微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定貉肉中16種元素

曹秀梅， 楊趙偉， 閆玉杰， 趙雅楠， 武孝麗， 杜順豐*， 崔 晶， 王 瀅

（1.秦皇島市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗中心，河北秦皇島 066000；2.河北科技師范學院，河北秦皇島 066000）

貉子是我國重要的經(jīng)濟動物，河北省昌黎縣的地理位置和氣候條件適合貉子生長繁育，同時飼料資源豐富，養(yǎng)殖的烏蘇里貉體型較大，貉皮毛絨豐足、針毛細致。昌黎縣及周邊地區(qū)貉子養(yǎng)殖年保有量在1300萬只左右，打皮后可得貉肉和骨 2.6萬 ～3.9萬 t（張銳，2015），其營養(yǎng)價值豐富，可以作為貉肉罐頭、狗糧等的原料，開發(fā)利用的潛力較高，具有較高的經(jīng)濟價值（宋金昌等，2016；常秀云等，2015；袁玉超等，2005；李宏全等，1994）。皮用貉子在養(yǎng)殖過程中普遍使用銅（Cu）、鋅（Zn）、錳（Mn）等微量元素（楊趙偉等，2016），而微量元素對貉子影響的研究較少。本實驗建立微波消解聯(lián)合ICP-MS測定貉肉樣品中16種元素含量的方法，對皮用養(yǎng)殖貉肉中的元素進行測定，為貉肉的開發(fā)研究提供高效的方法和科學的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑 電感耦合等離子體質(zhì)譜，ICAP RQ，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；自動進樣器，ASX-560，TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIES；電子天平，CP 214，奧豪斯儀器（上海）有限公司；微波消解儀，WX-4000，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司；超聲波清洗器，SB-5200DT，寧波新芝生物科技股份有限公司；超純水系統(tǒng)，Synergy，Millipore。 硝酸（BV-Ⅲ，北京化學試劑研究所)，過氧化氫（AR，天津市科密歐化學試劑有限公司)， 調(diào)諧液（Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U，1.0 μg/L，賽默飛世爾科技（中國)有限公司），鈉、鎂、鉀、鈧、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、砷、硒、銀、金、鎘、銦、錫、汞、鉛、鉍單元素標準儲備液（1000μg/mL），國家有色金屬及電子材料分析測試中心。實驗中混合標準溶液由各單元素標準儲備液逐級稀釋而得，稀釋液為5%硝酸溶液。

1.2 樣品前處理方法 打皮期間選取健康烏蘇里貉胴體18只，采集腿部肌肉，均質(zhì)后放入塑料袋中，-20℃冷凍保存。

樣品解凍后準確稱取貉肉樣品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3.00 mL和過氧化氫1.00 mL，靜置過夜，混勻。用擴口器平整密封罐邊緣，防止泄露，正確放入一片安全膜，保證儀器及人員安全。密封消解罐，連接好溫度和壓力檢測器，開機預熱5 min，并且風扇運行正常，設置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℃以下時放出氣體，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。同時制備試樣的空白溶液。

1.3 結(jié)果計算和數(shù)據(jù)處理

貉肉中無機元素的含量采用下式計算：

式中：X為試樣中待測元素含量，mg/kg；ρ為試樣溶液中被測元素質(zhì)量濃度，μg/L；V為試樣消化液定容體積，mL；f為試樣稀釋倍數(shù)；m為試樣稱取質(zhì)量，g。

