电感耦合等离子体质谱法测定低聚异麦芽糖中微量元素的优势*

欧少沛 李海燕 郭 峰 周春海 陈文锋 徐正康 罗建勇

（广州双桥股份有限公司，广东广州 510280）

低聚异麦芽糖（Isomalto-oligosaccharide，IMO）又称支叉麦芽低聚糖，是以淀粉或淀粉质为原料，经酶法转化、精制、浓缩等工艺制得的一种淀粉糖产品，还被称为异麦芽寡糖、异麦芽低聚糖。低聚异麦芽糖是由几个α-1，6糖苷键结合，约2～5个葡萄糖组成的一类低聚糖。由葡萄糖基转移酶与β-淀粉酶合并使用生产的异低聚糖，含有异麦芽糖（IG2）、潘糖（P）及异麦芽三糖（IG3）等成分。目前在市场上低聚异麦芽糖作为一种功能性低聚糖，能维持肠道生态平衡，促进人体健康的功能，这是因为低聚异麦芽糖具有难消化性及可选择性增殖双歧杆菌及乳酸杆菌。IMO按照产品形态分为低聚异麦芽糖和低聚异麦芽糖粉；按照含量分为IMO-50型和IMO-90型产品。在食品加工生产、饲料加工及保健品生产中IMO被广泛用作甜味剂、风味剂、充填剂及饲料添加剂等。低聚异麦芽糖的甜度是蔗糖的40%～50%且甜味柔和，在食品口感方面优越；黏度较低，在食品加工过程中流动性好，便于食品加工；耐酸性和耐热性能较强，不易被分解；热量低，含量仅为蔗糖的1/6，对血糖血脂升高影响很小；具有良好的保湿性和难发酵性，可在食品中发挥其各种生理功能和特性作用。IMO具有独特的保健功能，可以使双歧杆菌增值，对抗龋齿有一定作用。IMO在保健饮料中起到补充人体糖分、无机盐和维生素，以及调节心率，消除疲劳，增强耐力等作用。

IMO中含有丰富的微量元素，这些元素是组成人体内部组织的重要成分，还作为人体内酶系统活化剂和辅助因子，起到调节人体生理机能的作用。测定微量元素的方法很多，有分光光度计比色法、极谱法、电化学分析和原子发射光谱法、火焰原子吸收光谱法等，比较常用的有火焰原子吸收光谱法，该方法是将待测物转化为原子形态的金属元素和非金属元素，利用和待测元素一致的特征波长的光源将原子从基态激发到更高的能量级，对具有特征谱线的吸光强度与样品中待测元素浓度对比来进行定量分析的方法。电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICPMS）是一种无机元素分析技术，是近十几年发展最快的微量元素分析技术之一，能分析元素周期表上大部分元素。ICP-MS具有样品需求量少、多元素同时分析、动态范围宽、干扰少且易于消除、准确度高、精密度好、操作简单等特点，应用领域十分广泛，能分析不同类型的样品。电感耦合等离子体质谱仪是通过离子传输透镜使用动能歧视等方法消除分子离子干扰的原理，先将分析样品进行消解处理并配制成一定浓度的溶液，样品溶液由蠕动泵进入雾化器，在氩气作用下雾化成细小的气溶胶雾滴，在氩气作用下微小的液滴进入到等离子体中，再一次被原子化、离子化并形成离子，离子化后离子通过截取锥进入离子透镜和质谱检测系统，质谱仪在特定电压下特定的质荷比离子被分离，目标离子通过四级杆出口进入检测器其余离子被真空系统抽走，由元素质谱峰强度测定样品中含有元素的含量。通过采用快速、高效的密闭微波消解技术进行样品前处理，用ICP-MS 法同时测定IMO中20种元素，优化了IMO分解后的干扰问题，将待测元素检出限明显降低。该法具有检出限低、精密度较高、样品前处理时间短、基体效应小、动态范围宽和多元素同时测定等优点，对比其他检测方法优势明显。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

ICP-MS7700e质谱仪，美国安捷伦科技有限公司；ETHOS UP微波消解仪，意大利迈尔斯通科技有限公司；VB24Plus智能样品处理器，英国莱伯泰科科技有限公司；超纯水仪，美国Millipore公司；10100 μL移液器，德国 BRAND公司；1-10 μL移液器，美国赛默飞世尔科技有限公司。

