微波消解－ICP－MS法同時測定食品用紙容器中15種元素

周法東，張 瑋，李利元，孔維恒，高 峰，劉 鑫，盧曉宇

（1.滄州市產品質量監(jiān)督檢驗所，河北 滄州 061000；2.河北省環(huán)境監(jiān)測中心站，河北 石家莊 050051，3.北京出入境檢驗檢疫局技術中心 北京 100026）

近年來，食品安全越來越受到人們的重視，食品包裝工業(yè)發(fā)展非常迅速，食品包裝常用材料之一的紙質包裝，因其具有良好的機械操作性能、物理性能，并且環(huán)保等因素，已成為食品包裝的重要原料來源之一。但紙質包裝材料也有其自身缺點，例如在生產過程中會難免添加一些化學物質，如增塑劑、固化劑、防霉劑，這些添加的物質與食品接觸，可能會遷移到食品中，引起食品的污染，進而損害消費者健康。因此，紙質食品包裝材料的安全性成為人們廣泛關注的話題［1－2］。歐盟出臺的指令94／62／EC《包裝和包裝廢棄物法令》［3］對包裝及其廢品中重金屬的含量提出了相關的限量要求：自2001年6月30日起，各個歐盟成員國應保證所使用的包裝及其材料中，鉛、鎘、汞以及鉻的總量低于100mg／L。2006年10月24日，歐盟議會正式通過決議，規(guī)定在市場上紙包裝制成品中鉛、鎘、砷三種重金屬及其化合物的含量不得超過產品質量的0.01%［4］。盡管如此仍有多種重元素通過食品包裝材料，非常隱蔽的進入食品中。因此，建立紙包裝容器中元素的檢測和分析方法是十分必要的。

目前測定元素的方法主要有石墨爐原子吸收光譜（GFAAS）法、火焰原子吸收光譜（FAAS）法、原子熒光光譜（AFS）法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－AES）法等，但有各自缺點，例如耗費時間長，基質效應較大、線性范圍受限制等。ICP－AES法雖可以同時測定多種元素，但譜線干擾多，靈敏度略低，難以滿足痕量分析的要求。ICP－MS法具有分析速度快，檢出限較低、基質效應小、多元素同時分析等優(yōu)點，能夠對多種元素進行同時測定。針對元素測定的前處理，廣泛采用的方法有干法消解、濕法消解和微波消解3種，其中微波消解具有較高的技術優(yōu)勢，可以防止部分易揮發(fā)元素損失，用酸量少，消解速度快，污染小，滿足食品用紙容器中15種元素的同時測定的前處理要求。微波消解結合AFS、AAS在化礦、輕工領域有著廣泛的應用［5－6］，微波消解結合ICP－MS測定蜂產品［7］也有應用。針對紙杯、紙餐盒等食品用紙容器的測定方法以微波消解結合GFAAS為主［8］，結合ICP－MS的檢測技術未見報道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

硝酸、雙氧水（均為優(yōu)級純）混合標準溶液：將鋰、鈹、鈦、鈷、鎳、銅、鉬、銀、鎘、錫、銻、汞、鉛、錳、砷單元素標準溶液（均夠自于國家標物中心），用0.5mol／L硝酸溶液逐級稀釋而成。

1.2 儀器與設備

DRC－E電感耦合等離子體質譜聯(lián)用儀（美國PE公司）。采用調諧液優(yōu)化后儀器工作條件為：離子透鏡電壓：6V；霧化室氣體流量：0.88L／min；RF功率：1100W；輔助氣體流量：1.2L／min；等離子體氣流量：16L／min。其中砷的測定采用動態(tài)反應池模式，設定參數(shù)為Cell gas A：0.3 ；Cell gas B：0；RPa：00；RPq：0.5。

NOVAWAVE全自動的微波消解儀（加拿大SCP SCIENCE）。

Milli－Q超純水機（美國Millipore公司）。

1.3 實驗方法

將試樣剪成0.5cm×0.5cm大小，混勻，準確稱取0.500g于50mL石英管中，加入5mL硝酸（HNO3）和2mL過氧化氫（H2O2），輕輕搖勻，浸泡1h，蓋緊消解管的蓋子后放入微波消解器中。由于食品用紙容器常涂有蠟質或是聚乙烯塑料膜，故消解時最終溫度要稍高，且維持時間較長，以便能充分消解樣品，微波消解程序見表1。消解完畢后，取出冷卻，開罐，驅除樣品中多余的氮氧化物，自然冷卻至室溫后，用二次水稀釋定容至10mL比色管中，搖勻待測，同時做空白實驗。

