0 mg/kg[8-9]。美國環保署對食品內或表面的無機溴化物制定了限量，過量的溴元素進入人體會產生中毒[10-14]。我國出口的茶葉、蔬菜、水果等均需檢測溴化物含量[15-18]，而通常食品中的溴化物低于1 mg/kg，常規理化、液相及離子色譜均無法檢測。目前我國檢測小麥粉中溴酸鹽的標準GB/T 20188—2006容易出現假陽性結果，因為離子色譜的電導檢測器對于樣品中氯離子響應靈敏，從而導致溴酸根的色譜峰被掩蓋，在檢測低濃度的溴酸鹽時具有一定難度[19-20]。電感耦合等離子體質譜儀檢出限大大低于電導檢測器，線性動態范圍寬[21-22]，并且能夠避免面制品中有機酸和陰離子的干擾。根據國標檢測食品中溴酸鹽同時建立了ICP-MS測定食品中溴酸鹽的方法，另外利用HPLC-ICP-MS分析食品中各種形態溴的含量驗證了ICP-MS法測定溴酸鹽的可行性。10批小麥粉、10批面條及10批大米的檢測結果顯示所檢米面食品中溴酸鹽均為未檢出，但是溴離子含量足以引起重視。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

8800 ICP-MS：Agilent；nexion350x ICP-MS：PerkinElmer；Dionex UltiMate 3000液相色譜儀：Thermo；iCAP Q ICP-MS(帶聯用工作站)：Thermo；Purelab Chorusl超純水器：威立雅水處理技術(英國)有限公司；Cleanert IC-Ag/H；SB25-12DTS超聲波清洗機：寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 樣品處理

稱取試樣3.0 g于50 mL離心管中，定量加入30 mL的超純水后混勻。超聲提取30 min，每隔5 min震蕩一次。再以3 900 r/min離心5 min后，收集上清液于離心管中，重復提取1次，合并提取液。取提取液10 mL用10%氨水調pH值至9.0，經0.25 μm水相濾膜過濾，此為待測樣液。

1.3 ICP-MS法

1.3.1 ICP-MS法工作條件

功率：1 600 W；輔助氣流量：1.2 L/min；霧化氣流量：0.96 L/min；等離子氣流量：18.0 L/min；采集質量數：溴79；模式:KED；碰撞氣：He 3.0 mL/min。

1.4 HPLC-ICP-MS法驗證

1.4.1 HPLC-ICP-MS工作條件

Dionex IonPaxAG19陰離子柱(4 mm×50 mm)；流動相：1%甲醇(50 mmol/L硝酸銨，氨水調pH 9.0)，等度洗脫，0.4 mL/min；柱溫室溫；進樣量20 μL。混標作為標準工作溶液。

2 結果與分析

2.1 ICP-MS條件的選擇及其質譜干擾

由于溴的電離能較高，溴在ICP-MS上的靈敏度相比其他元素要低，所以要針對溴進行儀器工作條件的優化。在質量數選擇方面，溴有79和81 2個同位素，豐度分別為50.54%和49.46%，因81Br有40Ar40Ar1H的干擾，本底要比79Br高4～5倍，故用79Br作為測量質量數。但79Br同樣存在39Kr40Ar，Cu63O16，1H78Se的干擾問題[4,17]。圖1給出了不同濃度K和Se對79Br的影響，可見在食品中K%小于2%，Se%小于1%時，KED模式基本無影響，且實際樣品中這2種元素的含量遠低于此水平。同時，通過實驗證實Ag/H柱可以完全除去樣品中的K和Cu等陽離子，幾種金屬多原子離子干擾可被完全消除。

圖1 不同濃度K和Se對在ICP-MS上響應值的影響

2.2 方法學驗證

2.2.1 方法線性范圍及檢出線

在本實驗所確定的實驗條件下，分別將標準工作溶液依次進樣測定。以標準溶液中溴酸鹽濃度為橫坐標，以對應峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。溴酸鹽在0.5～50.0 μg/mL范圍內呈良好線性相關性，線性方程為y=193 36x+696.66，相關系數為1.000 0；根據3倍信噪比確定其方法檢出線為0.05 mg/kg。

2.2.2 方法的回收率及精密度

試樣中添加不同濃度的標準溶液，使溴酸鹽的含量水平分別為2、10、50 μg/kg，充分混勻，使標準溶液與樣品充分混合均勻，每個添加水平重復測定6次，結果顯示低濃度加標回收率在83.5%～92.8%，相對標準偏差在2.53%～3.28%，高濃度加標回收率在91.9%～100.7%，相對標準偏差在1.12%～3.63%，實驗結果見表1。以上結果表明本方法的回收率和精密度較好符合GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》對回收率和精密度的要求。

2.3 酸提取、堿提取、水提取3種提取效果比較

表1 加標回收及精密度實驗(n=6)

注：1號樣品為蔬菜,2號樣品為牛奶,3號樣品為魚。

2.4 Ag/H柱除Br-

2.6 實際樣品分析與HPLC-ICP-MS驗證

圖和Br-混合標液過Ag/H柱后在ICP-MS上的回收率

圖和Br-混合標液以不同流速過Ag/H柱后在ICP-MS上的回收率

圖4 面條樣品在KED、STD模式的色譜圖和10 μg/L的混合標準溶液圖

表2 食品中水溶性溴化物及溴酸鹽測定結果

模式時，雜峰立即消失。提高He氣流量對降低背景很有用，但背景等效濃度無變化，故選用KED模式測定，氣流量3 mL/min。

2.7 ICP-MS法與HPLC-ICP-MS法比較

表3 樣品中的含量測定結果

表2表明，小麥粉中添加溴酸鹽后ICP-MS和HPLC-ICP-MS測定結果相近，ICP-MS結果稍低，可能是因為過柱有少量損失(國標方法同樣存在過柱損失)；烘焙后溴酸鉀回收率降低，可能其部分轉化為有機溴；小麥粉加工成面包后質量變化也有可能導致回收率變化。

3 結論

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