采用ICP-MS法檢測蚱蟬老齡若蟲微量元素

羅璇 ，崔夢琪，梅英杰，馬成業

1. 山東理工大學農業工程與食品科學學院（淄博 255000）；2. 淄博市食品藥品檢驗研究院（淄博 255000）

蚱蟬，俗稱知了，蚱蟬老齡若蟲俗稱知了猴、肉牛、結了龜。蚱蟬為不完全變態昆蟲，生長發育主要經過卵、若蟲、成蟲3個發育期[1]。夏季蚱蟬將卵產在樹木的木質組織內，若蟲一孵出即鉆入地下，吸食植物根中的汁液。蚱蟬一般經5次蛻皮，需幾年才能成熟。蚱蟬老齡若蟲是極富特色的野味，世界各地都有食蚱蟬的習俗[2-3]。研究發現其蛋白質含量為69.91 g/100 g（干重），脂肪含量在5%～15%之間（干重），碳水化合物含量低于5 g/100 g（干重），維生素B1平均含量為2.88 g/100 g（鮮重），鈣和鐵的含量均遠遠高于一般肉類食品[4-5]。蚱蟬老齡若蟲市場認可度高、味道鮮美、營養豐富，是一種極具開發潛力的動物蛋白資源。剛剛出土的老齡若蟲在餐飲市場供不應求，市售單價已達到0.7～2.0元/頭，僅靠野外捕捉已不能滿足需要，目前已有養殖產品問世。由于蚱蟬若蟲要在土壤中生活若干年（北美洲東岸森林中的蚱蟬若蟲可在地下生活長達17年之久）[6]，易受環境中農藥、化肥、污水、固廢、大氣沉降等因素污染[7-9]，其中重金屬與其他種類的化合物不同，它們不能被土壤微生物分解，同時生物體可以富集重金屬，并且把某些重金屬轉變成毒性更大的形態。有些污染物如鉛、鎘、汞等通過食物鏈以有害濃度在人體內蓄積，嚴重危害人體健康[10-12]。根據相關研究發現相似樣品，如蠶蛹、冬蟲夏草等變態發育昆蟲極易富集環境中的有害金屬元素[13-14]。為了解蚱蟬受污染物影響情況，特別是作為昆蟲食物資源的老齡若蟲是否也受到有害污染，試驗對來自7個省的7份蚱蟬老齡若蟲樣品中的10種微量元素含量進行測定，依據檢測結果判斷是否存在污染物含量異常的可能。蚱蟬中化學元素測定的常用方法主要有原子吸收（AAS）法、電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法和電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）法等。其中ICP-MS法是近年來發展較快的一種分析方法，具有檢出限低、靈敏度高等特點，可快速、準確地同時測定樣品中的多種元素，應用十分廣泛[15-16]。試驗應用微波消解法處理蚱蟬老齡若蟲樣品，建立了ICP-MS法同時檢測分析蚱蟬樣品的鉛、砷、鉻、鎘、汞、釩、鈷、鎳、硒、鉈10種微量元素的含量，并對來自不同地區的蚱蟬老齡若蟲樣品進行測定，采用聚類分析法將各地樣品微量元素的情況進行統計分析，試驗結果能準確了解蚱蟬體內微量元素含量情況，為判斷和發現污染物在蚱蟬老齡若蟲的殘留與累積情況提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

蚱蟬老齡若蟲樣品分別來自山東省菏澤市、江蘇省徐州市、安徽省廬江市、河南省南陽市、安徽省合肥市、江西省萍鄉市、河北省石家莊市、陜西省西安市7個地區。每批蚱蟬老齡若蟲樣品約100頭，分別充分混勻打碎后，在110 ℃條件下烘干至恒重。

HNO3（UP級，蘇州晶瑞化學股份有限公司）；H2O2（優級純，上海沃凱生物技術有限公司）；HCl（優級純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；多元素混合標準貯備液、內標元素貯備液、汞元素貯備液（安捷倫科技有限公司）。超純水，電阻率為18.2 MΩ·cm。

Agilent 7900型電感耦合等離子體質譜儀（安捷倫科技有限公司），配有ICP-MS MassHunter數據處理軟件；Milli-Q超純水儀（法國Millipore公司）；MARS6微波消解儀（美國CEM公司）；

1.2 檢測方法

1.2.1 標準工作溶液的配制

1.2.1.1 多元素混合標準工作液

準確移取1 mL質量濃度為10 μg·mL-1的混合標準貯備液于100 mL容量瓶中，用2% HNO3定容，配制成質量濃度為100 μg·L-1的標準溶液。用2% HNO3配制質量濃度為0，1.00，5.00，10.0，20.0和50.0 μg·L-1的多元素混合標準工作液。

1.2.1.2 汞標準工作液

準確移取100 μL質量濃度10 μg·mL-1汞元素貯備液于100 mL容量瓶中，用5% HCl定容，配制成質量濃度為1 μg·mL-1的標準溶液。用5% HCl配制質量濃度為0，0.100，0.500，1.00，1.50和2.00 μg·L-1的汞元素標準工作液。

