微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定蟹味菇中12種微量元素

郭萬(wàn)加，楊趙偉，馬珊珊，武孝麗，杜順豐

0 引言

蟹味菇[Hypsizygus marmoreus（pk） Sing.]是北溫帶一種優(yōu)良的珍稀美味食用菌，其菌蓋表面白色至灰褐色，中央常有深色的大理石花紋，菌褶近白色，與菌柄圓彎生，密集至稍稀。蟹味菇形態(tài)美觀，肉質(zhì)脆嫩、口感頗佳，含多種生物活性成分[1]，可以進(jìn)行工廠化穩(wěn)定栽培[2]，具有被深加工的潛質(zhì)，在我國(guó)已大量栽培。利用先進(jìn)的電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)可以同時(shí)對(duì)食用菌中多種微量元素進(jìn)行分析[3]，試驗(yàn)擬建立微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定蟹味菇中的多種微量元素的方法，分析蟹味菇中微量元素的含量，為蟹味菇進(jìn)一步開發(fā)和利用提供有效的分析方法和科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

ICAP RQ型電感耦合等離子體質(zhì)譜，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司產(chǎn)品；ASX-560型自動(dòng)進(jìn)樣器，TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIES產(chǎn)品；CP214型電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；WX-4000型微波消解儀，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；SB-5200DT型超聲波清洗器，寧波新芝生物科技股份有限公司產(chǎn)品。

Synergy型超純水系統(tǒng)，Millipore公司提供；硝酸（BV-Ⅲ），北京化學(xué)試劑研究所提供；過(guò)氧化氫（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司提供；調(diào)諧液 （Ba，Bi，Ce，Co，In，Li，U，1.0 μg/L），賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司提供；鈧、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、砷、硒、金、鎘、銦、錫、汞、鉛、鉍單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1 000 μg/mL），國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心提供；試驗(yàn)中混合標(biāo)準(zhǔn)溶液由各單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋而得，稀釋液為5%硝酸溶液。

1.2 樣品前處理方法

蟹味菇由河北豐科生物科技股份有限公司提供，稱取均質(zhì)后的樣品0.5 g（精確到0.1 mg），將稱取的樣品置于消解罐內(nèi)，加入硝酸5.00 mL，靜置過(guò)夜，加入過(guò)氧化氫1.00 mL，密封消解罐，連接好溫度和壓力檢測(cè)器，開機(jī)預(yù)熱5 min并運(yùn)行正常，設(shè)置4階段的梯度升溫消解程序，程序如下：①溫度90℃，壓力10 atm，維持2 min；②溫度130℃，壓力15 atm，維持2 min；③溫度160℃，壓力25 atm，維持2 min；④溫度180℃，壓力30 atm，維持20 min。消解程序執(zhí)行結(jié)束后待消解罐溫度低于80℃放出氣體，用純水把消解罐蓋子上的液體沖洗到消解罐內(nèi)，將消解罐置于超聲波清洗器內(nèi)超聲處理5 min。用純水多次沖洗消解罐并定容于50 mL容量瓶中，即為試樣溶液，所得試樣溶液清澈透明。同時(shí)制備試樣的空白溶液。

1.3 結(jié)果計(jì)算和數(shù)據(jù)處理

蟹味菇中微量元素的含量采用下式計(jì)算：

式中：X——試樣中待測(cè)元素含量，mg/kg；

ρ——試樣溶液中被測(cè)元素質(zhì)量濃度，μg/L；

V——試樣消化液定容體積，mL；

f——試樣稀釋倍數(shù)；

m——試樣稱取質(zhì)量，g。

使用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，元素含量均以濕質(zhì)量mg/kg計(jì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法

樣品前處理效果是影響樣品分析結(jié)果的重要因素，微波消解技術(shù)是現(xiàn)代分析技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，很好地解決了干灰化法和濕法消解等傳統(tǒng)預(yù)處理中存在的時(shí)間長(zhǎng)、揮發(fā)性元素?fù)p失嚴(yán)重等問(wèn)題，可以有效提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度[4]。使用微波消解作為蟹味菇的前處理方法，硝酸的用量少、耗時(shí)短、人為干預(yù)少，有效保證試驗(yàn)員的安全。試驗(yàn)稱取0.5 g樣品，使用5.00 mL硝酸與1.00 mL過(guò)氧化氫混合溶液消解，樣品完全消解。消解液經(jīng)超聲處理可以排出消解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，不會(huì)造成揮發(fā)性元素的損失，定容后得到的樣品消解溶液清澈透明，總?cè)芙夤绦挝铮?%，適用于ICP-MS分析。

