ICP-MS冷焰法測試食品中鈉鉀的研究

◎ 閆守品

（廣西華測檢測認證有限公司，廣西 南寧 530007）

在電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）的應用中，ICP作為質譜的高溫離子源（8 000～10 000 K），樣品在等離子體炬中進行蒸發、解離、原子化、電離等過程。離子通過樣品錐接口和離子傳輸系統進入高真空的MS部分，MS部分為四極快速掃描質譜儀，通過高速順序掃描分離測定所有離子，掃描元素質量數范圍6～260，并通過高速雙通道分離后的離子進行檢測，濃度線性動態范圍從ng/kg到1 000 mg/kg直接測定。因此，與傳統無機分析技術相比，ICP-MS技術提供了很低的檢出限、最寬的動態線性范圍、干擾少、分析精密度高、分析速度快、可進行多元素同時測定以及可提供精確的同位素信息等分析特性。

ICP-MS測定食品中各種元素，快速高效，已普遍應用。在常規功率條件下（1 500 W），金屬離子電離完全，多原子離子以及雙電荷離子產率較高，導致鈉和鉀檢出限很高，對于鈉、鉀元素有明顯質譜干擾。基于提高儀器靈敏度、降低基體干擾、降低檢出限、更加準確測試食品中鈉和鉀含量的考慮，采用ICP-MS冷焰法分析測試以及氬氣在線稀釋，減少雙電荷離子產生，規避多原子離子干擾，同時降低基質影響，達到準確檢測目的。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑及標準物質

儀器：安捷倫ICP-MS 7800，PE原子吸收900T（配鈉鉀空心陰極燈），CEM微波消解儀。試劑：高純水和GR硝酸。標準物質：鈉標準物質GBW（E）080127，中國科學計量研究院，標準值1 000 μg/mL。鉀標準物質GBW（E）081590：北京海岸鴻蒙標準物質技術有限責任公司，標準值1 000 μg/mL。國家標準物質GBW10050（大蝦），地球物理地球化學勘查研究所。

1.2 樣品前處理流程

選取餅干為代表進行鈉元素測試，羅漢果為代表進行鉀元素測試，同時做加標回收實驗；用GBW10050作為質控，做標準物質確認實驗。

稱取樣品0.2～0.5 g，加6 mL硝酸100 ℃預消解20 min，按照微波消解程序消解至澄清透明。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋。150 ℃趕酸30 min，并定容于50 mL容量瓶，搖勻待測。同時做空白實驗。

1.3 ICP-MS冷焰測試儀器條件

ICP-MS冷焰測試儀器條件見表1。

表1 儀器測試條件表

在冷焰條件下，射頻功率的降低使得離子信號強度普遍降低，適量增加稀釋氣進行在線稀釋，提高被測元素靈敏度同時減少基質干擾。

2 結果與討論

2.1 ICP-MS冷焰檢測

ICP-MS冷焰條件檢測鈉和鉀受到的干擾見表2。

表2 干擾情況表

鈉、鉀電離能小于10 eV，屬于易電離元素。在低功率條件下，其電離度仍能達到離子被檢出的程度。在常規測試條件下，霧化器流量一般1 mL/min。減少霧化器流量為0.75 mL/min，增加稀釋氣體為0.25 mL/min，在進樣過程中進行在線稀釋，在更小氣溶膠粒徑和密度條件下進行測試，提高被測元素靈敏度[1]，有效降低基體干擾。

2.2 檢出限

冷焰條件下測試鈉鉀混合標準物質，信號強度見表3，測試空白11次信號值見表4。

表3 不同濃度鈉鉀標物信號和線性表

表4 鈉鉀11次空白信號值表

取樣0.5 g，定容于50 mL容量瓶，則檢出限見表5。

表5 檢出限表

由表3～5可知，冷焰條件下，鈉、鉀濃度在1～10 mg/L范圍內，信號強度與濃度有良好線性關系；評估的檢出限也優于GB 5009.268-2016第一法規定的檢出限（Na檢出限1 mg/kg、K檢出限 1 mg/kg）[2]。

2.3 加標回收試驗

以餅干為基質進行鈉加標回收實驗，羅漢果為基質做鉀加標回收實驗，加標量和回收率見表6。

表6 加標回收率表

加標回收實驗是常用的制控方式，可以驗證樣品前處理過程是否對樣品測定產生影響，例如消解是否完全、樣品轉移是否損失等；也可以驗證測量過程是否有基體干擾。

由表6可知，ICP-MS冷焰法測試鈉鉀加標回收率在GB 27404-2008規定的范圍內，可以保證結果準確度。

2.4 國家標準物質確認

ICP-MS冷焰測試國家標準物質GBW10050，結果見表7。

表7 標物驗證表

由表7可知，GBW1050測試結果在標準范圍內，可以保證數值準確度。

2.5 儀器比對實驗

ICP-MS冷焰法和AAS火焰分別測試餅干中鈉含量和羅漢果中鉀含量，結果見表8。

圖8 儀器比對表

由表8可知，ICP-MS冷焰法和AAS火焰法測試鈉鉀儀器比對，結果沒有顯著差異，偏差在允許偏差范圍內，可以保證數據穩定性。

3 結論

電感耦合等離子體質譜法熱焰測試食品中鈉、鉀元素時，多原子離子和雙電荷離子產率較高，高鈉基體也有明顯的基體效應干擾，用冷焰法測試可以有效減少干擾，用氬氣在線稀釋可以減少基體影響。ICP-MS冷焰條件下測試，可以得到更低檢出限；基質驗證做加標回收，回收率在合理范圍內；進行國家標準物質驗證，結果在標準范圍內；同時做ICP-MS冷焰法和AAS火焰法測試鈉鉀，做方法比對實驗，樣品濃度偏差在合理范圍內；由此可知ICP-MS冷焰法測試食品中鈉鉀結果準確可靠，方法選擇性好，且操作簡單效率高，可滿足實驗室日常分析的需求。

[1]劉鵬宇，劉文華，邵光灼.冷焰ICP-MS法測定高純稀土氧化物中鐵和鈣的研究[J].分析試驗室，1999（2）：74-76.

[2]國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.GB 5009.268-2016食品安全國家標準 食品中多元素的測定[S].北京：中國標準出版社，2016.