保健食品中鉛、砷、汞污染物測定的準(zhǔn)確性和長期穩(wěn)定性的研究

周利平，曾三平，林海，潘小紅*

（1.湖南省科技交流交易中心，長沙410001；2湖南省藥品檢驗研究院，湖南 長沙 410001）

保健食品中鉛、砷、汞污染物測定的準(zhǔn)確性和長期穩(wěn)定性的研究

周利平1，曾三平2，林海2，潘小紅*2

（1.湖南省科技交流交易中心，長沙410001；2湖南省藥品檢驗研究院，湖南 長沙 410001）

資金資助：湖南省自然科學(xué)基金(項目編號：2016JJ6079)

目的 研究保健食品中鉛、砷、汞污染物測定的準(zhǔn)確性和長期穩(wěn)定性。方法 通過收集本實驗室5年來累積的保健食品中鉛、砷、汞測定的原始數(shù)據(jù)，對標(biāo)準(zhǔn)空白、樣品加標(biāo)回收率做質(zhì)量控制圖的數(shù)理統(tǒng)計，比較了標(biāo)準(zhǔn)溶液特定濃度吸收值的變化，并對生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（與標(biāo)準(zhǔn)值比較）進(jìn)行分析。結(jié)果 質(zhì)量控制圖未有能查明原因的檢驗引起的異常情況，石墨管的老化程度、環(huán)境溫度的穩(wěn)定性是影響標(biāo)準(zhǔn)溶液特定濃度吸收值變化的最主要因素，生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%均在6.5%以內(nèi)（與標(biāo)準(zhǔn)值比較）。 結(jié)論 本實驗室建立的以微波消解為前處理方法，生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為隨行標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，樣品基質(zhì)加標(biāo)回收率為質(zhì)控指標(biāo)的保健食品中鉛、砷、汞測定方法具有非常好的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性。

質(zhì)量控制圖；保健食品；鉛；砷；汞

《GB 16740-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 保健食品》對污染物鉛、總砷、總汞均有嚴(yán)格的限量要求[1]，然目前對保健食品中鉛、砷、汞檢測的內(nèi)部質(zhì)量控制及穩(wěn)定性研究的報道較少。

內(nèi)部質(zhì)量控制是實驗室通過對樣品進(jìn)入實驗室后至報出分析數(shù)據(jù)全過程的質(zhì)量管理[2]，質(zhì)量控制圖又稱質(zhì)量管理圖，是帶有質(zhì)控界限的，用來研究分析過程中是否穩(wěn)定狀態(tài)的一種圖表[3]。保健食品中鉛、砷、汞最主要的檢測手段為原子吸收分光光度法和原子熒光分光光度法[4-6]，作為測定微量元素精密的儀器分析方法，影響因素很多，包括設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境條件以及分析操作等，既有系統(tǒng)誤差，也有人為操作誤差，儀器運行狀態(tài)、操作規(guī)范、測定環(huán)境以及試劑的影響，都會使分析結(jié)果產(chǎn)生偏差[7]，其質(zhì)量控制及長期穩(wěn)定性是一個復(fù)雜的過程。

本研究借助5年來積累的原子吸收分光光度法測定保健食品中鉛及原子熒光光度法測定總砷、總汞的分析數(shù)據(jù)，通過繪制標(biāo)準(zhǔn)空白的質(zhì)量控制圖（X均-S標(biāo)），鉛、砷、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液特定濃度的吸收值（鉛為50ng/ml，砷、汞均為4ng/ml），樣品基質(zhì)加標(biāo)回收率的質(zhì)量控制圖（X均-S標(biāo)）及生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值與標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)果比較，對本實驗室建立以微波消解為前處理方法，生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-茶樹葉、生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-菠菜為隨行標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，樣品基質(zhì)加標(biāo)回收率為質(zhì)控的保健食品中鉛、砷、汞測定方法的準(zhǔn)確性及長期穩(wěn)定性進(jìn)行一個全面系統(tǒng)的評價。

1、儀器與試劑

1.1 儀器與試劑

800石墨爐原子吸收分光光度計（美國PE）；AFS-9130雙道原子熒光分光光度計（北京吉天）；Mars5型微波消解儀 (美國CEM)；BHW-09C Heating電子控溫加熱板(中國博通)；Milli-Q Advantage A10超純水機(jī)（美國Millipore）；XS204型天平( 瑞士Mettle Toledo)。

