超級微波消解-ICP-MS法同時測定嬰幼兒谷類輔助食品中23種元素

彭志兵 張晨 辛迪薇 羅艷玲 陳芳

摘要：建立了超級微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）同時測定嬰幼兒谷類輔助食品中鈉、鎂、鋁、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、硒、銣、鎘、錫、鋇、汞、鉈、鉛、鈾23種元素的快速方法。結果表明：23種元素標準曲線的線性關系良好，相關系數為0.999 3～1.000 0，檢出限為0.000 1～0.2 mg/kg，加標回收率為90.8%～104.2%，相對標準偏差為0.27%～3.12%。該方法簡單、快速、準確，為批量測定嬰幼兒谷類輔助食品中多元素含量提供了有效的分析方法。

關鍵詞：超級微波；電感耦合等離子體質譜法；谷類輔助食品；元素；消解

中圖分類號：TS210.7 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210522

嬰幼兒谷類輔助食品，俗稱嬰幼兒“米粉”，是以一種或多種谷物（小麥、大米、燕麥、玉米等）為主要原料，且谷物占干物質組成的25%以上，添加適量的營養強化劑和其他輔料，經加工制成的適于6月齡以上嬰兒和幼兒食用的輔助食品[1]。隨著商品化嬰幼兒輔食種類的日益豐富，其質量安全問題也倍受關注[2-4]。近幾年國家食品安全監督抽檢結果顯示，部分嬰幼兒谷類輔助食品存在較為嚴重的質量問題，其中不合格項目涉及鈉、鈣 、鐵、鋅、鎘等8種元素[5-6]，因此，加強對嬰幼兒谷類輔助食品中元素含量檢測依舊不能掉以輕心。

食品中多元素含量的檢測方法主要是根據GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》[7]，其規定了食品中多元素含量測定的電感耦合等離子體質譜法和電感耦合等離子體發射光譜法，適用于各類食品中多元素的測定。標準中的電感耦合等離子體質譜法采用普通微波進行消解，其消解耐受壓力不高，有時會出現消解不徹底的現象，而目前報道嬰幼兒谷類輔助食品中多元素前處理方法也主要為普通微波消解法[8-10]。超級微波消解技術是近幾年迅猛發展的先進微波消解技術，與傳統的普通微波消解相比，一是溫度和壓力耐受性高，且不需人工為樣品逐一裝卸消解管的步驟，對于高通量檢測來講，大大降低了勞動強度；二是消解效果更加徹底，尤其是針對一些難以消解的樣品，比如茶葉等；三是消解液用酸量少，降低環境污染；越來越受檢測機構的歡迎，逐漸被應用于食品、化妝品等行業檢測[11-17]。

本文選取江西省各大超市出售的20個不同品牌的嬰幼兒谷類輔助食品，采用超級微波消解進行前處理，使用ICP-MS對鈉、鎂、鋁、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、硒、銣、鎘、錫、鋇、汞、鉈、鉛、鈾元素進行了測定，以建立嬰幼兒谷類輔助食品中多元素含量快速高效的檢測方法，為嬰幼兒谷類輔助食品的質量控制提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

超純水（電阻率為18.2 M？·cm）：實驗室自制；硝酸（質譜級）：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；鉛、鎘、砷、硒、鉻、銅、鐵、錳、鋅、鎳、鋁、鎵、銣、鋇、鉈、釩、鈷、鈾等多種混合元素標準溶液和汞單標（10 mg/L）：美國 Agilent公司；鎂單元素標準溶液（GBW（E）080262，100 μg/mL）、鈣單元素標準溶液（GBW（E）080118，1 000 μg/mL）、鈉單元素標準溶液（GBW（E）080127，1 000 μg/mL）：中國計量研究院；鈧、鍺、銦、鋰、鉍內標多元素標準溶液（GNM-M054341-2013，10 μg/mL）和錫單元素標準溶液（GSB 04-1753-2004，1 000 μg/mL）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

