ICP-MS同時測定谷類食物中18種微量元素的研究

孫夢寅，吳 穎，姜 潔，路 勇，張衛(wèi)民，何 濤，*，王 振

(1.北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，北京100026; 2.北京市食品安全監(jiān)控中心，北京100041)

ICP-MS同時測定谷類食物中18種微量元素的研究

孫夢寅1，吳 穎1，姜 潔2，路 勇2，張衛(wèi)民2，何 濤2，*，王 振2

(1.北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，北京100026; 2.北京市食品安全監(jiān)控中心，北京100041)

目的:建立谷類食物中18種微量元素(89Y、139La、140Ce、141Pr、142Nd、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu、75As、208Pb、111Cd)電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)的分析方法。方法:通過優(yōu)化消解方法，使基質(zhì)消解更完全，用ICP-MS進(jìn)行分析，用混合內(nèi)標(biāo)校正基體干擾和漂移。結(jié)果:該法所有元素的檢出限均小于30ng/kg，回收率介于92.35%～109.31%。結(jié)論:該法具有操作簡便、快速、靈敏度高、準(zhǔn)確性好和多種元素同時測定等優(yōu)點(diǎn)。

電感耦合等離子體質(zhì)譜，微波消解，微量元素

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

濃硝酸 HNO3，BV-Ⅲ級;過氧化氫 H2O2，優(yōu)級純;實(shí)驗(yàn)用超純水 電阻率18.2MΩ·cm;15種稀土元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，100mg/L，購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心;單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg/L)Pb、As、Cd，購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心;內(nèi)標(biāo)元素(1000mg/L)Rh、In和Bi，購于美國PerkinElmer公司;GBW10012(GSB-3)玉米生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、GBW10011(GSB-2)小麥生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 購于地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

PE-ELAN DRC-e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀美國PerkinElmer公司;高壓密閉微波消解儀 美國培安公司;Milli-Q純水機(jī) 美國密理博公司。儀器工作參數(shù) RF功率1300W，霧化氣流量0.99L/min，輔助氣流量1.5L/min，等離子氣流量17L/min，重復(fù)3次。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)系列的配制 15種稀土元素的標(biāo)準(zhǔn)系列為1、2、5、10μg/L;配制1、5、10、20、50μg/L的鉛、鎘、砷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)系列。標(biāo)準(zhǔn)溶液最終介質(zhì)為1%HNO3溶液。

1.2.2 樣品前處理 稱取樣品0.25～0.30g(精確至0.0001g)置于微波消解管中，加入6mL HNO3，1mL H2O2，進(jìn)行微波消解，消解方式見表1。消解完成后純水轉(zhuǎn)至聚四氟乙烯燒杯(100mL)中，置于電熱板趕酸，蒸至近干，純水沖洗燒杯內(nèi)壁，轉(zhuǎn)移至10mL塑料瓶(聚丙烯)中，純水定至10.00g備用;同步做空白實(shí)驗(yàn)。

表1 微波消解步驟

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作條件的優(yōu)化

使用內(nèi)含10μg/L的Be、Co、In、U、Ba和Ce的混和調(diào)諧液調(diào)試儀器，使儀器的靈敏度達(dá)到最高，信號穩(wěn)定，同時氧化物 CeO+/Ce+＜3%，雙電荷138Ba++/138Ba＜3%。

2.2 待測元素同位素選擇

根據(jù)元素的豐度和干擾情況選89Y、139La、140Ce、141Pr、142Nd、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu、75As、208Pb、111Cd作為分析對象。

2.3 干擾校正

在ICP-MS分析中存在同量異位素、多原子離子、雙電荷等干擾，因此在選擇測量的同位素時盡量選擇干擾小的同位素。同時，我們引入內(nèi)標(biāo)元素Rh、In和Bi來監(jiān)測和校正測定過程信號短期和長期的漂移，并可對測試元素及一般的基體效應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

ICP-MS分析稀土元素時的一個主要問題是會形成難熔氧化物，使得輕稀土氧化物粒子的形成對中間和重稀土產(chǎn)生顯著干擾問題。但在本實(shí)驗(yàn)中，已確認(rèn)CeO+/Ce+＜3%，同時結(jié)合文獻(xiàn)報道，樣品用混合酸消解，沒有采取稀土與基體分離措施，還是得到了準(zhǔn)確的測定數(shù)據(jù)，因此氧化物對稀土元素的測定干擾可忽略不計［3-5］。

此外，通過校正方程對部分同位素測定時可能存在的干擾進(jìn)行校正。如［151Eu］=［151］-0.2% ×［135］。

為避免使用玻璃器皿對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，本方法在轉(zhuǎn)移定容時采用質(zhì)量法將樣品轉(zhuǎn)至聚丙烯小瓶中。

