國家標準《食品中錫的測定》新增兩方法的協同性試驗研究

吳 絨，蔡展帆，周瑞妮，張旭紅，張佩霞，章錦涵，梁旭霞,

（1.廣東省生物制品與藥物研究所，廣東 廣州 510440；2.廣東省食品檢驗所，廣東 廣州 510435）

標準方法制修訂的一個重要環節是進行協同性試驗，它是按照預定的程序所進行的多家實驗室之間合作研究活動，目的是確定擬作為標準的分析方法在實際應用條件下可以達到的精密度和準確度，以及制定實際應用中分析誤差的允許界限。《食品安全國家標準 食品中錫的測定》（GB 5009.16—2023）已于近日發布[1]，將于2024 年3 月6 日實施，其最大的變化是增加了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。為保證這兩個新增方法的普遍適用性，標準承擔單位在修訂過程中組織了8 家不同地區和技術能力的實驗室開展方法-性能協同性試驗研究，為該標準實施提供科學準確的數據支持。

錫是人體必需的微量元素之一，但攝入過多會引發中毒，聯合國糧農組織食品添加劑聯合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）推薦錫的允許攝入量（每周）為14 mg·（kg bw）-1[2]。將罐頭食品作為主食，可能是人體錫累積的原因之一[3]。鍍錫罐內壁的錫受硝酸鹽類、酸度、溫度影響[4-5]，發生腐蝕并溶解[6]，溶出的錫導致罐頭污染甚至引起中毒[7-12]。為此，《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中規定了鍍錫包裝食品的錫限量指標。其中，飲料類為150 mg·kg-1，嬰幼兒配方食品及輔助食品為50 mg·kg-1，其他食品為250 mg·kg-1。聯合國糧農組織[13]、巴西[14]等機構和地區的限量標準皆與我國一致，歐盟[15]更為嚴格，設定飲料為100 mg·kg-1，其他食品為200 mg·kg-1。BOOGAARD 等[16]的研究表明，人體耐受性支持罐頭飲料限值為200 mg·kg-1，罐頭食品限值為250 mg·kg-1。因此，所建立的分析方法[17-18]能否準確可靠測定含量范圍較寬的錫是本次標準方法修訂的研究重點。

1 材料與方法

1.1 協作研究

在全國范圍內不同地區選取8 家實驗室參與本次研究，涵蓋政府監管、科研、儀器企業，其中5 家為官方檢測實驗室，3 家為外企檢測實驗室，均具有CNAS 和CMA 資質。檢驗員均能熟練操作電感耦合等離子體質譜儀（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP-MS）和電感耦合等離子體發射光譜儀（Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer，ICP-OES），具備操作資格，能保障實驗結果的可靠性。

1.1.1 樣品材料

對于驗證樣品的選擇，需考慮其代表性、多樣性及方法適用性。組織單位挑選了多種食品基質樣品提供給各實驗室，由其按所提供的方案方法，獨立完成實驗室間驗證工作。樣品均由組織單位取其可食部分進行勻質處理，分裝后密封保存完好，冷鏈配送到各實驗室。

1.1.2 統計分析方法

運用Horwitz 方程進行協同性試驗驗證數據分析[19-20]；運用Cochran 試驗和Grubbs 試驗識別實驗數據的異常值[21]。

1.2 方法

1.2.1 試劑及標準溶液的配制

硝酸（電子級）；鹽酸（優級純）；錫標準溶液（1 000 μg·mL-1）；鈧標準溶液（1 000 μg·mL-1）；鍺標準溶液（1 000 μg·mL-1）；銠、錸標準溶液（1 000 μg·mL-1）；鉍標準溶液（1 000 μg·mL-1）。研制單位為國家有色金屬及電子材料分析測試中心等。

經多次試驗，并結合限量要求，確定線性范圍分別為2.50～50.00 μg·L-1和0.025 0～1.000 0 mg·L-1；標準曲線的酸為5%硝酸+1%鹽酸；內標元素的參考濃度為10～100 μg·L-1。