樣品為市售的嬰幼兒谷類輔助食品30件，其中：米粉22件、餅干4件、面條3件、玉米粉1件；質控樣大米粉成分分析標準物質（GBW（E）100194）：中國計量研究院；大米粉（GBW（E）080684a）：國家糧食和物資儲備局科學研究院；大米粉成分分析標準物質（GBW（E）100348a）：鋼研納克檢測技術股份有限公司；嬰兒配方乳粉（003IP03016）：中國檢驗檢疫科學研究院測試評價中心。

Multiwave 7000型超級微波消解儀：奧地利Anton Paar公司；Agilent 7900 型電感耦合等離子體質譜儀：美國 Agilent公司；ELGA PC120COBPM1型超純水儀：威立雅水處理技術（上海）有限公司；AL 204萬分之一天平：瑞士梅特勒公司；3100型錘士旋風磨：瑞典 Perten公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準溶液的配制

將各元素標準儲備液用體積分數為2%硝酸溶液逐級稀釋，配制成表1的線性范圍標準工作液，其中鉛、鎘、錫、砷、硒、鉻、銅、鐵、錳、鋅、鎳、鋁、鎵、銣、鋇、鉈、釩、鈷、鈾的標準系列質量濃度分別為0.00、5.00、20.0、100、500、2 000 μg/L，鈉和鎂標準系列質量濃度分別為0.00、20.0、100、500、2 000、10 000、50 000 μg/L，鈣標準系列質量濃度分別為0.00、20.0、100、500、2 000、10 000、40 000 μg/L，汞標準系列質量濃度分別為0.00、0.200、0.400、0.800、1.60、2.00 μg/L。內標元素溶液配制：采用體積分數為2%硝酸逐級稀釋鈧、鍺、銦、鋰、鉍內標多元素標準溶液配制成500 μg/L的內標標準工作液。

1.2.2 樣品前處理

將嬰幼兒谷類輔助食品（餅干和面條）粉碎制成粉狀試樣（米粉及玉米粉不作處理），每件樣品準確稱取約0.35 g（精確到0.01 mg）置于超級微波消解管中，加入3 mL硝酸，置于超級微波專用消解支架上，蓋上專用蓋子，按照超級微波操作程序，向反應釜水浴杯中加入150 mL去離子水和5 mL硝酸，將載有試樣消解管的超級微波專用消解支架放入反應釜中，密封反應釜，充入氮氣開始微波消解。消解完畢直接取出，用少量超純水沖洗內蓋，將消解液全部轉移至50 mL塑料離心管中，定容至刻度，混勻后供ICP-MS測定嬰幼兒谷類輔助食品中各類元素；同時做試劑消解空白實驗。

1.2.3 儀器條件

超級微波化學平臺儀器條件：充進高純氮氣4 MPa微波消解程序升溫參數：第一步為10 min從室溫升至160 ℃，并保持4 min；第二步為6 min 從120 ℃升至230 ℃，并保持6 min。全過程總壓力控制在11 MPa 以內。

ICP-MS儀器條件：射頻功率1 550 W；同心圓霧化器；測定模式為He模式；采樣深度 8.0 mm；等離子體冷卻氣流速15.0 L/min；載氣流速1.0 L/min；補償氣流速1.0 L/min；鎳合金采樣錐和截取錐；測量元素積分時間0.3 s；積分次數3次；采用在線內標進行校正補償樣品的基體效應和信號漂移，待測元素與內標元素選擇見表1。

2 結果與分析

2.1 方法曲線線性相關系數及檢出限

如表1所示，各元素相關系數均大于0.999 3，說明在此濃度范圍內線性關系良好。重復測定樣品空白溶液20次，測得各元素信號的響應值，以3倍測量值標準偏差（δ）所對應的濃度值為檢出限。由表1可知，各元素檢出限均符合國家標準[7]要求，表明檢測方法靈敏可行。

2.2 方法的標準物質驗證

為驗證方法的準確性和可靠性，選擇相同的實驗步驟和操作條件對質控樣品大米粉成分分析標準物質（GBW（E）100194）、大米粉成分分析標準物質（GBW（E）080684a）、大米粉成分分析標準物質（GBW（E）100348a）及嬰兒配方乳粉（003IP03016）進行測定。測定值和標準值見表2，檢測結果均在其標準值范圍內，證明本方法可靠且準確度高。