1.2 材料与试剂

材料：IMO-50型低聚异麦芽糖浆、IMO-90型低聚异麦芽糖浆，广州双桥股份有限公司生产。

试剂：Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Se、Sr、V、Zn共20种元素混标溶液（10 μg/mL），国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸，超级纯，苏州晶瑞公司；H2O2，优级纯，德国默克科技有限公司；超纯水，电阻率≥18.2 MΩμcm。

器材：所有器皿均用20%HNO3浸泡24 h后，用超纯水冲洗3次，备用。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液的配制

用5%的硝酸溶液将标准溶液依次稀释成梯度质量浓度，分别为 5 μg/L、10 μg/L、15 μg/L、20 μg/L、25 μg/L，摇匀待用。

1.3.2 样品前处理

选取IMO-50和IMO-902种低聚异麦芽糖浆各5个样品，分别称取样品0.5 g，精确到0.0001 g，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入7 mL硝酸和1 mL双氧水，锁盖并置于设定程序升温的微波消解仪内消解。将消解完全的样品移至样品处理器中赶酸。

1.3.3 样品分析

将赶酸后剩余的少量样品用5%硝酸溶液转移清洗干净的容量瓶中，定容，摇匀，上机检测。

2 结果与讨论

2.1 仪器分析条件

2.1.1 微波消解条件

本试验采用7 mL硝酸再加入1 mL双氧水作为消解体系，在设定的消解程序下，可以使待检测样品消解完全，ICP-MS测定时干扰少。微波消解仪的消解程序见表1。

表1 微波消解工作条件及升温程序

2.1.2 ICP-MS工作条件

点火稳定后，ICP-MS仪器工作条件如表2所示。

表2 ICP-MS工作条件

2.1.3 质谱干扰类型和八级杆反应系统（ORS） 模式的选择

ICP-MS的干扰分为基体型干扰和质谱型干扰。基体型干扰与溶剂有关；质谱型的干扰是与待测元素的图谱峰重合。在基体干扰方面如黏性、高盐、溶剂中总溶解的固体浓度等，在质谱型干扰方面同量异位素在同一个质量数重叠是影响ICP-MS性能的主要因素，造成质谱测量结果不准确。采用高分辨ICP-MS技术可消除大量多原子离子的干扰，但高分辨技术同时会降低待测同位素的灵敏度，而应用碰撞/反应池反应系统的ICP-MS技术，在八极杆密闭池内充入高纯氦气，利用氦气的碰撞模式。氦气碰撞模式消除干扰的方式包括动能歧视和碰撞诱导解离，在氦气模式下多原子离子的键结合能力较弱，能在密闭池内发生分离此时干扰离子和氦气发生碰撞产生的能量能打断分子离子键，从而减少干扰。待测元素在双通道模式电子倍增器（脉冲模式和模拟模式）检测低含量信号下，检测器使用脉冲模式，放大倍数达到检测器离子数量，脉冲模式以每秒计数值（cps）；如果离子撞击到检测器的量较低时，则检测器会自动使用模拟模式进行检测，达到保护检测器，延长仪器使用寿命，在模拟模式下测量的是检测器中间部分电子流产生的电势，自动转化为cps计数值。

2.2 方法检出限、准确度及精密度

本研究用5点外标法绘制曲线，线性相关系数R＞0.9998。并对样品空白进行11次测定，用信号10倍的标准偏差除以曲线斜率计算各元素的检出限，测得各元素RSD均小于5%，该方法准确度高、精密度良好。方法检出限及精密度见表3。方法的检测限为 0.13 μg/L ～11.28 μg/L，回收率为97.5%～104.3%。

表3 方法检出限及精密度

2.3 样品检测结果

根据以上操作步骤，分析出IMO-50、IMO-90低聚异麦芽糖浆的微量元素结果，如下页表4所示。

3 结论

本试验通过ICP-MS和微波消解技术的结合使用，测定不同批次IMO-50和IMO-902种低聚异麦芽糖中20种微量元素的含量。采用八级杆碰撞/反应池技术减少多原子离子对待测离子的干扰，通过对该方法验证，本方法具有操作简单、样品前处理快速、受污染程度小、分析时间快等特点。通过对低聚异麦芽糖中微量元素的研究，结果表明，低聚异麦芽糖含有人体必需的微量元素并且重金属含量极低。

表4 样品分析结果