ICP-MS法测定酸奶中重金属元素

张唐伟 吴雪莲 郝治华

摘 要：建立高原环境下湿法消解—电感耦合等离子体质谱 （Inductively coupled plasma-mass spectrometry， ICP-MS） 法测定拉萨市酸奶中5种金属元素 （总砷、铅、总汞、镉、铬）。采用HNO3和HClO4作为消解酸体系，样品采用湿法消解进行前处理， 通过ICP-MS法测定酸奶中5种金属元素的含量。结果表明，总汞在0～1μg/L范围内呈现良好的线性关系，铅在0～50μg/L范围内呈现良好的线性关系，总砷和镉在0～10 μg/L范围内呈现良好的线性关系，铬在0～40μg/L范围内呈现良好的线性关系 （r>0.995），平均回收率为92.10%～110.34%， 精密度的RSD小于6%，重复性的RSD均小于4%。建立的方法具有简便、快速、准确度好等优点，可推荐用于高原条件下酸奶中重金属元素的定量测定，并为其质量监控提供参考。

关键词：拉萨酸奶;电感耦合等离子体质谱;湿法消解;重金属

环境中的重金属（如铅、砷、镉、铬等）会通过食物链的迁移在人体中沉积，给人体健康带来极大的威胁，重金属可通过食物、水、空气进入人体后与蛋白质及各种酶作用，使其失去活性，也可在人体脏器中富集，对人体造成急性、亚急性、慢性中毒[1]。美国环保局已在1979年将包括铅、砷、镉、铬等13种元素在内的重金属及其化合物列入污染物名单，建议对这些能够对人体健康产生危害的污染物进行重点监控[2]，我国也制定了针对污染物控制的国家标准[3]，将铅、砷、镉、铬等污染物在各种食品中的限量作为控制危害的有效指标列入其中。

西藏自治区是青藏高原的一部分，其海拔平均在4000m以上，是由昆仑山脉、唐古拉山脉以及喜马拉雅山脉所环拥，地形较为复杂多样，主要可以分为藏北高原（昆仑山脉、唐古拉山脉和岗底斯-念青唐古拉山脉之间）、藏南谷地（雅鲁藏布江及其支流流经的地区）、藏东高山峡谷（藏东南横断山脉、三江流域地区）、喜马拉雅山地区（包括世界第一高峰

珠穆朗玛峰）4个地带[4]。本研究的样品主要来自于拉萨市墨竹工卡、纳木错以及尼木县等，采集地点海拔均在4000m以上，这些地区较为干燥、空气稀薄，日照充足，昼夜温差大，气压偏低，降水量较少，太阳辐照强，含氧量少[5]。虽然其气候条件较为恶劣，却具有丰富的奶资源，在牧区主要以牦牛奶为主，同时随着自治区与区外的交流不断加深，西藏很多地方已经引入奶牛，再加上羊奶资源，所以西藏的奶资源非常丰富，而且当地传统的发酵奶制品也种类繁多，主要有酸奶、曲拉、牛乳、干酪、酥油、奶渣、黄油等。当地居民也一直有发酵食用奶制品的习惯，所以传统发酵奶制品一直是西藏当地居民日常生活中不可或缺的主要食品之一，其中以酸奶最是广为流传。由于当地传统发酵酸奶口味香浓纯正独特，已经被各族人民喜爱，在拉萨河流域的节日中，“雪顿节”（即“酸奶节”）已经成为地位仅次于藏历新年的第2大节日。藏语中，“雪”就是酸奶的意思，“雪顿节”就是吃酸奶的节日[6]。藏区牧民制作酸奶的方法古老而传统，将鲜奶煮沸，冷却至室温，接种上次制作时留存下来的酸奶，再使用传统木桶充分搅打将其混匀，置于室内较为暖和的地方（约25～30℃左右）过夜发酵[7]。

采集拉萨市不同县市的牦牛酸奶，并采用湿法消解—ICP—MS法检测铅（Pb）、总砷（As）、汞（Hg）、镉（Cd）和铬（Cr）元素含量，同时依据GB 2762—2017食品安全国家标准食品中污染物限量[8]相关规定，对其食用安全性进行评价，为拉萨市酸奶的开发利用和安全食用提供基础数据，并为其质量监控提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酸奶样品于2018年6—9月采自拉萨市城关区， 其详细信息见表1。

硝酸（优级纯，成都市科龙化工试剂厂）、盐酸（优級纯，成都市科龙化工试剂厂）、高氯酸（优级纯，天津市鑫源化工有限公司）、氢氧化钾（优级纯，成都市科龙化工试剂厂）;1000μg/mL汞单元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心;1000μg/mL铅单元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心;1000μg/mL镉单元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心;1000μg/mL铬单元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心;1000μg/mL砷单元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心;试验用水，超纯水。

1.2 仪器与设备

350NX型三重四级杆电感耦合等离子体质谱仪，美国PerkinElmer科技有限公司; AB204型电子天平，瑞士Mettler公司;Milli-Q纯水系统，美国Millipore公司。

1.3 试验条件

等离子体功率1550W;蠕动泵采集转速0.1r/s;蠕动泵快速提升转速48r/min;蠕动泵快速提升时间30s;辅助气体流速1.0L/min;载气流速1.07L/min;采样深度8.2mm;雾化室温度2℃;氦气流速5.0mL/min。

