微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定小麥中21種無機元素

何霜 卓俊納 李芳芳 曾林 周濤

摘 要：以濃硝酸-過氧化氫為溶樣體系，采用電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass spectrometry，ICP-MS）測定小麥中錳、砷、鋇等21種無機元素含量。待微波消解定容后，選擇銠、鍺、錸為內標元素進行在線添加，使用碰撞模式和化學反應模式消除干擾，優化儀器條件，測定小麥無機元素的含量。結果表明，21種無機元素均存在良好的線性關系，各元素R2＞0.999 5，線性范圍寬，各元素的檢出限為0.013～0.410 μg·L-1，方法的相對標準偏差（n=6）≤6.2%，回收率為89.5%～110.6%，具有很好的精密度和準確度。

關鍵詞：小麥；微波消解；電感耦合等離子體質譜法；無機元素

Determination of 21 Kinds of Inorganic Elements in Wheat by ICP-MS with Microwave Digestion

HE Shuang1，2， ZHUO Junna1， LI Fangfang1， ZENG Lin1， ZHOU Tao1

（1.Sichuan Quality Inspection Co.， Ltd.， Luzhou 646000， China; 2.Key Laboratory for Safety Testing Technology and Application of Alcohol Packaging， Luzhou 646000， China）

Abstract： Using nitric acid and hydrogen peroxide as digestion solution system， an ICP-MS method was established for the rapid determination of 21 inorganic elements such as arsenic， manganese， and barium in wheat. After wheat was digested by microwave condition and diluted to volume， rhodium， germanium and rhenium were used as on-line internal standard. Collision mode and chemical reaction mode were selected to eliminate interference. The instrument condition was optimized for detecting content of inorganic elements in wheat. The experimental results showed that the linear correlation coefficients of 21 inorganic elements in this mass concentration range are all greater than 0.999 5， and the linear range is wide. The detection limit of each element is 0.013～0.410 μg·L-1， the relative standard deviation （n=6） of the method is less than 6.2%， and the recovery rate is 89.5%～110.6%， which has good precision and accuracy.

Keywords： wheat; microwave digestion; inductively coupled plasma mass spectrometry; inorganic elements

我國南方的曲酒廠大多以小麥作為制曲的主要原料，小麥的品質會在一定程度上影響作為釀酒微生物菌源的大曲質量[1]。小麥制曲較易管理，淀粉含量豐富。在小麥種植過程中，水體或土壤中的金屬元素會遷移到小麥植株中，通過小麥生長過程中的吸收富集，進入小麥籽粒中[2]。小麥無機元素的含量與大曲的品質相關。

目前，小麥中無機元素的測定方法主要有原子熒光光譜法[3]、原子吸收光譜法[4]、電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）[5-6]和電感耦合等離子發射光譜法[6]。ICP-MS法可同時檢測多種無機元素，利用元素的質荷比定性，有效避免光譜干擾，且具有效率高、靈敏度高、檢測限低等優勢[4]。為進一步消除基質背景和質譜類干擾因素的影響，提升靈敏度，采用在線添加內標元素消除基體干擾，借助普通/碰撞反應池分析模式消除質譜干擾[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品來源于某大曲酒廠。砷、錳、硒、鈦、鋇、鉛、銅、鐵、鈣、鎳、鉻、鎂、銻、鉬、鋁、鋅、鍶、錫、硼、鎘、汞、錸、鍺和銠標準溶液（濃度均為1 000 mg·L-1），國家有色金屬及電子分析測試中心；硝酸（優級純），德國Merck公司；過氧化氫（優級純），中國醫藥集團有限公司。

1.2 儀器與設備

NexION 2000電感耦合等離子體質譜儀，美國PerkinElmer股份有限公司；Mars6微波消解儀，美國CEM公司；Milli-Q純水機，美國Millipore公司；SM 200碾磨粉碎機，德國萊馳公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 溶液配制

（1）標準溶液的配制。分別移取各元素的標準溶液，配制成混合標準工作溶液，21個元素的質量濃度為0～4 000 μg·L-1。

（2）內標溶液的配制。配制20 μg·L-1的混合內標工作液，分別量取0.5 mL錸、鍺、銠內標溶液

（1 000 mg·L-1）于50 mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，配制成10 mg·L-1的混合內標使用液。再量取適量混合內標使用液，配制為20 μg·L-1混合內標工作液，通過自動進樣方式引入。

1.3.2 樣品前處理

參照《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）[9]進行小麥的前處理。準確稱取0.5 g（準確到0.001 g）干燥粉碎的小麥樣品于微波消解罐中，分別加入5 mL硝酸酸化、1 mL過氧化氫氧化，加蓋過夜，旋緊罐蓋，按表1中的工作條件進行消解，完成消解后在石墨消解儀中于100 ℃趕酸30 min，用水定容至50 mL，混勻備用。

1.3.3 儀器條件

（1）微波消解前處理工作條件見表1。

（2）ICP-MS儀器條件與參數設置。使用調諧溶液調整電感耦合等離子體質譜儀的參數，并進行優化，以保證儀器達到測試的最佳狀態。為進一步消除基體干擾和多原子干擾，分別采用He碰撞模式、O2或NH3反應模式。ICP-MS儀器條件與參數設置見表2。

2 結果與分析

2.1 內標元素的選擇

微波消解后的小麥樣品溶液含有較高的鹽分，易引起ICP-MS的信號漂移，溶液鹽分的基體性質會對測試造成一定的干擾[2]。為降低或消除此類干擾，提高測試的穩定性和靈敏度，一般采用在線添加內標溶液校正。選擇的內標元素質量數和電離電位能與目標元素相近，且待測樣品中不含有該元素，各元素對應的內標元素見表3。

2.2 方法的線性方程與檢出限

按已優化的儀器工作條件，繪制所得的標準曲線范圍、回歸方程、相關系數R2，結果見表3。21種無機元素的R2均大于0.999 5，說明該方法有良好的線性關系。獨立空白樣品測定次數20次，利用公式CL=3Sb計算各元素的檢出限（Sb是空白測定的標準偏差），所得各元素的檢出限見表3，各元素的檢出限為0.013～0.410 μg·L-1。由此可見，該方法滿足小麥中各元素的定量檢測分析。

2.3 小麥測定結果分析

平行制備6份待測樣品，依據已建立的ICP-MS方法，測定小麥樣品中21種元素的含量，計算相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD）（n=6），考察方法的精密度。在小麥樣品中添加一定標準量的各個元素，進行加標回收率試驗，考察方法的準確性，實驗結果見表4。

3 結論

建立了測定小麥樣品中21種無機元素含量的ICP-MS法，操作簡單，靈敏高效，各元素相關系數R2＞0.999 5，線性范圍寬，各元素的檢出限為0.013～0.410 μg·L-1，方法的相對標準偏差（n=6）≤6.2%，回收率在89.5%～110.6%。結果表明，本方法可快速準確安全測定小麥的重金屬含量。

參考文獻

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GB 5009.268—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.