2.2 儀器工作條件的優(yōu)化和干擾校正

ICP-MS在定量分析時(shí)存在質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾，質(zhì)譜干擾包括多原子離子干擾、同量異位素干擾、難熔氧化物干擾和雙電荷離子干擾，非質(zhì)譜干擾包括抑制或增強(qiáng)型干擾和高鹽溶液引起的物理效應(yīng)[5]。試驗(yàn)使用調(diào)諧液優(yōu)化儀器條件的方法來(lái)降低質(zhì)譜干擾，在STD模式下經(jīng)過(guò)質(zhì)量校正和自動(dòng)調(diào)諧，使得調(diào)諧液中7Li，59Co，115In，238U的計(jì)數(shù)分別不低于 7.9×104，1.3×105，2.9×105，4.2×105cps，難熔氧化物產(chǎn)率的指示值140Ce·160/140Ce為1.7%，雙電荷產(chǎn)率的指示值137Ba++/137Ba為2.0%，ICP-MS在氦氣碰撞模式（KED） 下運(yùn)行30min后，多原子離子產(chǎn)率指示值59Co/35Cl·16O為20，最終優(yōu)化得到的儀器條件。試驗(yàn)采用在線內(nèi)標(biāo)的方法監(jiān)測(cè)和校正基體效應(yīng)，減少非質(zhì)譜干擾，55Mn，52Cr的內(nèi)標(biāo)為45Sc，59Co，60Ni，63Cu，66Zn，75As，77Se 的內(nèi)標(biāo)為72Ge，111Cd，118Sn的內(nèi)標(biāo)為115In，202Hg，208Pb的內(nèi)標(biāo)為209Bi，內(nèi)標(biāo)元素的質(zhì)量濃度均為50 μg/L。標(biāo)準(zhǔn)溶液中含100 μg/L的金元素作為汞元素的穩(wěn)定劑，以去除汞元素的記憶效應(yīng)。

ICP-MS工作條件見表1。

表1 ICP-MS工作條件

2.3 線性關(guān)系分析以及方法檢出限

按照儀器優(yōu)化后的工作條件在KED模式下運(yùn)行30 min，儀器穩(wěn)定后，對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，得到各元素線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)。取10次平行測(cè)定試劑空白溶液的結(jié)果和3次平行測(cè)定一定質(zhì)量濃度各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的結(jié)果，按下式計(jì)算該方法的檢出限[6]。各元素在線性范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)良好，方法檢出限低。

式中：σ——試劑空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差；

S——一定質(zhì)量濃度各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的信號(hào)強(qiáng)度 （CPS，Counts per second）；

B——試劑空白的CPS；

C——各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度，μg/L。

各元素線性范圍內(nèi)回歸方程、相關(guān)系數(shù)和方法檢出限見表2。

表2 各元素線性范圍內(nèi)回歸方程、相關(guān)系數(shù)和方法檢出限

2.4 方法的準(zhǔn)確度和精確度

同一樣品連續(xù)測(cè)定6次，計(jì)算此方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）；稱取蟹味菇樣品，加入測(cè)定元素相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述試驗(yàn)方法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)。

方法的準(zhǔn)確度和精確度見表3。

表3 方法的準(zhǔn)確度和精確度

由表3可知，加標(biāo)回收率在90.0%～110.0%，RSD均小于5%，準(zhǔn)確度和精確度良好，該方法適用于蟹味菇中微量元素的分析。

2.5 蟹味菇中微量元素分析

按照試驗(yàn)方法，對(duì)河北豐科生物科技股份有限公司提供提供的11份蟹味菇進(jìn)行13種微量元素的測(cè)定。

蟹味菇中微量元素含量見表4。

表4 蟹味菇中微量元素含量 /mg·kg-1

由表4可知，蟹味菇中Cu，Zn，Mn，Se等微量元素含量豐富，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；Pb，Cd，Hg，As等微量元素的含量低于我國(guó)食品中污染物限量要求[7]；Co，Ni，Sn等微量元素的含量很低，表明河北豐科生物科技股份有限公司的環(huán)境控制嚴(yán)格，蟹味菇對(duì)Pb，Cd，Hg，As，Co，Ni，Sn等微量元素?zé)o明顯的富集能力[8]，食用安全。

3 結(jié)論

使用微波消解作為蟹味菇的前處理方法，硝酸的用量少、耗時(shí)短、人為干預(yù)少，有效保證試驗(yàn)員的安全。ICP-MS測(cè)量時(shí)使用了KED模式和在線內(nèi)標(biāo)，對(duì)方法檢出限、準(zhǔn)確度、精確度的考查結(jié)果顯示，該方法前處理得當(dāng)，檢出限低，準(zhǔn)確度和精確度高，適用于測(cè)定蟹味菇中微量元素的含量。

試驗(yàn)測(cè)定蟹味菇中13中微量元素的含量，結(jié)果顯示蟹味菇中Cu，Zn，Mn，Se等微量元素含量豐富，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；Pb，Cd，Hg，As等微量元素的含量低于我國(guó)食品中污染物限量要求；Co，Ni，Sn等微量元素的含量很低，蟹味菇食用安全。綜上，蟹味菇是一種營(yíng)養(yǎng)豐富，安全健康的食材。