牛奶中重金屬汞與砷檢測(cè)方法的改進(jìn)與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞

（北京市飼料監(jiān)察所）

牛奶中重金屬汞與砷檢測(cè)方法的改進(jìn)與探討

文/賈 濤 方 芳 鄭君杰 孫志偉 劉 鈞

（北京市飼料監(jiān)察所）

目前原子熒光、電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）檢測(cè)方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域，但是在實(shí)際檢測(cè)工作中仍存在不足之處。針對(duì)牛奶中重金屬汞與砷的檢測(cè)方法進(jìn)行了改進(jìn)，從基體改進(jìn)劑與標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍進(jìn)行討論，建議在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.17-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》中增加ICP-MS法，建議在GB 5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》第二法——?dú)浠锇l(fā)生原子熒光光譜法的前處理方法中增加微波消解法。

牛奶；汞；砷；檢測(cè)；改進(jìn)

乳制品安全受到國(guó)家與社會(huì)的廣泛關(guān)注，牛奶中重金屬含量是否超標(biāo)也越來(lái)越受到重視，目前原子吸收、原子熒光、ICP-MS檢測(cè)方法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在食品安全檢測(cè)領(lǐng)域，但在實(shí)際檢測(cè)工作中還有一些不太適宜之處，對(duì)于檢測(cè)體系與監(jiān)督管理體系的建設(shè)都是不利的。因此，本文結(jié)合食品安全指標(biāo)限量標(biāo)準(zhǔn)與食品中重金屬元素汞與砷的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并在具備充足的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)牛奶中重金屬元素汞與砷的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，改進(jìn)后的檢測(cè)方法能夠結(jié)合實(shí)際工作需求更為準(zhǔn)確有效地測(cè)定牛奶中重金屬汞與砷元素的含量。

1 試驗(yàn)方法

1.1 方法原理

1.1.1 汞元素

（1）原子熒光法

樣品經(jīng)酸加熱消解后，其中的汞被酸性介質(zhì)硼氫化鈉還原成原子態(tài)汞，同載氣（氬氣）帶入原子化器中，在汞空心陰極燈照射下，基態(tài)汞原子被激發(fā)至高能態(tài)，再由高能態(tài)回到基態(tài)時(shí)，發(fā)射出特定波長(zhǎng)的熒光，其熒光強(qiáng)度與汞含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液比較定量。

（2） ICP-MS法

樣品經(jīng)微波消解后，溶液經(jīng)霧化由載氣（高純氬氣）送入ICPMS炬管中，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、解離、原子化和離子化等過(guò)程，轉(zhuǎn)化為帶電荷的離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行分離。對(duì)于一定的質(zhì)荷比，質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度與進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子數(shù)成正比，即樣品濃度與質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度成正比。通過(guò)測(cè)量質(zhì)譜的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)樣品溶液中的汞元素進(jìn)行測(cè)定。

1.1.2 砷元素

以原子熒光法測(cè)定砷：樣品經(jīng)微波消解后，加入硫脲使五價(jià)砷預(yù)還原為三價(jià)砷，再加入硼氫化鈉使其還原成砷化氫，由載氣（氬氣）載入石英原子化器中分解為原子態(tài)砷，在高強(qiáng)度砷空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強(qiáng)度在固定條件下與被測(cè)溶液中的砷濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

1.2 試驗(yàn)試劑

本試驗(yàn)所有用水均符合GB/ T6682-2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》中規(guī)定的一級(jí)水要求。硝酸（光譜純）；過(guò)氧化氫（光譜純）；硼氫化鈉（優(yōu)級(jí)純）；硫脲（優(yōu)級(jí)純）；抗壞血酸（優(yōu)級(jí)純）。

1.2.1 汞標(biāo)準(zhǔn)溶液

汞標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1 000 μg/mL）：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供。