2.3 加標回收率與精密度

相同實驗條件下，在嬰幼兒谷類輔助食品（米粉）樣品中添加3個水平的混標標準溶液，每個水平3個平行測定，加標量、添加回收率和精密度見表3。由表3可知，平均回收率為90.8%～104.2%，相對標準偏差為0.27%～3.12%，表明此方法具有良好的精密度和準確度。

2.4 實際樣品的測定

利用上述消解分析方法對江西省各大超市出售的20個不同品牌的嬰幼兒谷類輔助食品中23種元素含量進行測定。實驗表明：4種不同類型基質的嬰幼兒谷類輔助食品均能消解完全，各元素測定含

量見表4。由表4可知，米粉、餅干、面條、玉米粉4種嬰幼兒谷類輔食品中鈉、鎂、鋁、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、硒、銣、鎘、錫、鋇、汞、鉈、鉛、鈾23種元素均有檢出，但個別樣品中汞、錫、鎳、鉈、鈾等元素在檢出限以下。其中對嬰幼兒生長發育有益的鈣、鐵、鋅含量較高，同時也檢出人體所必需的微量元素錳、銅、硒等。目前，嬰幼兒谷類輔助食品國家標準[1，18]只有鉛、鎘、無機砷等污染物限量，由表4可知，4種嬰幼兒谷類輔食品中的鉛、鎘、砷（砷參照其中無機砷的限量值）3種元素均符合國家標準限量要求。

3 結 論

本文建立了超級微波消解-ICP-MS方法測定嬰幼兒谷類輔助食品（米粉、餅干、面條、玉米粉）樣品中23種元素的含量。該方法線性關系良好，檢出限均符合國家標準[7]要求，表明檢測方法靈敏可行；方法的標準物質驗證，檢測結果均在其標準值范圍內，證明方法可靠且準確度高；加標回收率為90.8%～104.2%，相對標準偏差為0.27%～3.12%，表明此方法具有良好的準確度和精密度；平均單樣測定耗時與文獻報道[8-10]普通微波相比至少縮短50%以上，同時具有無需預消解過程、耗酸量較少、最大限度簡化操作過程、提高處理效率和減少引入污染等優點，是未來嬰幼兒谷類輔助食品中多元素前處理的新方法。實驗表明分析結果準確可靠，方法簡單快速，可為科學高效地評價嬰幼兒谷類輔助食品中多種元素含量提供數據參考。

參 考 文 獻

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Determination of 23 Elements in Cereal-based Complementary Foods for Infants and Young Children by Super Microwave Digestion Coupled with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Peng Zhibing， Zhang Chen， Xin Diwei， Luo Yanling， Chen Fang

（ Food Inspection and Testing Research Institute of Jiangxi General Institute of Testing and Certification， Nanchang， Jiangxi 330046 ）

Abstract： A fast method for the simultaneous determination of sodium （Na）， magnesium （Mg）， aluminum （Al）， calcium （Ca）， vanadium （V）， chromium （Cr）， manganese （Mn）， iron （Fe）， cobalt （Co）， nickel （Ni）， copper （Cu）， zinc （Zn）， gallium （Ga）， arsenic （As）， selenium （Se）， rubidium （Rb）， cadmium （Cd）， tin （Sn）， barium （Ba）， mercury （Hg）， thllium （Tl）， lead （Pb）， uranium （U） in cereal-based complementary foods for infants and young children by super microwave digestion combined with inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）. The results of ICP-MS determination showed that each element had good linear relationships， the correlation coefficients were 0.999 3～1.000 0， and the limits of detection were 0.000 1～0.2 mg/kg. The recovery rates were 90.8%～104.2%， with the relative standard deviations of 0.27%～3.12%. The method is simple， rapid and accurate， and it can provide an effective analytical method for the determination of elements in cereal-based complementary foods for infants and young children.

Key words： super microwave， inductively coupled plasma mass spectrometry， cereal-based complementary foods， elements， digestion