1.4 标准溶液的配制

精密量取1000μg/mL汞、铅、砷、镉、铬单元素标准溶液用1%硝酸稀释成1μg/mL的标准储备液。用Hg标准储备液制成0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0ug/L的标准系列溶液;用Hg标准储备液制成0，10，20，30，40，50ug/L的标准系列溶液;用As和Cd标准储备液制成0，2，4，6，8，10ug/L的标准系列溶液;用Cr标准储备液制成0，10，20，30，40ug/L的标准系列溶液;避光保存于4℃冰箱中备用。

1.5 样品前处理

分别准确称取酸奶样品1g（精确到0.0001g）处理好的样品，置于锥形瓶中，在通风橱中加入9mL硝酸和1mL高氯酸，放置过夜，次日于电热板上消解。消解至溶液澄清无色（若不是，需加消解液继续消解），冒高氯酸白烟，锥形瓶中剩余液体体积为1～2mL为止，取下冷却。再加入2.5mL浓盐酸继续加热至冒高氯酸白烟（使6价硒全部转化成4价硒），取下冷却，转移至25mL容量瓶中，加5mL盐酸用水定容至刻度。按照同样的方法处理质控样，同时做空白试验。

1.6 方法学考察

1.6.1 标准曲线的制备

将多元素混合标准溶液注入仪器，依次测定，以每一质量浓度测得的3次读数平均值为纵坐标，相应元素标准溶液质量浓度为纵坐标，进行线性回归分析，得到各自的标准曲线、相关系数和线性范围。

1.6.2 精密度试验

选取酸奶样品为考察样品，采用1.5的样品前处理方法，在选定测试条件下平行测定6次，分别计算各元素响应值的RSD。

1.6.3 稳定性试验

将处理好的酸奶供试品溶液分别于0、2、4、6、8、12、24和48h进行金属元素定量分析，分别计算各元素响应值的RSD。

1.6.4 重复性试验

平行称取6份酸奶样品，采用1.5的样品前处理方法，在选定测试条件下平行测定6次，分别计算各元素响应值的RSD。

1.6.5 加标回收试验

选取酸奶作为回收率研究对象，分别添加3个不同浓度水平的As、Pb、Hg、Cd和Cr的混合标准溶液，参照样品前处理方法和仪器工作参数，将样品溶液注入仪器，依次测定，计算各元素的平均回收率。

2 结果与分析

2.1 方法学考察

2.1.1 标准曲线、线性范围、相关系数考察结果

计算得到各金属元素的标准曲线，试验结果见表2。总汞在0～1μg/L范围内呈现良好的线性关系，铅在0～50μg/L范围内呈现良好的线性关系，总砷和镉在0～10μg/L范围内呈现良好的线性关系，铬在0～40μg/L范围内呈现良好的线性关系 （r>0.997）。

2.1.2 精密度试验

6次试验结果的As、Pb、Hg、Cd和Cr的RSD值分别为3.75%、3.81%、5.24%、5.23%和4.35%，均小于6%，表明仪器性能稳定，精密度良好。

2.1.3 稳定性试验

计算结果显示As、Pb、Hg、Cd和Cr的RSD值分别为2.47%、2.56%、2.78%、1.56%和2.46%，均小于3%，表明供试品溶液在48h内稳定。

2.1.4 重复性试验

6次试验结果的As、Pb、Hg、Cd和Cr的RSD值分别为0.85%、1.51%、1.24%、1.83%和1.67%，均小于2%，表明方法重復性良好。

2.1.5 加标回收试验

试验结果见表3，表明As、Hg、Pb、Cd和Cr的平均回收率分别为92.1%、110.3%、97.5%、 99.6%和93.5%，表明加标回收率良好。

2.2 拉萨市酸奶重金属检测结果

应用建立的方法对拉萨市酸奶进行检测，试验结果见表4。从表4可以看出，106份酸奶中检出重金属的样品中重金属砷（As）的取值范围为0.00103～0.160mg/kg，平均值为0.029mg/kg，不同样品间重金属砷（As）的含量波动较大，标准差为0.29mg/kg;重金属铅（Pb）的取值范围为0.00052～0.350mg/kg，平均值为0.080mg/kg，不同样品间重金属铅（Pb）的含量波动较大，标准差为0.088mg/kg;仅在1份城关区产酸奶中检测到重金属汞（Hg），重金属含量为0.000697mg/kg;重金属镉（Cd）的取值范围为0.00017～1.263mg/kg，平均值为0.043mg/kg，不同样品间重金属镉（Cd）的含量波动较大，标准差为0.212mg/kg;重金属铬（Cr）的取值范围为0.00036～1.681mg/kg，平均值为0.343mg/kg，不同样品间重金属铬（Cr）的含量波动较大，标准差为0.449mg/kg;共检测拉萨市酸奶106份，依据GB 2762—2017“食品安全国家标准 食品中污染物限量”规定[8]，3种重金属超标率分别为：总砷1个，0.9%;铅12个，11.3%;铬12个，11.3%。

3 结论

ICP—MS技术能实现多元素同时分析，并且检出限低，已被广泛应用于食品中的元素分析[9-12]。研究建立电感耦合等离子体质谱联用检测酸奶中不同重金属元素的分离测定方法。样品采用微波消解结合ICP—MS联用的方法实现拉萨市酸奶总砷、铅、总汞、镉、铬含量测定，线性范围在0.995以上。该方法检出限低、准确度高、重复性好、操作简便，对于多种元素可采用相同的前处理方式同时测定，节省检测时间，适用于拉萨市酸奶中重金属元素的测定。

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