1.2.2 儀器與設備

參與協同性試驗驗證的儀器及型號：ICP-MS 儀有Agilent 7800（美國Agilent 公司）、Plasma Quant MS（德國Analytik Jena 公司）、NexION 300Q（美國Perkin Elmer 公司）；ICP-OES 儀有Agilent 5110（美國Agilent 公司）、PQ 9000（德國Analytik Jena 公司）、iCAP 7600（美國Thermo Fisher Scientific 公司）。它們能代表目前市場上的主流型號。

1.3 過程

1.3.1 樣品的前處理

（1）樣品的制備。樣品取可食部分（包括可食用液體部分）勻漿均勻。

（2）樣品的消解。①酸體系的選擇。硝酸主要作用是把有機錫轉化為無機錫，但硝酸無法進一步與無機錫反應生成均一溶液，因為硝酸與部分無機錫反應生成β-錫酸（xSnO2·yH2O）或氧化錫（SnO2）沉淀。而濃鹽酸能夠在加熱條件下溶解氧化錫或β-錫酸[17-18]。參考BS EN 15765：2009[22]，采用“5 mL 硝酸+1 mL鹽酸”的消解酸體系，微波消解后采用90 ℃趕酸30 min，定容至50 mL。②消解方法的選擇。因為壓力罐消解法中鹽酸對不銹鋼外罐腐蝕嚴重，空白本底較高，故不推薦；鹽酸沸點低且易揮發，故也不推薦濕法消解及干灰化法。本次驗證主要采用微波消解法。

1.3.2 ICP-MS 的測定條件

錫元素雖然存在多達10 個天然同位素，118Sn 的豐度最大，且沒有同量異位素的干擾，所以ICP-MS法測定錫選擇118Sn。常用的內標元素中，質量數與錫元素相近的有89Y、103Rh、115In、185Re，電離能與錫元素相近的有103Rh、185Re、209Bi，115In 與115Sn 互相干擾，因此合適的內標元素為103Rh，其次是185Re。對于錫的測定，由于118Sn、103Rh（或185Re）沒有明顯的多原子離子等干擾，普通模式和碰撞反應池模式均可選用[18]。

1.3.3 ICP-OES 的測定條件

經研究，189.925 nm 譜線以軸向觀測測定的結果最佳，沒有明顯的干擾譜線，且靈敏度較高，檢出限最低，線性好。因此，確定ICP-OES 法測定錫的條件：分析譜線選用189.925 nm，觀測方式推薦選用軸向觀測[17]。

1.3.4 樣品測定

（1）線性實驗。各單位使用ICP-MS 法及ICPOES 法進行標準曲線測定，并計算線性相關系數。

（2）檢出限和定量限實驗。各單位采用與樣品同樣的方法消解試劑空白后定容至50 mL，測定，以至少11 次獨立消化空白響應值的3 倍標準差除以標準曲線斜率為檢出限（Limit of Detection，LOD），即LOD=3SD/b；10 倍標準差除以標準曲線斜率為定量限（Limit of Quantitation，LOQ），即LOQ=10SD/b。以0.5 g 取樣量定容至50 mL，計算方法檢出限及方法定量限。

（3）方法準確度和精密度實驗。各單位對4 個有值樣品分別進行7 平行測定，4 個有值樣品分別為果汁（T07321QC）、柚子（T07332QC）、西紅柿醬（T07330QC）、蔬菜泥（T07323QC），均來源于FAPAS 質控樣。

（4）加標回收實驗。各單位對2 個樣品分別進行3 水平3 平行加標實驗，2 個樣品分別是午餐肉和海魚罐頭，均來源于實驗室日常檢品。

（5）盲樣實驗。各單位對奶粉、面粉和咖喱粉3 個盲樣分別進行7 平行測定，其中奶粉為嬰幼兒配方食品加標樣品，面粉和咖喱粉來源于實驗室日常檢品。

2 結果與分析

2.1 線性實驗

對于ICP-MS 法，各單位的線性相關系數均≥0.999 6；對于ICP-OES 法，各單位的線性相關系數均≥0.999 4，均符合測定要求。

2.2 方法檢出限和定量限

本次標準修訂，擬定ICP-MS 法的檢出限和定量限分別為0.08 mg·kg-1和0.25 mg·kg-1，ICP-OES 法的檢出限和定量限分別為0.8 mg·kg-1和2.5 mg·kg-1，所有驗證單位的方法檢出限和定量限均能滿足要求。