2.4 方法檢出限

對試劑空白連續(xù)測定11次，其測量結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對應(yīng)的濃度即為檢出限。各元素的檢出限、加標(biāo)回收率見表2。所有稀土元素和Pb，As，Cd回歸后的相關(guān)系數(shù)均＞0.9995。

表2 各元素的檢出限、加標(biāo)回收率

2.5 方法驗(yàn)證

用本方法對從國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心購買的大米以及小麥、玉米等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行了分析測試，以驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性。由表3可見，測定結(jié)果和證書值相符。

表3 方法準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定了谷類食物中15種稀土元素和鉛、砷、鎘等3種微量元素，方法回收率和精密度較好。同時用GBW1012玉米和GBW1011小麥的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對方法進(jìn)行驗(yàn)證，測定值在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)允許的偏差范圍內(nèi)。ICP-MS能同時測定多種元素，并且線性范圍寬，實(shí)驗(yàn)獲得較滿意的結(jié)果。本方法樣品處理和測定簡便快速，適合于批量樣品多元素同時測定。

［1］侯建榮，卓召模，彭榮飛，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜用于水質(zhì)調(diào)查中10種微量元素的測定［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008，18(7):1288-1289.

［2］梁旭霞，杜達(dá)安，梁春穗，等.ICP-MS同時測定植物性食物中15種稀土元素［J］.華南預(yù)防醫(yī)學(xué)，2007，33(3):12-15.

［3］侯建榮，彭榮飛，許萍.電感耦合等離子體質(zhì)譜用于動物性食品中14種稀土元素的測定［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2009，19(10):2286-2288.

［4］曹淑琴，陳杭亭，曾憲津.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定生物樣品中稀土元素［J］.分析化學(xué)，1999，27(6):621-625.

［5］弓曉峰，謝明勇，楊妙峰，等.ICP-MS測定江西黑芝中痕量稀土元素的含量及形態(tài)分布［J］.南昌大學(xué)學(xué)報:理科版，2005，29(2):165-172.

Application of ICP-MS on simultaneous determination of 18 trace elements in grain

SUN Meng-yin1，WU Ying1，JIANG Jie2，LU Yong2，ZHANG Wei-min2，HE Tao2，*，WANG Zhen2
(1.Beijing Products Quality Supervision and Inspection Institute，Beijing 100026，China; 2.Beijing food safety monitoring center，Beijing 100041，China)

Objective:To develop a method for determination of 18 trace elements(89Y，139La，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，163Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，75As，208Pb，111Cd)in grain by ICP-MS.Methods: Optimized the condition of digestion，made the digestion complete，the samples were determined by ICP-MS which used mixed internal standard to correct matrix interference and signal drifting.Results:The range of detection limit of observed 18 trace elements were all below 30ng/kg，and recoveries 92.35%～109.31%.Conclusion:This method was simple，rapid，accurate，and could be used to determine 18 trace elements in grain.

ICP-MS;microwave digestion;trace elements

TS207.5+1

A

1002-0306(2011)11-0424-03

谷類食物作為我國主要的糧食作物，與人們的日常生活密不可分。谷類食物中富含多種有益于人體健康的營養(yǎng)物質(zhì)以及微量元素，但同時也含有一些有害的重金屬元素，如眾所周知的砷、鉛、鎘等。近年來，隨著稀土在我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各方面應(yīng)用的日益廣泛，進(jìn)入環(huán)境的稀土量也急劇增加;以及在種植過程中濫用含有稀土的植物生長激素肥料，從而極易導(dǎo)致食品中稀土含量超標(biāo)，對人體健康構(gòu)成潛在危害。稀土在人和動物體內(nèi)具有較為穩(wěn)定的蓄積性，過多積累對人體的肝臟和骨骼會造成危害。稀土含量超標(biāo)，已成為繼農(nóng)藥殘留、重金屬含量超標(biāo)之后，食品質(zhì)量與安全面臨的又一個嚴(yán)峻問題。微波消解相較于傳統(tǒng)的濕法消解，具有耗時短、耗酸少、空白低等優(yōu)勢。對于大多數(shù)樣品，可取得很好的消解效果。本實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了消解條件，使得消解更徹底，結(jié)果更準(zhǔn)確。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)是近十幾年發(fā)展最快的無機(jī)痕量元素分析技術(shù)之一，由于其具有靈敏度高、檢出限低、干擾少、準(zhǔn)確度高、精密度好、操作簡單等特點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛［1-2］。本實(shí)驗(yàn)用混合內(nèi)標(biāo)校正基體干擾和漂移，建立了ICP-MS測定谷類食物中除钷(Pm)和鈧(Sc)以外的15種痕量稀土元素和砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)等3種有害元素含量的方法。

2010-11-01 *通訊聯(lián)系人

孫夢寅(1986-)，女，助理工程師，研究方向:食品安全與檢測技術(shù)研究。