微波消解-ICP-MS同時(shí)分析金線蓮中的鉛、鎘、鉻、砷和稀土元素*

黃立漳

(漳州市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，福建　漳州　363000)

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微波消解-ICP-MS同時(shí)分析金線蓮中的鉛、鎘、鉻、砷和稀土元素*

黃立漳

(漳州市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，福建漳州363000)

金線蓮是目前食材、藥材市場(chǎng)的重要產(chǎn)品，但其重金屬元素殘留的標(biāo)準(zhǔn)仍未完善。本文研究了快速、準(zhǔn)確分析金線蓮中重金屬污染物含量的方法。采用微波消解方法對(duì)金線蓮進(jìn)行前處理，樣液經(jīng)過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)同時(shí)分析鉛、鎘、鉻、砷和稀土元素的含量，本方法各元素的檢出限在0.01～0.06μg/L之間，各個(gè)元素的加標(biāo)回收率在90%～103%之間。該研究為金線蓮產(chǎn)品的質(zhì)量控制，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)建立提供了參考。

微波消解；ICP-MS；金線蓮；稀土元素

金線蓮(Anoectochilusroxburghii)是我國(guó)閩粵浙贛臺(tái)各省以及東南亞民間的傳統(tǒng)藥材，價(jià)格不菲，對(duì)于治療腎炎、膀胱炎、關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕、糖尿病、高血脂等疾病具有顯著療效,金線蓮全草水煎液也被藥效學(xué)證明具有顯著的降血糖效果[1-3]。福建省、臺(tái)灣省是我國(guó)金線蓮的主要分布區(qū)域。近年來(lái)隨著營(yíng)養(yǎng)成分科學(xué)研究成果的不斷報(bào)道及推廣，金線蓮的消費(fèi)量呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其消費(fèi)區(qū)域也逐漸擴(kuò)展到全國(guó)各地，因此對(duì)于金線蓮產(chǎn)品質(zhì)量的控制，特別是重金屬污染物的控制也日益成為關(guān)注的焦點(diǎn)。金線蓮的主產(chǎn)地福建省是我國(guó)土壤中稀土元素含量較高的省份，該領(lǐng)域的植物中稀土含量較高，因此分析金線蓮中稀土含量對(duì)于控制金線蓮品質(zhì)具有重要意義。

微波消解技術(shù)利用了極性分子在微波場(chǎng)中高速震蕩，劇烈碰撞的原理，使樣品與消解液劇烈反應(yīng)，縮短了前處理時(shí)間，節(jié)約了試劑用量，降低了試劑污染和背景干擾，是目前主流的元素分析前處理技術(shù)[4-5]。電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)興起于20世紀(jì)80年代，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今ICP-MS已經(jīng)是元素分析領(lǐng)域的最重要分析儀器和分析方法[6-8]，近年來(lái)也建立了一系列基于ICP-MS的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法，如GB5009.94-2012，GB5009.11-2014等。因此微波消解結(jié)合ICP-MS技術(shù)，是如今最便捷、精密度最高、分析效率最優(yōu)秀的元素分析方法。

本文采用微波消解-ICP-MS技術(shù)同時(shí)分析金線蓮樣品中的鉛、鎘、鉻、汞和稀土元素，建立了快速、準(zhǔn)確檢測(cè)金線蓮樣品中重金屬污染物含量的方法。

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1試劑與儀器

試劑：濃硝酸，優(yōu)級(jí)純，默克；17種稀土元素混合溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(含Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Th)，GBW(E)082428，10.0mg/kg，鉛元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW(E)081652，1000μg/mL；鎘元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GBW(E)080279，1000μg/mL；鉻元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW08614，1000μg/mL；砷元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，GBW08611，1000μg/mL。

儀器：微波消解儀：Multiwave3000型，奧地利安東帕公司；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)：ThermofisherXⅡ，美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司。

供試樣品為市售的干制金線蓮樣品。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品前處理

金線蓮樣品由高速粉碎機(jī)制備為均勻的粉末樣品。在聚四氟乙烯的微波消解管中準(zhǔn)確稱取0.4g(精確至0.0001g)的金線蓮粉末樣品，加入6mL濃硝酸，蓋上密封蓋，將消解管安置于微波消解儀中，按設(shè)定的微波消解程序(表1)進(jìn)行消解；消解結(jié)束后，將消解管置于電加熱套上趕酸，待中黃色煙霧去除，消解液蒸發(fā)至剩余3mL左右后，停止加熱，冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中，用少量超純水洗滌消解管，合并洗滌液于容量瓶中，定容搖勻，待測(cè)。

表1　微波消解工作程序Table 1　Procedure of microwave digestion

1.2.2ICP-MS工作條件

ICP-MS主要工作參數(shù)：射頻功率1200W；射頻匹配2.0V；霧化室溫度：2 ℃；等離子氣體、載氣及輔助氣體：氬氣。各元素質(zhì)譜參數(shù)：鈧(45Sc)、釔(89Y)、鑭(139La)、鈰(140Ce)、鐠(141Pr)、釹(146Nd)、釤(147Sm)、銪(153Eu)、釓(157Gd)、鋱(159Tb)、鏑(163Dy)、鈥(165Ho)、鉺(166Er)、銩(169Tm)、鐿(172Yb)、镥(175Lu)，鉛(207Pb)、鎘(112Cd)、鉻(52Cr)、砷(75As)。

砷、銪的干擾校正方程：

75As=75As-77M(3.127)+82M(2.733)-83M(2.757)