2.3 方法準確度和精密度

各驗證單位對4 個有值樣品分別進行了7 平行測定，2 家驗證單位對番茄醬標準物質（ERM-BC084a）進行了測定，結果見表1。對于ICP-MS 法，除了蔬菜泥（T07323QC）有1 例精密度偏大（5.28%）外，其余各項精密度數據均≤5.05%，符合GB/T 27404—2008 的技術要求；對于ICP-OES 法，除了蔬菜泥（T07323QC）有1 例精密度偏大（5.72%）外，其余各項精密度數據均符合GB/T 27404—2008 的技術要求。

表1 質控樣品測定結果表（n=7）

2.4 加標回收實驗

各驗證單位對午餐肉和海魚罐頭2 個樣品分別進行了3 水平3 平行的加標實驗，結果見表2、表3。對于ICP-MS法，除了1例加標回收率（79.5%）略小于80%外，各驗證單位的加標回收率數據均符合GB/T 27404—2008的技術要求；對于ICP-OES 法，有3 例加標回收率（89.7%、89.6%、88.0%）小于90%，有3 例加標回收率（112.0%、118.0%、117.0%）大于110%，其余各驗證單位的加標回收率數據均符合GB/T 27404—2008的技術要求。

表2 加標回收實驗測定結果表（ICP-MS）

表3 加標回收實驗測定結果表（ICP-OES）

2.5 盲樣分析

各驗證單位對3 個盲樣分別進行了7 平行測定，結果見表4。對于ICP-MS 法，各項精密度數據均符合GB/T 27404—2008 的技術要求；對于ICP-OES 法，奶粉和面粉的各項精密度數據均符合GB/T 274044—2008 的技術要求，而咖喱粉由于錫含量值低，在該方法檢出限（0.8 mg·kg-1）與定量限（2.5 mg·kg-1）之間，有驗證機構的測定結果相對標準偏差較大。

表4 盲樣分析測定結果表（n=7）

2.6 協同性試驗驗證數據統計分析

數據采用柯克倫（Cochran）和格拉布斯（Grubbs）法檢驗，剔除離群值，分別進行協同性試驗驗證數據分析，結果見表5 和表6。表中，用Horwitz 公式計算預計重現性相對標準偏差：PRSDR=2C-0.15，（C為樣品濃度，以質量分數表示）；HorRat r=RSDr/PRSDR；HorRat R=RSDR/PRSDR。通常來說，HorRat 值越小表示實驗室間的精密度越讓人滿意，數值小于1 說明精密度比預期的好；大于1 說明精密度比預期的差[19,23]。當HorRat 值大于2 時，則認為該分析方法的變異太大或者說大于根據Horwitz 方程計算的預期變異[19,24]。從統計分析結果看出，ICP-MS 法、ICP-OES 法的HorRat r 和HorRat R 均小于2，符合《食品法典委員會程序手冊》（第二十四版）[25]中的規定。說明兩種方法的重復性和再現性均符合要求。

表5 協同性試驗驗證數據統計分析表（ICP-MS）

表6 協同性試驗驗證數據統計分析表（ICP-OES）

3 結論

本研究通過組織8 家實驗室對多基質類型、多含量水平的罐頭食品中錫元素進行測定，對ICP-MS法及ICP-OES 法的各項性能參數進行了實驗室間驗證，同時進行協同性試驗驗證數據的統計與分析。結果表明，基于硝酸-鹽酸混合消解法的ICP-MS 法及ICP-OES 法測定罐頭食品中的錫元素，在不同地區和技術能力實驗室之間的方法精密度、準確度能夠滿足國家標準方法的要求，是穩定、準確、可行的方法。本研究為《食品安全國家標準 食品中錫的測定》（GB 5009.16—2023）的修訂與實施提供了可靠的數據支持。