硝酸(德國Merck)；30%過氧化氫(國藥集團(tuán)G.R)。鉛單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（批號：GBW08619，濃度：1000μg/ml，來源：中國計量科學(xué)研究院）；汞單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（批號：GBW08617，濃度：1000μg/ml，來源：中國計量科學(xué)研究院）；砷單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（批號：GBW08617，濃度：1000μg/ml，來源：中國計量科學(xué)研究院）；茶樹葉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（批號：GBW08513，來源：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心）；菠菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（批號：GBW10015(GSB-6)，來源：中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所）。

本試驗用水均為一級超純水，其余試劑均為分析純。

2、實驗方法

2.1 儀器條件

鉛的測定：波長283.3nm，進(jìn)樣量20μL，其余條件見表1。

砷、汞的測定：進(jìn)樣量20μL，其中砷測定電流為60mA、負(fù)高壓為300V；汞測定電流為30mA，負(fù)高壓為280V；載氣流量均為400ml/min，屏蔽氣流量均為800ml/min。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

50ng/ml鉛、砷、汞標(biāo)準(zhǔn)使用液：精密量取1.00ml各單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分別至100ml容量瓶中，鉛用2%硝酸、砷用水、汞用重鉻酸鉀－硝酸溶液（0.05%-5%）稀釋至刻度，搖勻后各精密量取0.5ml，分別至100ml容量瓶中，參照上述步驟稀釋至刻度，搖勻即得。

4ng/ml砷、汞標(biāo)準(zhǔn)使用液：各精密量取0.80ml砷、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（50ng/ml），至10ml容量瓶中，其中砷加入5ml10%硫酸，1ml5.0%硫脲溶液，用水稀釋至刻度，汞用重鉻酸鉀－硝酸溶液（0.05%-5%）稀釋至刻度，搖勻，即得。

2.3 樣品溶液的制備

精密稱取保健食品樣品0.5g（含甘油類樣品為0.3g），至聚四乙烯消解罐內(nèi)，加7ml硝酸，輕振搖混勻，蓋內(nèi)蓋，浸泡過夜，加2ml過氧化氫溶液，搖勻，蓋上消解管蓋，置微波消解爐內(nèi)進(jìn)行消解，消解完畢，置電熱板上，115℃揮盡硝酸蒸汽，用超純水轉(zhuǎn)移至25 ml容量瓶中并定容，勻，同時做試劑空白，此為樣品溶液，用于鉛、汞的測定，精密取樣品溶液(2ml至10ml容量瓶中，加5ml10%硫酸，1ml5.0%硫脲溶液，加水至刻度，搖勻，此為樣品溶液用于砷的測定，微波消解程序見表2。

2.4 基質(zhì)加標(biāo)樣品（回收樣品）的制備

精密稱取保健食品0.25g（含甘油類樣品為0.15g），精密加入0.125ml鉛、砷、汞混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（鉛為10μg/ml，砷為2μg/ml，汞為0.2μg/ml），與樣品同時同樣處理。

2.5 生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備

精密稱取生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-菠菜、茶樹葉各0.5g，與樣品同時同樣處理。

3、數(shù)據(jù)收集與整理

3.1 數(shù)據(jù)收集

以本實驗室2011-2016年保健食品中鉛、砷、汞測定的原始數(shù)據(jù)為依據(jù)，考慮5年來測定的數(shù)據(jù)較多，且采用過多種生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，本研究以每月為間隔，隨機(jī)選取60組測定數(shù)據(jù)中標(biāo)準(zhǔn)空白，鉛、砷、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液特定濃度的吸收值、樣品基質(zhì)加標(biāo)（回收率）及各30組數(shù)據(jù)的生物成成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-茶樹葉、菠菜的測定結(jié)果。

3.2 質(zhì)量控制圖數(shù)據(jù)整理

分別計算60組數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值(X均) 和標(biāo)準(zhǔn)偏差(S標(biāo)) ，然后在平均值上引一條直線作為中心線(CL)；上控制限(UCL)和下控制限(LCL)分別設(shè)在平均值的上、下兩邊(X±3S標(biāo)) 處；上警告限(UWL)和下警告限(LWL) 分別設(shè)在平均值的上、下兩邊(X±2S標(biāo)) 處；上輔助線和下輔助線分別設(shè)在平均值的上、下兩邊(X±S標(biāo)) 處。

