微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定水果罐头中12种元素

魏敏 姜华军 张梅超

摘 要：建立微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法，一种能同时测定水果罐头中铅、砷、镉、铬、钒、镍、铝、铁、锰、铜、锌和锡共12种元素的分析方法。样品以硝酸-过氧化氢作为消解体系，经微波消解处理后用ICP-MS检测，以钪（45Sc）、锗（74Ge）、铟（115In）和铋（209Bi）作为内标元素校正基体效应，采用标准曲线法进行定量测定。结果12种元素的线性相关系数均>0.999，检出限为0.000 76～0.032 mg/kg，定量限为0.002 5～0.11 mg/kg，加标回收率在93.5%～101.1%，相对标准偏差（RSD）为0.86%～4.84%（n=6）。该方法操作简单，分析速度快，结果准确、可靠，适用于大批量水果罐头食品中多元素的同时测定。

关键词：微波消解；水果罐头；元素

水果罐头是以一种或多种水果为原料，经预处理、装罐、加汤汁、密封、杀菌以及冷却加工而成的罐藏食品。水果罐头口感绵软、口味香甜，含有丰富的维生素等营养成分，而且具有保质期长、食用方便等优点，深受人们的喜爱。但是水果罐头在选材、加工、储存等过程中都可能受到铅、砷、锡等多种重金属的污染。这些重金属污染物可能来自于环境，也可能来自于包装罐内壁的腐蚀以及包装材料中重金属的迁移。重金属污染物在人体内蓄积，会严重危害人们的身体健康。

目前测定重金属元素常用的方法有原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）以及电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等。其中ICP-MS具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽和可同时分析多元素等优点，被公认为最理想的元素分析技术。本文采用微波消解处理样品，用ICP-MS法测定多种水果罐头中具有潜在危害的12种元素，为分析水果罐头食品中有害元素的污染状况提供参考。

1 试验部分

1.1 试剂与材料

硝酸（优级纯）由德国Merck公司提供；30%过氧化氢（优级纯）由国药集团提供；自制超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）；各单元素及内标元素标准溶液（1 000 mg/L）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；调谐液（1μg/L，Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、 Pb、U）由美国PerkinElmer公司提供。

1.2 仪器与设备

NexION 300X电感耦合等离子体质谱仪（美国PerkinElmer公司）；MARS6微波消解系统（美国CEM公司）；Comfort II超纯水系统（德国Sartorius公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液配制

1.3.1.1 混合内标使用液

用5%硝酸配制钪、锗、铟、铋质量浓度均为1 mg/L的混合内标使用液。

1.3.1.2 混合标准工作溶液

取各单元素标准溶液，用5%硝酸逐级稀释，同时加入混合内标使用液，配制成系列混合标准工作溶液，各元素质量浓度见表1，溶液中各内标元素质量浓度均为10 μg/L。

1.3.2 樣品处理

准确称取粉碎后的试样0.5 g（精确至0.000 1 g），置于微波消解罐中，加入6 mL硝酸和1 mL 30%过氧化氢，加盖放置1 h，按表2中的微波消解程序进行消解。消解完成后，待消解罐冷却至室温，缓慢打开罐盖。将消解罐置于控温电热板上，于110 ℃加热赶酸至1 mL左右。消化液冷却后转移至25 mL容量瓶中，用少量超纯水分3次冲洗内罐，合并洗涤液于容量瓶中，加入0.25 mL的Sc、Ge、In、Bi混合内标使用液，使得试样溶液中各内标元素终浓度为10 μg/L，用超纯水定容至标线，混匀待测。

1.3.3 检测方法建立

ICP-MS工作条件见表3。当仪器真空度达到要求时，用调谐液对仪器进行调谐，使灵敏度、氧化物、双电荷和精密度等各项指标均达到检测要求。选择待测元素的同位素及相应内标元素，见表4。依次测定标准系列溶液、空白溶液、试样溶液。

2 结果与分析

2.1 工作曲线、检出限和定量限

各元素在标准溶液浓度范围内线性关系良好，线性相关系数均大于0.999。对空白溶液重复测定11次，计算标准偏差，3倍标准偏差对应的质量浓度为各元素的检出限，10倍标准偏差对应的浓度为定量限。结果各元素检出限为0.000 76～0.032 mg/kg，定量限为0.002 5～0.11 mg/kg。工作曲线与检出限、定量限测定结果见表5。

2.2 加标回收和精密度试验

选取某水果罐头样品，测定12种元素的本底值。然后加入2个浓度水平的各元素标准溶液，每个浓度做6个平行，按上述方法测定，计算加标回收率和精密度，结果见表6。各元素的加标回收率在93.5%～101.1%，RSD为0.86%～4.84%，表明该方法的准确度和精密度良好，满足检测要求。

2.3 实际样品测定

利用上述方法对6份市售水果罐头样品进行检测，结果见表7。

3 结语

本文采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定水果罐头中铅、砷、镉、铬、钒、镍、铝、铁、锰、铜、锌和锡共12种元素，该方法快速、准确、灵敏度高，适用于同时测定大批量水果罐头中的多种元素，可用于水果罐头食品中有害元素的污染状况分析和日常风险监测。