ICP-MS測定50種市售大米中鉛、砷、鎘、鉻、汞的方法研究以及風險評估

肖亦群　姚仰勛　黃燕萍

摘 要：應用微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）同時測定大米中鉛、砷、鎘、鉻、汞5種重金屬含量。實驗結果表明：5種元素標準曲線相關系數均大于0.999 8，精密度實驗的RSD小于5%，加標回收率在76%～102%，檢出限均低于0.02 mg·kg-1。基于該方法得到的檢測結果結合FAO/WHO規定的每日允許攝入量（ADI）、暫定每日可耐受攝入量（PMTDI）以及健康風險指數（RI）對50種市售大米樣品進行重金屬暴露健康風險評估均低于相關限量標準，處于安全水平。

關鍵詞：電感耦合等離子體質譜法;大米;多元素;健康風險評估

Abstract：Simultaneous determination of lead， arsenic， cadmium， chromium and Mercury in rice by microwave digestion-Inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） was studied. The results showed that the correlation coefficients of the standard curves of five elements were all greater than 0.999 8， the RSD of precision was less than 5%， the recovery of standard addition was 76%～102%， and the detection limit was less than 0.02 mg·kg-1. The results obtained by this method combined with the FAO/WHO Daily Allowance （ADI） ， the provisional tolerable daily intake （PMTDI） and the health risk index （RI） to assess the health risk of heavy metal exposure of 50 rice samples were lower than the relevant limits， at a safe level.

Key words：Inductively coupled plasma mass spectrometry; Rice; Multi elements; Health risk assessment

中圖分類號：TS212.7

微波消解技術是目前樣品前處理的主要手段，其具有試劑消耗少，試劑空白低、分析元素幾乎不損失等優點，目前已廣泛應用于食品、藥品、土壤等檢測領域[1-3]。電感耦合等離子體質譜法是近幾十年來最重要的元素分析手段，除了具有分析速度快、線性范圍寬、靈敏度高等優點外，還具有絕對定量能力和多組分同時分析能力兩個顯著優點，應用十分廣泛[4-6]。本實驗應用微波消解-電感耦合等離子體質譜法對市售50種大米樣品進行多元素檢測，并在此基礎上對大米質量安全以及人體攝入健康風險進行評估。

1 材料與方法

1.1 試劑

硝酸（光譜純，美國Thermo公司），內標液：7Li、45Sc，73Ge，89Y，115In，159Tb，209Bi（10 mg·L-1，美國

Thermo公司），質譜調諧液：Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U（1 μg·L-1，美國Thermo公司），標準溶液：Pb、As、Cd、Cr、Hg單元素標準溶液（1 000 mg·L-1，美國IV公司）。

1.2 儀器

微波消解儀（Multiwave Pro，奧地利安東帕），電感耦合等離子體質譜儀（iCAP RQ，美國Thermo公司），電子天平（SECURA224-1CN，德國賽多利斯），超純水機（德國賽多利斯，H2O-II-1-T）。

1.3 樣品前處理

將大米樣品用粉碎機粉碎均勻，過篩，儲存在密封袋中備用。稱取約0.5 g大米制備樣品于消解罐中，精確值0.000 1 g。分別加入5 mL硝酸，消解完成后，于120 ℃趕酸至1 mL左右，用超純水定容至50 mL比色管中，同時做實驗空白以及樣品加標。

1.4 儀器條件及優化

用1 μg·L-1質譜調諧液對儀器進行優化，使儀器的靈敏度、背景、氧化物、雙電荷均達到最佳狀態，經調諧后的儀器參數如表1所示。在優化好的條件下，對樣品消解液進行測試。

1.5 大米中鉛、砷、鎘、鉻和汞的評價標準

目前，食品糧食類重金屬限量標準有GB 2762-2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》、NY 861-2004《糧食（含谷物、豆類、薯類）及制品中鉛、鉻、鎘、汞、硒、砷、銅、鋅等八種元素限量》和NY/T 419-2014《綠色食品 稻米》，鉛、砷、鎘、鉻和汞含量限值見表2;聯合糧農組織和世界衛生組織（FAO/WHO）推薦的重金屬元素ADI、PTWI值以及PMTDI值見表3。