151Eu=151M-[(Ba(135)O)/Ba(135)]×135M

1.2.3標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

配置混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別移取1.00mL的稀土混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液、鉛、鎘、鉻、砷元素標(biāo)準(zhǔn)溶液于100mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度后搖勻，逐級(jí)稀釋為0.5，2.0，10.0，20.0，50.0μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，以2%硝酸溶液作為標(biāo)準(zhǔn)空白，在優(yōu)化的ICP-MS條件下，分別采集標(biāo)準(zhǔn)空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的ICP-MS響應(yīng)值，繪制標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線。

1.2.4樣品檢測(cè)分析

將金線蓮粉末樣品分為兩份，一份按照1.2.1的方法進(jìn)行前處理后按1.2.2的儀器條件進(jìn)行測(cè)定十六種稀土元素及鉛、鎘、鉻、砷的含量，另一份分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5檢出限

在聚四氟乙烯消解管中加入6mL硝酸進(jìn)行空管消解，按1.2.1的步驟進(jìn)行處理，定容后的溶液即為試劑空白。在1.2.2的儀器條件在連續(xù)測(cè)量11次試劑空白，則這11次數(shù)據(jù)的3倍標(biāo)準(zhǔn)差(3σ)在1.2.3所得標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線中所對(duì)應(yīng)的濃度即為該元素的方法檢出限。

1.2.6回收率

回收率實(shí)驗(yàn)以市售金線蓮干制品樣品為本底，按以下步驟進(jìn)行：在聚四氟乙烯消解管中稱取0.3g金線蓮樣品，加入1mL混合元素標(biāo)液(含有鉛、鎘、鉻、砷及十六種稀土元素各100ng，)，按1.2.1加入6mL硝酸以下步驟進(jìn)行前處理并經(jīng)過(guò)ICP-MS進(jìn)行分析檢測(cè)。

2　結(jié)果與討論

2.1方法比對(duì)

采用本文方法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)方法對(duì)同一實(shí)際樣品進(jìn)行分析檢測(cè)，結(jié)果如表2所示，在選取的20種元素比較中，檢驗(yàn)結(jié)果的誤差在10%以內(nèi)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，這說(shuō)明本文方法可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)要求。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這20中元素共引用5份檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，樣品經(jīng)前處理后分別使用ICP-MS和原子吸收光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，步驟繁瑣，檢驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，樣品消耗量大；本方法可以通過(guò)一次前處理步驟和一次進(jìn)樣分析，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)于20種元素的同時(shí)檢驗(yàn)，具有快速、準(zhǔn)確、節(jié)約樣品的優(yōu)點(diǎn)。

表2　國(guó)標(biāo)方法與本文方法在實(shí)際樣品中的檢測(cè)比對(duì)Table 2　Comparison of National Standard methods with new method

2.2檢出限與回收率

本方法中各個(gè)元素的檢出限與回收率見(jiàn)表3。從表3可知，各元素的檢出限在0.01～0.06μg/L之間，各個(gè)元素的加標(biāo)回收率在90%～103%之間，說(shuō)明本文方法對(duì)于金線蓮樣品中的稀土及鉛、鎘、鉻、砷的檢測(cè)分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。前處理采用的安東帕微波消解儀為耐高壓密閉消解系統(tǒng)，不存在泄壓過(guò)程，避免了沸點(diǎn)較低的元素，如砷元素在高溫高壓環(huán)境下由于泄壓而造成的損失，因此各元素具有較高的回收率。該方法除了砷元素外的19種元素，質(zhì)譜干擾小，因此都具備了較好的檢出限。砷元素的質(zhì)量數(shù)75，可能由于氯原子質(zhì)量數(shù)35.5)和氬原子(40)結(jié)合的復(fù)合離子帶來(lái)質(zhì)譜干擾，因此需要用方程校正，回收率實(shí)驗(yàn)表明，校正結(jié)果滿意。

表3　回收率與檢出限Table 3　Recovery and detection limit

3　結(jié)　論

本文以微波消解前處理，ICP-MS作為檢測(cè)手段，建立了對(duì)金線蓮樣品中16種稀土元素及鉛、鉻、鎘、砷的同時(shí)測(cè)定方法，避免了多次樣品前處理及多次上機(jī)分析過(guò)程，該方法檢測(cè)結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法結(jié)果一致，回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)良，對(duì)于食品藥品監(jiān)管機(jī)構(gòu)建立金線蓮中重金屬污染元素含量的檢測(cè)提供了可行的日常檢驗(yàn)方法。

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Determination of Lead, Cadmium, Chromium, Arsenic and Rare EarthsinAnoectochilusroxburghiibyMicrowaveDigestion-ICP-MS*

HUANG Li-zhang

(Zhangzhou Product Quality Supervision and Inspection Institute, Fujiang Zhangzhou 363000, China)

Anoectochilusroxburghiiisanimportantfoodmaterialaswellasmedicinalmaterial,butthestandardofheavymetalresidueaboutitneedsimprovement.Establishmentofthesamplesusingmicrowavedigestioninductivelycoupledplasmamassspectrometry(ICP-MS)methodforsimultaneousdeterminationoflead,cadmium,chromium,arsenicandrareearthelementsinAnoectochilusroxburghii,withthestandardrecoverymethodforevaluatingthemethodaccuracy,anddeterminationofthedetectionlimit.ThisresearchcouldbeusedinthequalitycontrolofAnoectochilusroxburghiiproduct,anditwillbeareferenceforestablishingthestandard.

micromavedigestion;ICP-MS;Anoectochilusroxburghii;rareearths

福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目(FJQI2012031)。

黃立漳(1983-)，男，工程師，主要從食品檢驗(yàn)工作。

O657

A

1001-9677(2016)013-0110-03