1.2.1.3 多元素內標使用液

準確移取250 μL質量濃度100 μg·mL-1內標多元素貯備液于25 mL容量瓶中，用2% HNO3定容，配制為1 μg·mL-1的內標使用液。

1.2.2 儀器參數優化

用調諧液對電感耦合等離子體質譜儀各參數進行調諧和優化，使靈敏度和分辨率達到最佳狀態。具體參數見表1。

表1 優化的電感耦合等離子體質譜儀工作條件

1.2.3 樣品處理

分別準確稱取0.500 g烘干至恒重的蚱蟬老齡若蟲樣品粉末放入聚四氟乙烯消解罐內，加入7 mL HNO3和1 mL H2O2過夜預消解，旋緊罐蓋，然后采用升溫控制模式對樣品進行微波消解，優化后的微波消解程序如表2所示。待消解結束冷卻至常溫后，緩慢打開罐蓋排氣，用少量超純水沖洗內蓋，將消解液轉移至50 mL容量瓶中，用超純水定容，在優化后的電感耦合等離子體質譜儀工作條件下進行測定，同時制作空白樣品。每個樣品3個重復檢測樣。

表2 檢測樣品的微波消解程序

1.2.4 樣品測定

在優化的儀器工作條件下檢測空白樣品溶液、標準液和待測液。1 μg·mL-1多元素內標使用液在線加入。在碰撞反應池模式下測定鉛、鎘、汞、砷、鎳、鉻、釩、鈷、硒、鉈元素的含量，其中鎘元素經100倍稀釋后測量。

1.3 數據統計分析

IBM SPSS Statistics 19數據統計軟件的系統分析法進行聚類分析。

2 結果與討論

2.1 蚱蟬老齡若蟲樣品中微量元素測定的方法學驗證

2.1.1 標準曲線方程各被測元素的檢出限、線性范圍、標準曲線方程

取空白對照溶液連續進樣11次，以空白對照溶液測定值的3倍標準偏差所對應的待測元素濃度作為檢出限。可見該檢測方法中各元素的標準曲線具有良好的線性關系，相關系數在0.998 3～0.999 7之間。各元素檢出限、線性范圍、標準曲線方程見表3。

表3 被測微量元素的線性范圍及標準曲線方程和相關系數

2.1.2 加標回收率及精密度試驗

在1組樣品中添加3個濃度水平的多元素混合標準溶液和汞標準溶液，按照上述試驗方法在優化的儀器工作條件下測定各元素的回收率。樣品中的元素含量、加標量和測量值以及回收率列于表4。所有待測元素的加標回收率在81.6%～109.6%之間。取其中1份，連續進樣6次，計算檢測結果的精密度SRSD范圍在0.9%～4.0%之間，各元素檢測結果的重復性SRSD范圍均＜5%，結果表明該方法具有良好的重復性和精密度。

表4 蚱蟬老齡若蟲樣品中10種被測微量元素的加標回收率

2.2 不同來源蚱蟬老齡若蟲樣品中的微量元素含量

應用上述檢測方法對來自不同省份的7份蚱蟬老齡若蟲樣品進行分析，結果見表5。根據GB 5009.3—2016[17]第一法食品中水分的測定方法得出，蚱蟬老齡若蟲的含水量約為75.4%。參照GB 2762—2017[18]食品中污染物限量和實際工作中對昆蟲類食材的分類，蚱蟬可以參照肉的限量值，蚱蟬老齡若蟲在所檢7個樣品中5個樣品存在鎘含量超標的情況，其余元素低于污染物限量標準。

表5 7份蚱蟬老齡若蟲樣品中10種金屬元素含量的檢測結果［折算為鮮重（mg·kg-1）］

參照鎘元素在GB 2762—2017中0.1 mg·kg-1的限量，山東、江蘇、河南、江西、陜西的樣品均超出食品安全限量，超標最嚴重的樣品來自江蘇徐州和陜西西安，分別超標21.05倍和10.04倍。未超限量的安徽、河北樣品含量也接近食品安全限量。

2.3 蚱蟬老齡若蟲樣品微量元素的聚類分析

以7種蚱蟬老齡若蟲中10種微量元素的含量為變量，運用SPSS 19.0數據統計軟件，采用組間平均距離連接法進行聚類分析研究，結果見圖1。有圖1可知，當臨界值取8時，7組樣品聚可為3組，其中河南、安徽分為一組，兩地區的微量元素含量最為接近，江西、河北、陜西分為一組，其微量元素含量相對接近。山東、江蘇是一組，由表5可知其大部分微量元素比其他省份高。

圖1 各地蚱蟬老齡若蟲微量元素聚類分析圖

3 結論

應用微波消解結合ICP-MS法測定7省蚱蟬老齡若蟲樣品中10種微量元素的含量，在優化的儀器工作條件下，所有待測元素的加標回收率在81.6%～109.6%之間，相對標準偏差SRSD在5%以內。參照國內食品中污染物限值標準，來自山東、江蘇、河南、安徽、江西、陜西的蚱蟬老齡若蟲樣品鎘含量超過食品安全國家標準，原因可能是由物種在環境中富集引起的，也可能是在售賣的過程中添加了某些物質，有待進一步增加樣品數量和針對相應的環境因素調查研究之后做出更為全面、準確的結論。

目前我國尚未出臺可食用昆蟲污染物標準，蚱蟬、蠶蛹、蝗蟲、豆天蛾等可食用昆蟲參照GB 2762—2017中一般歸類為肉類。但其食用量遠遠低于肉類的攝入量，因此，將0.1 mg·kg-1作為限量也有待商榷。由于食用昆蟲在我國的市場正逐步拓展，因此需盡快建立常見食用昆蟲微量元素含量的合理限量標準，以便納入監管，確保廣大消費者的食用安全。