汞標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液：分多步逐級(jí)稀釋，準(zhǔn)確移取1 000 μg/mL汞標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于10 μg/mL；準(zhǔn)確移取10 μg/mL鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于100 ng/mL；準(zhǔn)確移取100 ng/mL鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于10 ng/mL。準(zhǔn)確移取10 ng/mL汞標(biāo)液0、0.1、0.5、1、5、10 mL，置于100 mL容量瓶中，以原子熒光法檢測(cè)時(shí)用10%的硝酸溶液分別定容，以ICP-MS檢測(cè)時(shí)用3%的硝酸溶液定容，此標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為0、0.01、0.05、0.10、0.05、1.00 ng/mL。

1.2.2 砷測(cè)定試劑

砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1 000 μg/ mL）：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供。

砷標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液：分多步逐級(jí)稀釋，準(zhǔn)確移取1 000 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于10 μg/mL；準(zhǔn)確移取10 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，用一級(jí)水定容至100 mL容量瓶中，此溶液濃度相當(dāng)于100 ng/mL；準(zhǔn)確移取100 ng/mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 mL，分別置于100 mL容量瓶中，先加入硫脲溶液5.0 mL，再加入鹽酸溶液5.0 mL，用一級(jí)水分別定容，此標(biāo)準(zhǔn)系列濃度相當(dāng)于0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 ng/mL。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

電子天平（0.0001 g），微波消解儀（可控溫），趕酸儀，原子熒光分光光度計(jì)，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）。

2 分析步驟

2.1 汞元素分析

測(cè)汞元素時(shí)，為避免汞元素的揮發(fā)，一般不做趕酸處理，冷卻至室溫后直接定容至50 mL容量瓶中，此時(shí)樣品溶液中硝酸的最終濃度為10%，符合GB 5009.17-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》中標(biāo)準(zhǔn)曲線以10%的硝酸定容，樣品溶液與曲線溶液硝酸濃度相同。微波消解程序見(jiàn)表1。

2.2 砷元素分析

測(cè)砷元素時(shí)，同樣采用的是微波消解法，準(zhǔn)確稱取牛奶樣品2 g，置于55 mL的微波消解管中，加入硝酸5 mL，充分搖勻，加入雙氧水2 mL，再次充分搖勻，這時(shí)需要注意至少靜置4 h。升溫程序，采用4 步階梯升溫，第一步5 min升至100 ℃，保持10 min。第二步5 min，升至120 ℃，保持10 min。第三步5 min升溫至150 ℃，保持10 min。第四步5 min升溫至170 ℃，保持30 min。微波消解后樣品需要趕酸，溫度為120 ℃，約需2 h左右，最終以樣品溶液剩至2～3 mL為準(zhǔn)。用一級(jí)水定容至25 mL容量瓶中，上機(jī)測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制與選擇

3.1.1 汞元素

GB 5009.17-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》中規(guī)定，用第一法原子熒光光譜分析法測(cè)定牛奶中汞元素時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍為：0.0、0.2、0.5、1.0、2.0、2.5 ng/mL。但這個(gè)濃度范圍的曲線在實(shí)際檢測(cè)工作中并不實(shí)用，具體原因在于：GB 2762-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》中規(guī)定汞在牛奶中的安全限量值為0.01 mg/kg，所以對(duì)汞元素測(cè)定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍建議為：0、0.01、0.05、0.10、0.50、1.00 ng/mL。以汞元素在牛奶中的安全限量值為0.01 mg/kg計(jì)算，稱取2 g樣品定容至50 mL，其樣品溶液最終濃度為0.4 ng/mL，靠近曲線中間點(diǎn)。

3.1.2 砷元素

對(duì)于砷元素的測(cè)定，GB5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》中第二法——?dú)浠锇l(fā)生原子熒光光譜法，標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍為：0、4.0、10.0、20.0、60.0、120.0 ng/ mL，建議將砷元素曲線范圍改進(jìn)為：0、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0 ng/mL。砷在牛奶中的安全限量值為0.1 mg/kg，以稱取2 g樣品，定容至25 mL計(jì)算，其樣品溶液最終濃度為8 ng/mL，此時(shí)，樣品溶液濃度落在曲線中間位置，檢測(cè)效果也更為理想。