4、結(jié)果與分析

4.1 標(biāo)準(zhǔn)空白值質(zhì)量控制圖

在痕量分析中，空白值的大小及其波動性對分析檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度和方法的檢測限都起著決定性的作用，空白值質(zhì)量控制圖可讓分析人員及時了解實驗室污染對測定結(jié)果的影響，如純水中雜質(zhì)、試劑純度不夠、被玷污活交叉污染等[8]。原子吸收及原子熒光光度分析中，均需要扣除分析空白，因此，需要盡可能地將空白減少至可以忽略不計程度(即最低程度)，本試驗以標(biāo)準(zhǔn)空白做（X均-S標(biāo)）質(zhì)量控制圖，見圖1。

所有數(shù)據(jù)中，鉛空白吸收值在0.0013～0.0063之間，砷空白吸收值53～98之間，汞空白吸收值在240～402之間，其中，鉛空白吸收值非常低，砷、汞空白吸收值均能符合該公司儀器的推薦要求（砷空白推薦值要求≤100，汞空白推薦值≤400），表明本實驗室所用試劑純度、實驗用水及器皿均符合要求。

從圖1中可以看出，（1）所有點均未超出上下控制限，鉛空白值中無點超過上下境界限（UWL），砷、汞空白值中均有一點超過下境界限（UWL），其余各數(shù)據(jù)點均隨機(jī)排列，無連續(xù)3點以上在中心線一側(cè)連續(xù)遞增或遞減，該控制圖可以用于日常保健食品中鉛、砷、汞測定的空白值監(jiān)控[9]；（2）圖中砷、汞空白值控制圖中出現(xiàn)多個倒“V”現(xiàn)象，從選取數(shù)據(jù)的測定日期可以觀察到，冬天測定空白值均低于夏天測定空白值，推測溫度對采用原子熒光光度計測定砷、汞影響較大，本實驗室地處湖南長沙，冬夏溫差相差較大，在平常實驗過程中均有發(fā)現(xiàn)，甚至出現(xiàn)過因冰凍天氣實驗室溫度低，測定時儀器無熒光吸收值的現(xiàn)象，因此，建議原子熒光光度計儀器所處的環(huán)境盡可能恒溫，以保證實驗數(shù)據(jù)的有效性。

4.2 鉛、砷、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液特定濃度的吸收值

儀器設(shè)備狀態(tài)、分析操作及標(biāo)準(zhǔn)溶液等都會使分析結(jié)果產(chǎn)生偏差，本研究用5年來特定濃度的吸收值（鉛為50ng/ml、砷為4ng/ml、汞為4ng/ml）判定儀器設(shè)備狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)溶液等對結(jié)果的影響，結(jié)果見圖2。

從圖2中可以看出，50ng/ml鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收值在0.10～0.18之間，曲線基本在PE800原子吸收分光光度計推薦的值0.15左右，實驗過程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)結(jié)果偏差最主要的原因是石墨管新舊及老化程度，通常情況，新?lián)Q的石墨管靈敏度高于舊石墨管；4ng/ml砷、汞吸收值變化規(guī)律及峰形與As、Hg空白吸收值基本相似，推測環(huán)境測定溫度應(yīng)是影響吸收值的最大因素，這與平常實驗過程中的結(jié)論一致。

4.3 回收率質(zhì)量控制圖

鉛的回收率受控范圍為75.1%～113.7%，砷的回收率受控范圍為67.7%～113.0%，汞的回收率受控范圍為65.5%～111.9%，質(zhì)量控制圖見圖3。

從圖3中可以看出，沒有出現(xiàn)以下8種《GB/T4091-2001常規(guī)控制圖》可查明原因的檢驗引起的異常質(zhì)量控制圖[10]：（1）三張質(zhì)量控制圖有1點超出上下控制限；（2）連續(xù)9點落在中心線同一側(cè)；（3）連續(xù)6點同時遞增或遞減；（4）連續(xù)14點中相鄰點交替上下；（5）連續(xù)3點中有2點落在中心線同一側(cè)的上警戒線以外；（6）連續(xù)5點鐘有4點落在中心線同一側(cè)的上輔助限以外；（7）連續(xù)15點落在中心線兩側(cè)的上下警戒線范圍內(nèi)；（8）連續(xù)8點落在中心線兩側(cè)且無一點在上下警戒線內(nèi)，表明此回收率質(zhì)量控制圖是有效的。

