ICP-OES测定多种元素的方法在乳品包装风险管控中的应用

王 兴，邓玉明，宋利君，张雅君，陈 琛

（内蒙古伊利实业集团股份有限公司，内蒙古呼和浩特 010110）

食品包装是食品不可分割的重要组成部分，被称作是“特殊食品添加剂”，因此食品包装的安全不容忽视[1]。不同材质的塑料包装，在其粒子合成时需要加入某些催化剂，在成品加工过程中根据实际需求也会加入热稳定剂、抗氧剂、增塑剂、无机填料、色母等添加剂[2-4]。这些催化剂、添加剂含有哪些成分，是否会带入重金属等有害元素不得而知。

目前，食品接触塑料材料中元素的常用检测方法有原子吸收光谱法、氢化物-原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等[5-7]。其中，电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES） 具有灵敏度高、准确性好、谱线选择范围广、多元素可以同时测定等优点[8]，配合微波消解处理样品可以同时分析样品中含有的各种元素。

为了分析乳品包装中含有何种元素，采用微波消解方法对3种乳品包装材料进行了前处理，确定了3种材质的乳品包装的最佳消解方法，并采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES） 同时测定33种元素的方法，对高密度聚乙烯（HDPE）、聚苯乙烯（PS）、对苯二甲酸乙二醇酯（PET） 3种乳品包装中进行了所含元素含量的测定。最后根据文献及产品生产工艺、配方推测了元素的来源，为从材料分析角度监控乳制品包装材料的安全性提供了参考数据。

1 材料与方法

1.1 试验样品

HDPE瓶、PS片材、PET瓶。

1.2 材料与仪器

ICP-OES，Optima 8000，珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司产品；XT-9912型微波消解仪，上海新拓分析仪器科技有限公司产品；MS204/02型天平（精确至0.000 1 g），梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司产品。

浓硝酸，优级纯，质量分数65%～68%，国药集团化学试剂有限公司提供；硝酸溶液，2%（2+98），于400 mL水中加入20.0 mL硝酸，用水稀释并定容至1 L。

标准物质，24种元素混标（Al，As，B，Ba，Be，Bi，Ca，Cd，Co，Cr，Cu，Fe，K，Li，Mg，Mn，Na，Ni，P，Pb，Se，Sr，V，Zn）、8 种元素混标 （Mo， Pd，Re，Sb，Si， Sn，Ti，W），美国SPEX CeriPrep公司提供；Hg标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心提供。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液配制

将混合标准工作溶液24种混标（1 000 mg/L），取1 mL定容到10 mL容量瓶中，用2%硝酸溶液稀释至刻度，质量浓度为100 mg/L。将100 mg/L的24种混标，100 mg/L的8种混合标准溶液和分别取0，0.25，0.50，1.00，2.50，5.00 mL置于50 mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度，混匀。配置成质量浓度为0，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 mg/L的系列标准溶液。100 mg/L汞的单标溶液取0，0.05，0.10，0.50，1.00 mL置于50 mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度，混匀配置成0，0.1，0.2，1.0，2.0 mg/L的系列标准溶液。

1.3.2 消解

取样品0.1 g置于消解罐中，加入浓硝酸8 mL，在微波消解仪中爬升至230℃，保持1 800 s，具体升温程序见表1。消解后的样品转移至25 mL容量瓶，用2%稀释液洗涤消解罐逐渐转移至容量瓶，加稀释液至刻度，摇匀，作为试验溶液。

微波消解升温程序见表1。

表1 微波消解升温程序

1.3.3 仪器测定条件

仪器测定条件见表2。

1.3.4 测试

采用进样仪进样，ICP-OES进行检测。所有的玻璃容器及用到的器皿都需要用20%硝酸浸泡24 h以上，再用超纯水冲洗2～3遍。保证器皿元素空白干净，不污染样品。

表2 仪器测定条件

2 结果与分析

2.1 消解条件的选择

为了研究不同酸对样品消解的消解效果，选用了HNO3，HNO3+HCl，HNO3+H2SO43种体系的消解用酸，并对消解温度、消解时间进行了研究，最终消解使得样品澄清透明，以便最大程度地满足不同材料所有元素的测试。

消解条件的选择见表3。

表3 消解条件的选择

2.2 测试结果

ICP-OES测试结果见表4。

由表4可知，样品HDPE瓶中不含有铅、汞、镉、铬这4种有害重金属；含有金属元素Al，Ba，Ca，K，Mn，Sr，Ti，Cu，Na，Zn，Fe，Mg，Sn 和非金属元素P，Si，B。根据HDPE的生产工艺、原料对应元素进行分析，Al，Ti，Cu，Mg，Fe，Sn可能来自粒子合成时的催化剂[9]；Ba，Ca可能来自碳酸钡，碳酸钙等填料；K，Zn，P，Na，Si，B可能来源于样品中的润滑剂、抗氧剂、稳定剂等加工助剂[10]，其余含量较小的元素可能来源于添加剂中的杂质、副产物或外界污染。

样品PS中不含有铅、汞、镉、铬这4种有害重金属；含有金属元素 Al，Ba，Ca，K，Mn，Sr，Ti，Cu，Na，Zn，W，Fe，Mg，Sn 和非金属元素 P，Si，B。根据PS的加工工艺及原料对应元素进行分析，Al，Cu，Fe，Mg，Sn可能来自PS粒子合成时的催化剂[11-12]；Ca元素含量较大，说明PS材料中含有较多的碳酸钙填料；Ti可能来自于钛白粉，Ba，K，P，Na，Zn，Si，B可能来自于样品中的其他加工助剂，其余含量较小的元素可能来源于添加剂中的杂质、副产物或外界污染。

表4 ICP-OES测试结果 /ppm

样品PET中不含有铅、汞、镉、铬这4种有害重金属；含有金属元素为Al，Ba，Ca，K，Mn，Sb，Ti，Cu，Na，Zn，Pd，Co，Fe，Mg，Sn，非金属元素Si，B。根据PET的加工工艺及原料对应元素进行分析，Al，Mg，Ti，Fe，Sb，Sn可能来自于 PET 粒子合成时的催化剂[13-14]；Co可能来自于红蓝度剂；Cu可能来自于着色剂，Ba，K，Na，Zn，Si，B可能来自于其他加工助剂；其余含量较小的元素可能来源于样品中其他添加剂及外界污染。

3 结论

采用微波消解、ICP-OES方法对乳制品包装材料进行所含元素的分析，不仅可以对有害重金属进行监控，还可以了解包装材料所含的其他元素信息，进而推断包装材料中元素的来源。在生产实践中，将每批包装的元素信息保存起来，与后期来样结果进行对比分析，还有监控包材配方稳定性和质量稳定性的作用。

当然仅凭元素信息来监控包装材料配方和质量的稳定性是不够的，后续将开展其他分析方法在剖析乳制品包装成分中的应用研究。采用不同方法协同作用，对乳品包装进行宏观、微观分析，进行各检出物质的风险评估，对高风险物质进行专门监测和管控，从而确保乳制品包装材料的安全性。