使用Excel 2013和SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，元素含量均以濕重mg/kg計。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理方法 樣品預處理是影響樣品分析結(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，它很好地解決了干灰化法和濕法消解等傳統(tǒng)預處理中存在的問題，具有速度快、試劑用量少、樣品不易被沾污、節(jié)約能源等優(yōu)點，可以有效的提高分析結(jié)果的準確度和精確度（周勇義等，2004）。本實驗使用微波消解作為貉肉樣品的預處理方法，0.5 g的貉肉樣品可以被3.00 mL硝酸與1.00 mL過氧化氫混合溶液消解完全，消解試劑的用量少，加入消解試劑后放置過夜，使樣品達到預消解的效果，避免在開始階段瞬間釋放大量氣體，出現(xiàn)壓力超過微波消解儀警戒值而溫度未達到預設值的現(xiàn)象。用擴口器平整密封罐邊緣，防止泄露造成損失。正確使用安全膜，保證消解過程正常進行，保障儀器設備和工作人員的安全。消解液沒有趕酸過程，不會出現(xiàn)高溫趕酸引起的損失。消解液經(jīng)超聲處理可以排出消解過程中產(chǎn)生的紅棕色氣體，用純水定容后得到的樣品消解溶液清澈透明，其硝酸含量與標準溶液的稀釋液相近，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型干擾和高鹽溶液引起的物理效應（游小燕等，2014）。本實驗使用調(diào)諧液優(yōu)化儀器條件的方法來降低質(zhì)譜干擾，在STD模式下經(jīng)過質(zhì)量校正和自動調(diào)諧，使得調(diào)諧液中7Li、59Co、115In、238U 的計數(shù)分別不低于 7.9×104cps、1.3×105cps、2.9×105cps、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）下運行30 min后，多原子離子產(chǎn)率指示值59Co/35Cl·16O為20，最終優(yōu)化得到的儀器條件見表1。本實驗采用在線內(nèi)標的方法監(jiān)測和校正基體效應，減少非質(zhì)譜干擾，23Na、24Mg、39K、55Mn、52Cr的內(nèi)標 為45Sc，59Co、60Ni、63Cu、66Zn、75As、77Se 的 內(nèi) 標 為72Ge，107Ag、111Cd、118Sn 的內(nèi)標為115In，202Hg、208Pb 的內(nèi)標為209Bi，內(nèi)標元素的質(zhì)量濃度均為50μg/L。標準溶液中含100μg/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。

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模式下運行30 min，儀器穩(wěn)定后，對各標準溶液進行測定，得到各元素線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)。取10次平行測定試劑空白溶液的結(jié)果及3次平行測定一定濃度各元素標準溶液的結(jié)果，按下式計算該方法的檢出限（王雪梅等，2017）。如表2所示，各元素在線性范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)良好，方法檢出限低。

方法檢出限/（μg/L）=3σ（S-B）C；

式中：σ為試劑空白的標準偏差；S為一定濃度各元素標準溶液的信號強度（CPS）；B為試劑空白的CPS；C為各元素標準溶液的濃度，μg/L。

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 μg/L

2.4 方法的準確度和精確度 同一樣品連續(xù)測定6次，計算此方法的相對標準偏差（RSD）；稱取貉肉樣品，加入測定元素相應的標準溶液，按照上述試驗方法進行加標回收實驗。如表3所示，加標回收率為91.4% ～102.8%，RSD均小于5%，準確度和精確度良好，該方法適用于貉肉中無機元素的分析。

2.5 貉肉中16種元素分析 按照本實驗的方法測定貉腿部肌肉中16種元素的含量，結(jié)果見表4。貉肉中Na、Mg、Cu的含量與羊肉相近，K、Zn 的含量略高于羊腿（楊月欣等，2002），Mn、Se的含量略低于羊肉，Cr的含量低于食品中Cr限量指標（中華人民共和國衛(wèi)生部，2017），Co、Ni、As、Ag、Cd、Sn、Pb、Hg 等元素均未檢出。 因此，皮用養(yǎng)殖的貉肉中營養(yǎng)元素含量與羊肉相近，具有較高的開發(fā)價值，存在健康風險的重金屬元素低于限量指標或未檢出，其不存在重金屬污染的威脅。

表3 方法的準確度和精確度

表4 貉肉中16種元素含量mg/kg

3 結(jié)論

本實驗采用微波消解技術(shù)處理貉肉樣品，前處理耗時短，消解效果良好。使用ICP-MS同時測定16中元素，采用自動調(diào)諧優(yōu)化儀器參數(shù)降低質(zhì)譜干擾，在線內(nèi)標減少非質(zhì)譜干擾，定量分析的方法檢出限低，準確度和精確度高，適用于測定貉肉中元素的含量。本實驗測定貉肉中營養(yǎng)元素含量與羊肉相近，具有較高的開發(fā)價值，存在健康風險的重金屬元素低于限量指標或未檢出，其不存在重金屬污染的危險。