4.4 生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果分析

菠菜測定30次，鉛平均值為10.14mg/kg，砷為0.20mg/kg，汞為19.3μg/ kg；茶樹葉測定30次，鉛平均值為0.94mg/kg，砷為0.19mg/kg，汞為0.02mg/ kg；均在標(biāo)準(zhǔn)證書規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值±標(biāo)準(zhǔn)偏差限度范圍內(nèi)，RSD%均在6.5%以內(nèi)，說明長期以來，鉛、砷、汞測定的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性是好的。其中兩種生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)5年來各元素測定值的RSD均存在鉛〈砷〈汞，推測原子吸收分光光度法測定鉛的穩(wěn)定性優(yōu)于原子熒光光度計測定砷、汞，這于試驗過程中發(fā)現(xiàn)的規(guī)律一致，詳細(xì)結(jié)果見表3。

5、結(jié)論

通過對本實驗室5年來積累的原子吸收分光光度法測定保健食品中鉛及原子熒光光度法測定總砷、總汞數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)空白質(zhì)量控制圖，鉛、砷、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液特定濃度的吸收值，樣品加標(biāo)回收率及生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定值與標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)果比較分析，情況表明：本實驗室建立的以微波消解為前處理方法，生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-茶樹葉、生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)-菠菜為隨行標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，樣品基質(zhì)加標(biāo)回收率為質(zhì)控的保健食品中鉛、砷、汞測定方法具有非常好的準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性，為準(zhǔn)確檢測食品的質(zhì)量及確保食品安全提供了一種較好的檢驗方法。

［1］中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會. GB 16740-2014 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 保健食品[S],2015.

［2］全國認(rèn)證認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編. GB/ T 270404-2008.實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測[S],2009.

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［4］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T5009.12-2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測定[S],2010.

［5］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.11-2003食品中總砷及無機(jī)砷的測定[S],2003.

［6］中華人民共和國衛(wèi)生部.GB/T 5009.17-2003食品中總汞及有機(jī)汞的測定[S],2003.

［7］張華生,何春林. 石墨爐原子吸收法檢測質(zhì)量控制及影響因素探討[J]. 食品研究與開發(fā), 2011 32(5):119-122.

［8］田先清、張喜翠2,胡方芝.等.原子吸收法檢測重金屬元素的實驗室內(nèi)質(zhì)量控制研究進(jìn)展[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2014 26(2):160-163.

［9］羅素華.利用質(zhì)量控制圖進(jìn)行分析化學(xué)實驗數(shù)據(jù)的評價[J].銅業(yè)工程,2005 4::5-56,38.

［10］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB /T 4091-2001 idt ISO 8258:1991 常規(guī)控制[S],2001.

Study on the Accuracy and Long-term Stability of Determination of Lead ,Arsenic and Mercury in Health Foods

ZHOU Li-ping1,CENG San-Ping2 ,,LIN Hai2,PAN Xiao-Hong,＊2
(1.Hunan Science and Technology Exchange Centerl, Changsha 410001, China 2.Hunan Institute for Food and Drug Contro , Changsha 410001, China)

∶ Objective To study on the accuracy and long-term stability of determination of lead , arsenic and mercury in health foods. Methods By collecting the 5 years of Laboratory original data of the determination of lead, arsenic and mercury in health food ,the quality control charts of standard blank and the recoveries of standard addition were worked out using mathematical statistics,the changes of the absorption value of the specific concentration of the standard solution were compared,and the the relative standard deviation of the biological component ( Comparison with the standard values)were Being analyzed.Results There were no abnormal situations that can be identifying causes of the quality control charts.Aging degree of graphite tube and stability of ambient temperature were the most important factor that influences the absorption value of the standard solution . The relative standard deviation of the determination of the biological components of the standard substance RSD% were less than 6.5%( Comparison with the standard values).Conclusions With microwave digestion as pre-treatment, biological components analysis as the standard reference material and recoveries of standard addition as quality control,the method that determination of lead and arsenic and mercury in health foods by established by our laboratory has good accuracy and long-term stability.

∶ Quality control chart,Health Foods,Lead ,Arsenic,Mercury