表1 微波消解程序

2 結果與討論

2.1 消解體系的選擇

本實驗比較了5mL HNO3＋1mL H2O2、8mL HNO3＋1mL H2O2、5mL HNO3＋2mL H2O2和8mL HNO3＋1mL H2O2四種消解體系。結果表明，采用5mL HNO3＋1mL H2O2體系，樣品消解不完全，選用5mL HNO3＋2mL H2O2、8mL HNO3＋1mL H2O2和8mL HNO3＋2mL H2O2體系時消解完全，溶液澄清。為使影響消解液空白、測試穩(wěn)定性及酸對錐的腐蝕降到最低，在樣品消解完全的基礎上，盡量減少酸用量，以5mL HNO3＋2mL H2O2的消解體系最佳。

2.2 線性關系及方法檢出限

根據(jù)不同元素的靈敏度，配制多元素混合標準曲線，各元素在0.5～100ug／L范圍內線性關系良好，相關系數(shù)（R2）均大于0.999。不同元素的線性范圍、檢出限和定量限見表2。

表2 15種元素的線性范圍、檢出限和定量限

2.3 回收率和精密度

以紙杯為試樣，分別添加定量限水平，按照本研究方法進行測定，每個水平單獨測定10次，回收率及精密度實驗結果詳見表3。從表3可以明顯看出，本方法測定的15種元素的相對標準偏差均低于5%，具有良好的精密度（以RSD%表示），且回收率均大于80%。

表3 15種元素的回收率和精密度（n＝11）

2.4 樣品分析

選取不同品牌的紙杯和紙餐盒樣品各5種，按照上述條件測定其元素含量，每種樣品平行測定三次，以算術平均值作為實測結果見表4。結果表明各試樣均符合限量要求，但是金屬含量參差不齊，可能與材質、涂層和印刷油墨有關。

3 結論

本文采用微波消解聯(lián)合電感耦合等離子體質譜法對食品用紙容器中15種元素的測定進行了測定。該方法具有檢出限較低、靈敏度高等特點，并且操作簡便、污染小，對樣品檢測定性確證方面具有的較高的實用價值和良好推廣前景。

表4 樣品分析結果（mg／kg）

［1］ 宋歡，王天嬌，李波，等.紙質食品包裝材料中化學物分析檢測技術研究進展［J］.食品科學，2009，30（17）：339－344.

［2］ 蘇淑壇，衛(wèi)佳歡，蔣小良.，等.微波消解－石墨爐原子吸收光譜法測定紙質食品包裝材料中的痕量鎘［J］.化學分析計量，2013，2（2）：31－34.

［3］ Lamberty A，van Borm W，Quevauviller P，F(xiàn)resen iusJ.The EU network on trace element speciation in full swing A nal，Chem，2001，370：811.

［4］ US－EPA.Perfluorooctyl sulfonates.proposed significant mew use rule，40CFR Part 721［EB／OL］.US Federal Register，Vol 67，No 47，Monday 11March 2002.［2002－03－11］.＼https：／／www.federalregister.gov／articles／2002／03／11／02－5746／perfluoroalkyl－sulfonates－significant－new－use－rule.

［5］ 劉曙，羅夢竹，金櫻華，等.微波消解－化學蒸氣發(fā)生－原子熒光光譜法同時測定鐵礦石中的痕量砷和汞［J］.巖礦測試，2012，31（6）：456－462.

［6］ 鄧小文，衛(wèi)佳歡，蔣小良，等.微波消解－石墨爐原子吸收光譜法測定皮革制品及紡織品中痕量鎘［J］.西部皮革，2013，35（8）：29－33.

［7］ 夏春，高柱，臧愛香.微波消解－電感耦合等離子體質譜法（ICP－MS）測定蜂蜜中多種元素［J］.現(xiàn)代農業(yè)科技，2013，2：278－279.

［8］ 蘇淑壇，衛(wèi)佳歡，蔣小良，等.微波消解－石墨爐原子吸收光譜法測定紙質食品包裝材料中的痕量鎘［J］.化學分析計量，2013，22（2）：31－34.