表1 微波消解程序

3.2 儀器參數(shù)的設(shè)置

3.2.1 原子熒光LC-AFS6500

原子化器高度10 mm，光斑中線，以1.0 ng/mL汞標(biāo)液調(diào)節(jié)IF值4 000～5 000；

燈電壓280 v，燈電流40 mA，讀數(shù)時(shí)間16 s，延遲時(shí)間1 s；

原子化器溫度800 ℃；

載氣流量400 mL/min，屏蔽氣流量900 mL/min。

3.2.2 ICP-MS

霧化器類型為自吸式，霧化器流速為0.4 mL/min，霧室溫度為2～3 ℃；

氬氣壓力為0.4 bar，冷卻管氬氣流量為14 mL/min，輔助管氬氣流量為0.7 mL/min；

真空泵：＜2 mbar；

等離子體：KED模式；

采樣錐：鎳銅合金；

質(zhì)譜調(diào)諧液：鋇、鉍、鈰、鈷、銦、鋰；

調(diào)諧液濃度：1.0 ng/mL；

校正：內(nèi)標(biāo)校正，內(nèi)標(biāo)元素為鉍、銦、鋰；

酸濃度：2%鹽酸。

4 經(jīng)驗(yàn)交流

4.1 汞元素為易揮發(fā)元素，不建議使用干灰化法，硼氫化鈉溶液濃度建議采用14 g/L，并需要溶解在堿性溶液中。

4.2 在使用原子熒光檢測(cè)時(shí)，空白試劑已經(jīng)在儀器檢測(cè)時(shí)自動(dòng)減除。

5 提出建議

5.1 汞元素

建議在GB 5009.17-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》增加ICP-MS法?，F(xiàn)在ICP-MS儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)的檢測(cè)領(lǐng)域，具有檢測(cè)靈敏度更高、檢出限更低、線性范圍更寬、檢測(cè)時(shí)間更短等優(yōu)點(diǎn)。汞元素測(cè)定時(shí)添加3 個(gè)濃度梯度，分別為0.01 mg/kg、0.03 mg/kg、0.10 mg/kg，以原子熒光法測(cè)得回收率范圍為68.0%～86.0%，以ICP-MS法測(cè)得回收率范圍為71.0%～91.0%，平均回收率約提高4.0%（表2、表3）。

表2 牛奶中汞原子熒光法回收率

表3 牛奶中汞ICP-MS法回收率

表4 牛奶中砷濕消化法回收率

表5 牛奶中砷微波消解法回收率

5.2 砷元素

建議在GB 5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》第二法——?dú)浠锇l(fā)生原子熒光光譜法的前處理方法中增加微波消解法。微波消解法具有用時(shí)短，一次處理多批次樣品，用酸量少，減少對(duì)環(huán)境的污染，樣品在處理階段幾乎沒(méi)有損失等優(yōu)點(diǎn)。先期做過(guò)兩種前處理方法的對(duì)比試驗(yàn)，砷元素測(cè)定時(shí)添加3 個(gè)濃度梯度，分別為0.04 mg/kg、0.10 mg/kg、0.25 mg/kg，以濕消化法測(cè)得回收率范圍為72.7%～84.3%，以微波消解法測(cè)得回收率范圍為78.7%～91.3%，回收率平均約提高5.0%（表4、表5）。C

2017-02-24）

賈濤（1981-），北京市飼料監(jiān)察所高級(jí)畜牧師，理化檢驗(yàn)室檢驗(yàn)員，質(zhì)量監(jiān)督員，從事飼料與生乳檢測(cè)、調(diào)研及質(zhì)量監(jiān)督工作。