不同消解法对电感耦合等离子体质谱测定小麦粉中重金属含量的影响

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）是检测小麦粉中重金属含量的重要方法，具有快捷、方便、准确、高效等特征，获得了行业与国家的一致认可。但随着该项检测技术的推广运用，发现不同的消解法对检测结果有一定的影响，目前关于这方面的研究成果非常有限，影响了该技术的应用。本研究以ICP-MS法对小麦粉中的铅（Pb）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）含量进行了测量，并对常用的微波消解法与湿法消解法的结果进行对比，探讨其对检测结果的影响，期望为ICP-MS法的优化提供客观指导，提升食品安全监测的准确性。

一、材料与方法

1.材料与试剂。主要材料：小麦粉（购于大型超市）。主要试剂：硝酸（优级纯）、高氯酸（优级纯）、30%过氧化氢（优级纯，国药集团）；Pb、As、Cd、Cr标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

2.仪器与设备。电子天平（上海梅特勒，AL204型）；电感耦合等离子体质谱仪（上海铂金埃尔默，ELAN DRC-e型）；微波消解仪（奥地利安东帕，Multiwave3000）；湿法消解仪（上海博通，BHW-09A型）；纯水系统（Mereck Millipore，TMD24UV）等。

3.方法。（1）样品前处理：称取1kg的小麦粉样品，通过四分法对其进行处理，随后称取100g封装入袋，以备后续使用。

（2）溶液配制：取硝酸溶液20mL，向其中加入980mL水，充分混合后制备成2%的硝酸溶液。取2%硝酸标准溶液进行稀释处理，分别稀释为1、5、10、20、50、100μg/L的溶液，与此同时，以2%硝酸溶液将内标溶液稀释到20μg/L。

（3）微波消解法：称取小麦样品0.2g，放置于消解罐内，向其中加入过氧化氢2mL与硝酸5mL，按照表1的升温程序实施微波消解处理。在消解完成后，揭开消解罐盖子，放置于赶酸仪上，以160℃温度将溶液赶酸到只有黄豆大小，随后取下进行自然冷却，配合2%硝酸水溶液定容到25mL，充分摇匀后经0.45μm水系实施滤膜，与此同时做试剂空白试验。

（4）湿法消解法：称取小麦样品0.5g，向其中加入混合酸溶液10mL，放置于室温环境下保持2h，随后放置于电热板上方，在120℃下加热，直至观察到无棕烟，随后再进行升温处理，直至温度加热到190℃，若溶液逐渐变黑即可补充硝酸，一直到有白色烟雾且消化液变成无色透明状。随后向其中加入大约2mL的超纯水实现赶酸处理，溶液达到1mL左右即可取下，自然冷却之后向其中加入2%硝酸溶液定容到25mL，充分摇匀后经0.45μm水系实施滤膜，与此同时做试剂空白试验。

（5）加标试验：均匀称取小麦粉样品，按照上述两种消解法分别获取适量样品实施预处理，分3个梯度精密抽吸适量的混合标准溶液，向其中加入上述样品，确保溶液浓度分别达到1、10、50μg/L，处理完成后即可获得相应的加标样品溶液。每个梯度均以相同的方法进行6次操作，同时完成空白试验。

（6）验证试验：称取适量小麦校准样品，按照上述两种消解法进行预处理之后，即可获得标准品融合。

（7）仪器测定：仪器开机之后即可抽真空处理，待到稳定之后将仪器状态调整到最佳状态，相关参数设定为：蠕动泵45r/min、射频发生器功率1200W、载体流量0.6L/min、等离子体气流量12L/min，将模式设定为碰撞，即以氦气作为碰撞气体，流量设定为5mL/min，随后完成样品测定与标准曲线的测定，做好内标溶液在线校正处理。

4.数据处理。运用计算机软件Excel进行数据整理，配合统计学软件SPSS 25.0进行数据分析。

二、结果与分析

1.两种消解方法的基本指标比较。对两种不同前处理方法对单个样品测试的高氯酸、硝酸等基本指标进行统计，具体见表2。根据表2可知，微波消解法未使用高氯酸，而湿法消解法使用了高氯酸，高氯酸是一种非常容易导致爆炸的试剂，单价相对较高，且对操作有着诸多要求，这也是导致湿法消解法费用较高的关键原因。除此之外，在使用高氯酸之后会产生大量含氯的废气，不符合环境保护的基本要求，因此使用高氯酸的湿法消解法不太适用。再对比两种方法的耗费时长来看，微波消解法的時长较之湿法消解法短4.48h。

2.线性范围与检出限。经由ICP-MS对小麦粉Pb、As、Cd、Cr含量进行测定并绘制标准曲线，连续进行20次测定，对20次的空白标准偏差结果进行计算，并基于此获得检出限。根据结果来看：ICP-MS测定小麦粉时，四种金属元素的线性范围分别为：Pb（y=20154x+0）、As（y=4754x+0）、Cd（y=3921x+0）、Cr（y=435x+0），即表示在0-100μg/L的范围内均能够获得较佳的线性关系；四种金属元素的相关性系数分别为：Pb（0.999951）、As（0.999968）、Cd（0.999889）、Cr（0.999875）；四种金属元素的检出限分别为：Pb（0.011μg/L）、As（0.096μg/L）、Cd（0.017μg/L）、Cr（0.112μg/L）。

3.准确性分析。对样品的加标回收率进行计算，在整体的加标试验操作中，分别以1、10、50μg/L加标量梯度加标，其回收率在80.2%-105.1%，均满足食品理化操作的检测要求，这表明两种消解法均具有较高的准确性。根据表3可知，加标样本量越大所表现出的回收率稳定性越高，而样本中Pb、As、Cd、Cr含量越低，这表现出回收率浮动较大的特征。

4.精密度分析。对不同加标量下Pb、As、Cd、Cr含量的相对标准偏差（RSD）进行计算，见表4。根据表4可知，不同重金属在不同的加标量下，RSD分别为1.72%、8.66%，均在10%以内，即表明随着加标量的增加，RSD呈现逐渐减小的特点，表明两种消解法的样品处理结果均具有较高的精密度。

5.标准物质验证。将标准溶液进行标准物质验证，见表5。根据表5可知，所获得的结果均在测定值的范围内，这表明两种消解方法均不会对ICP-MS重金属检测结果带来较大影响，测定结果均能够满足标准值不确定度的相关要求。

6.回收率与精密度统计学分析。配合SPSS 25.0软件对加标试验检测的实验结果进行回收率、精密度统计学分析，见表6。根据表6可知，两种方法处理对ICP-MS法的检测准确度、精密度影响对比，差异均无统计学意义（P>0.05）。

三、结论

用ICP-MS法对小麦粉中重金属含量进行检测时，对常用的微波消解法与湿法消解法的影响进行探讨和对比后，发现两种消解处理方法均不会影响ICP-MS法的检测结果，且在准确度、精密度上未表现出明显差异。但从两种方法的安全性、便利性、价格上来看，微波消解法具有更高的实用价值，故对大样本量进行测量时，仍然建议用微波消解法进行处理。

作者简介：陈学海（1975-），男，汉族，山东临沂人，副高级工程师，大学本科，研究方向为食品检验检测。