電感耦合等離子體在食品分析檢測中的應用分析

□ 田雪冬 淄博市食品藥品檢驗研究院

1 引言

最近幾年，一般用于分析和檢測食品成分的方法主要有四種，分別是原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、分光光度法和原子發射光譜法，這些方法通常有相對復雜的準備步驟，比如原子吸收光譜法在測量鉛元素時，必須要添加一些化學試劑。紫外分光光度法通常需要添加成色劑，而且使用以上方法每次僅能測量一種元素的含量。需要測量多個項目的樣本時，非常浪費時間和資源。但是，使用電感耦合等離子體發射光譜可以在同一時間進行多種元素的測量，使某些元素的檢測限度可以達到μg/L水平。

2 ICP-AES的基本工作原理

將分析的樣品首先用霧化器霧化，接著將其送入高頻等離子火焰中，然后讓它慢慢開始發光。樣品發出的光進入分光器并形成光譜，可以得到光譜線并對其進行分析。標準的ICPAES檢測方法可以同時進行多種元素的檢測和分析，而且提供標準的定性定量分析，在檢測時對于樣品的制備相對方便。一般液體和半液體食物，可以使用直接濃縮的方法，也可以通過濕法消化和進一步灰化后用酸浸泡而形成液體。對于固體食物，必須先將其壓碎，使它變成非常小的顆粒狀或粉末，然后再將其變為樣品溶液。常用的樣品制備方法包括干灰化、微波分解、濕法消解和直接溶解等等。在這么多方法中，最方便使用且反應徹底的是微波分解，可以大大減小測量元素損失，還因為這種方法有較高的回收率而被大范圍地使用。

3 電感耦合離子體在食品檢測中的具體應用

3.1 食品中的重金屬元素檢測

首先，對于重金屬元素進行檢測和分析，由于重金屬會對人的正常生理健康造成各種損害，并且會對人類的生命和健康造成特別嚴重的威脅，所以優化重金屬檢測的分析迫在眉睫，且具有一定的價值。其次是對于食品中微量元素的檢測和分析，人體中所含微量元素不到0.03%，但是這些是人體必需的元素。盡管這些元素的含量很少，但它們是人體中不可或缺的一部分，如鋅、鐵、銅等。當這些元素在人體內過量時，會對身體造成一定的傷害。然后是非食品物質的檢測和分析。為了進一步滿足人們對香氣、味道和儲存方便等的需求就有了食品添加劑。這些年以來，為了獲取更多利潤收益，我國的一些商家使用非食品物質代替食品添加劑，從而實現長期保存食物以及提升口感的目的。從這個角度來看，加強對非食品物質的檢測也是非常重要的，如硼酸具有保鮮和消毒的功能，因此，有許多小商販使用硼酸代替防腐劑，這些劣質的食品質量也對消費者的健康構成嚴重威脅。相關人員發現，如果硼酸在人體內積聚會直接影響人體的消化酶，過量攝入會導致則會導致嘔吐、頭暈和腹瀉等癥狀。因此，現在我國嚴禁向食品中添加硼酸[1]。近年來，雖然食品監管的力度得到了有效加強，但仍有一些小商販僅僅為了經濟利益，在食物中添加硼酸。

3.2 電感耦合等離子體質譜的優點

相比較而言，電感耦合等離子體質譜分析過程與原子發射光譜法有非常多的相似之處。食品樣品必須在檢測前以溶液的形式制備。溶液以氣溶膠的形式與氫氣結合進入裝置并被氫離子等離子體激發。氫離子攻擊后的樣品會失去一些電子并帶正電。然后質譜儀根據其質荷比分離樣品，分析人員可以使用質譜分析樣品中每種元素的含量。與電感耦合等離子體原子發射光譜法相比，質譜分析過程還需要以溶液形式制備食品樣品，但分析過程不需要噴霧，因此其對樣品狀態的要求不嚴格，一些液體產品也可以直接用質譜法分析固體食物，預處理過程很簡單。微波分解基本上可以滿足后續質譜檢測的需要，檢測效率高于原子發射分析。同時，對于樣品的要求也較為寬松，質譜和其他檢測方法相結合可以提高準確率。目前，相關研究人員還在開發氣相色譜和離子色譜的方法，這些方法具有很大的發展潛力[2]。

質譜的使用不僅可以準確地確定食品中的各種元素，還可以記錄每種元素的存在形式，有效地補充原子發射光譜的缺點。重金屬元素對人體有害，但食物中有一些微量的重金屬元素也可以，滿足人體對其的基本需求，重金屬元素的含量的多少直接決定了它們對人體的影響。例如，三價鉻離子被人體吸收并不會產生危害，但是六價鉻離子會對人體產生有害影響，因此只有通過了解重金屬離子的價態和存在形式才能確定重金屬元素對人體的影響。當使用電感耦合等離子體原子發射光譜法進行研究時，只能確定重金屬元素的價態以及類型，但是當使用質譜法進行分析和檢測時，采樣器使用樣品片段，根據電荷比準確確定食物樣本中每種組分的含量和重金屬離子的存在形式[3]。

3.3 在牛奶和乳制品中電感耦合等離子質譜的應用

一般情況下，在牛奶和乳制品的檢測中通常需要分析基本元素K、Na、Mg及Ca，微量元素Mn、Fe、Cu和Zn、As和Pb。根據國家的規定和相關標準，鉛含量通過石墨爐原子吸收光譜法來進行測量。As的含量用熒光光譜法進行分析，但是原子吸收和原子熒光方法不可以同時檢測幾種元素，這使檢測階段變得更加復雜化。電感耦合等離子體發射光譜可以精確測量微量元素的各項參數，但卻達不到靈敏度和準確度要求。我國的研究人員采用混合內標法和碰撞池技術來排除一些基礎干擾。通常這種方法的檢測范圍是0.001～1.2 mg/kg，可以非常快速的檢測奶粉中的各種元素[4-5]。

碰撞池技術消除質譜干擾，方法的檢出限范圍為0.001～1.2 mg/kg，精密度優于3.5%，能一步快速檢測奶粉的多種元素。

4 結語

目前，在進行食品分析時使用電感耦合等離子體技術可以有效提高重金屬分析的準確性，以及可以對各種微量元素和添加劑進行嚴格分析。使用電感耦合等離子體技術進行食品質量的檢測時，檢查員應該對樣品進行進一步優化和改善，使用同位素稀釋來提高檢測準確度，最好是使用多種檢測方法相結合的技術手段，以此為基礎保證檢驗結果更加準確，還可以全面完成食品分析和測試任務，同時確保人民的食品安全，為我國的食品質量監督打下牢固的基礎。