電感耦合等離子體質(zhì)譜法在食品中多元素分析的發(fā)展與應(yīng)用

□ 江志鵬 黃照榮 無限極（中國）有限公司

食品元素分析領(lǐng)域中常用的分析方法有很多，如原子吸收光譜法和分光光度法等，但元素分析單一，無法進(jìn)行多元素分析，且在超痕量分析中的準(zhǔn)確性及精密度較差,電感耦合等離子體發(fā)射光譜法卻能同時進(jìn)行多元素測量。電感耦合等離子體質(zhì)譜法是一種新的分析和檢測技術(shù)，測定的元素分析面較廣，可達(dá)80種元素，可同時進(jìn)行多元素分析，包括同位素、元素形態(tài)分析等，靈敏度高，檢出限為10-9～ 10-12g/mL，選擇性好，譜線干擾少，動態(tài)線性范圍寬，可達(dá)8個數(shù)量級[1-3]。

1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法與電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法的應(yīng)用區(qū)別

電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析不僅可準(zhǔn)確檢測食物中的元素類型，跟液相色譜聯(lián)用還可確定每種元素的存在狀態(tài)，從而有效補償原子發(fā)射光譜法中的缺陷。大部分重金屬元素會危害人體，但食品中的某些重金屬元素對人體有益。重金屬元素的存在形式直接決定了對人體的影響程度。如Cr3+可被人體吸收，而Cr6+會對人體產(chǎn)生毒性，因此僅需知道重金屬離子的價數(shù)和存在形式，即可確定對人體的影響類型。當(dāng)使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行分析時，只能確定重金屬元素的類型，而無法掌握化合價等信息，但是在使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行分析和檢測時，檢測員可根據(jù)樣品間的質(zhì)荷比確定每種成分的組成及重金屬離子的存在形式，做出準(zhǔn)確的判斷。

基于電感耦合等離子體質(zhì)譜法的高分離能力，檢查人員在食品分析中經(jīng)常使用同位素稀釋法來提高定量分析的準(zhǔn)確性。同位素稀釋是向樣品中添加特定元素的同位素，在樣品制備過程中改變元素同位素的豐度，然后根據(jù)樣品的同位素比確定樣品中元素的含量。同位素稀釋法可準(zhǔn)確檢測出特定元素的濃度，即使反應(yīng)濃度極低，也可以完成痕量分析，同時避免了儀器時間對分析過程的干擾。同時，同位素計數(shù)可用于避免質(zhì)量歧視效應(yīng)，并提高定量分析過程的準(zhǔn)確性。

2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法在食品分析檢測中的具體應(yīng)用

2.1 牛奶和奶制品檢測

國家標(biāo)準(zhǔn)中，乳制品中的元素含量可通過火焰原子吸收法或電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行測定。Pb的含量可通過石墨爐原子吸收法測定，但As原子熒光光譜法的檢測步驟較麻煩。相關(guān)研究人員采用了ICP-MS分析方法，可同時測定嬰兒配方奶粉中的K、Na、Mg等多種元素，檢出限為0.001～1.200 mg/kg，精度優(yōu)于3.5%，可快速檢測出奶粉中的幾種元素的含量。

2.2 糧食和糧食制品檢測

糧食是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，其質(zhì)量和安全與人們的健康直接相關(guān)。其中，重金屬元素分析在糧食和糧食制品質(zhì)量控制中起著重要作用。研究人員利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法優(yōu)化預(yù)處理中使用的酸的類型和數(shù)量，添加了高、中和低質(zhì)量的Ln、Bi和Sc內(nèi)標(biāo)溶液，并使用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，有效降低了儀器的誤差，可快速、準(zhǔn)確地測量大米中的重金屬含量。研究人員運用誘導(dǎo)棉等離子體技術(shù)對釀酒原料中的無機元素進(jìn)行了分析，同時檢測和分析了釀酒原料高粱和小麥中的40種無機元素。相關(guān)研究人員利用電感耦合等離子體質(zhì) 譜法建立了一種測量面粉中鉛不確定度的數(shù)學(xué)模型，實驗表明，該方法主要是通過曲線校準(zhǔn)和樣品測試的可重復(fù)性測量不確定度，恒定體積和稱量過程的不確定性可忽略不計，這為精確測量面粉中的鉛提供了基礎(chǔ)。

2.3 葡萄酒檢測

葡萄酒的元素含量與原料的質(zhì)量有關(guān)，通過確定葡萄酒中元素的含量，可確定葡萄酒的質(zhì)量和來源，這對于識別葡萄酒的真實性非常重要。有研究人員應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測量葡萄酒中稀土元素的含量，并研究了稀土元素的變化是否可以用作確定來源的標(biāo)準(zhǔn)。我國研究人員將電感耦合質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于白酒行業(yè)，分析并確定了茅臺酒中的32種微量元素，并通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析和測定17種不同酒精飲料中的痕量元素含量，同時提出了酒精飲料中痕量元素含量的差異可作為鑒別其他酒精飲料的基礎(chǔ)。

2.4 水產(chǎn)品及其制品

近年來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，與此同時，工業(yè)廢水的污染正威脅著水生生物。水生生物對有害金屬元素具有很強的富集作用，當(dāng)有害金屬元素富集至一定濃度時，會影響水生生物的生長，導(dǎo)致基因突變甚至引起死亡。另外，有害金屬也能通過食物在人體中積累，嚴(yán)重威脅人體健康。因此，水產(chǎn)品中的有害元素檢測是水產(chǎn)品檢測的重點。我國研究人員利用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定魚類和貝類海鮮中鉛、鎘和銅等重金屬元素，分析并確認(rèn)了魚和貝類等不同樣品中的重金屬。該方法易于操作且具有很高的準(zhǔn)確性，為海鮮中重金屬元素的監(jiān)測和質(zhì)量控制提供了科學(xué)依據(jù)。另外，研究人員利用微波分解-電感耦合輪廓質(zhì)子質(zhì)譜法同時測定水產(chǎn)品中28種微量元素的元素體系，采用了He碰撞模式。當(dāng)樣品溶液中Fe和Se元素含量較高時，使用He碰撞模式，基本不受多原子的干擾。通過使用Nogas模式將Au標(biāo)準(zhǔn)溶液添加到溶液中，可以在除去Hg的記憶，符合測試要求的結(jié)果。相關(guān)研究人員還使用此方法檢測貝類產(chǎn)品中16種金屬元素的含量，并選擇要測試的元素的其他質(zhì)量同位素，以減少和糾正質(zhì)譜干擾。例如，Ba測量受到La和Ce的干擾。用于監(jiān)視和糾正信號中長期和短期漂移的標(biāo)準(zhǔn)解決方案與特定的干擾方程式相結(jié)合，可以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。 SNT 2208-2016標(biāo)準(zhǔn)確立了使用微波分解電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測魚類、甲殼類動物和藻類中的Ca、Fe、Ni、Zn、As和Mo等多種元素的方法[4-5]。

3 結(jié)語

電感耦合等離子體質(zhì)譜法在食品安全測試中的各種優(yōu)勢使其成為功能強大的元素檢測工具，成為許多研究人員的關(guān)注熱點。