2 結果與分析

2.1 前處理方法的選擇

樣品的消解方法有干法消解、濕法消解、壓力罐消解法以及微波消解。其中干法消解方法灰化溫度較高，易造成部分易揮發元素蒸發而損失且檢測周期較長，耗能較大。濕法消解操作簡單，適用于食品中大部分重金屬含量測定，但該方法屬于敞口體系，容易導致砷、汞等易揮發元素的損失以及環境污染。高壓密閉消解法試劑消耗少，試劑空白低、金屬元素幾乎不損失，但其同濕法消解一樣，分解周期較長。微波消解法具有高壓密閉消解法的全部優點，并且其消解速度快。綜合考慮，本次實驗前處理方法選擇微波消解法。

2.2 方法線性范圍、檢出限和精密度

ICP-MS有極寬的線性范圍，極高的靈敏度和極低的檢出限，實驗中各元素標準曲線線性相關系數均大于0.999 8，見表4。

用空白溶液11次測量值的標準差的3倍對應的濃度作為檢出限，同時對各元素標準溶液平行測定20次，計算其相對標準偏差，結果見表5。

2.3 加標回收率

為了檢驗方法的準確度，對大米樣品進行加標回收實驗。準確稱取樣品后分別將各待測元素標準溶液添加到樣品中，按樣品相同的方法消解后上機測定?？梢钥闯觯髟氐幕厥章试?6%～102%，滿足實驗要求，見表6。

2.4 實際大米樣品的測定

本文特地選取市面上流通的50個大米樣品進行測定，測定結果如表7所示。

2.4.1 大米樣品重金屬含量分析

由表7知，對市面上流通的50種大米樣品檢驗結果表明：鉛、砷、鉻、汞元素含量均符合GB 2762-2017、NY 861-2004、NY/T 419-2014標準中規定的重金屬含量限量值，但樣品編號為33和48的兩個樣品現了鎘含量超出表3中0.2 mg·kg-1標準要求的限量值，合格率為96%，這主要是因為鎘元素是一個容易富集的元素，當環境特別是土壤污染的時候容易出現鎘元素超標的情況，也就是所謂的“鎘大米”。

2.4.2 大米重金屬健康風險評估

由于國內還沒有相關每人每天重金屬攝入量相關限量標準，在重金屬風險評估過程中，大多采用FAO/WHO推薦的重金屬元素ADI、PTWI值作為參照。目前國際上公認的主要毒性（安全性）指標為每日允許攝入量（ADI，Acceptable Daily Intake）或者暫定每日可耐受攝入量（PMTDI，Provisional Maximum Tolerable Daily Intake）[7]，根據樣品中鉛、砷、鎘、鉻、汞等重金屬污染水平以及居民的食物消費量數據，對50種市售大米進行風險評估。

每人每天重金屬暴露量計算（標準人體重按63.0 kg

計）：

Di=Fi×Ci/1 000 ?（1）

式（1）中，Di-每人每天重金屬攝入量，單位

mg/day;i-重金屬種類;C-某類食物中重金屬含量，單位mg·kg-1;F-某類食物的消費量，單位g/day。

根據全國第五次總膳食研究成年男子消費量數據調查顯示，廣東省居民谷類消費量為431.9 g·d-1，占其12類總膳食攝入的20%左右。假設谷類全部為大米，以此為依據，對廣東省居民每日食用大米進行砷、鎘、鉛、鉻、汞等重金屬風險暴露評估。結果表明，與FAO/WHO推薦的ADI比較，Pb、Hg、As含量遠低于限量值，個別樣品Cd存在健康風險，總體處于安全水平。

3 結論

本試驗建立了微波消解-電感耦合等離子體質譜法檢測大米中鉛、砷、鎘、鉻、硒、汞、鐵、鋅、鈣等多種元素的分析方法，對測定過程中的條件進行優化，對干擾進行消除和校正。并進行準確度和精密度試驗，均在合理范圍內。該方法前處理簡單、干擾少，分析速度快、檢出限低、重復性好，在實際檢測工作中具有十分重要的意義。居民膳食攝入鉛、砷、鉻、汞元素均處于安全水平，鎘元素整體水平處于相對安全狀態，個別大米樣品健康風險較大，存在一定的隱患。總體相比較而言，鎘元素健康風險指數較大，鉛、砷、汞、鉻等元素健康風險相對較小。

參考文獻：

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作者簡介：肖亦群（1981—），男，本科，工程師;研究方向為食品質量安全。