ICP-OES測(cè)定多種元素的方法在乳品包裝風(fēng)險(xiǎn)管控中的應(yīng)用

王 興，鄧玉明，宋利君，張雅君，陳 琛

（內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010110）

食品包裝是食品不可分割的重要組成部分，被稱(chēng)作是“特殊食品添加劑”，因此食品包裝的安全不容忽視[1]。不同材質(zhì)的塑料包裝，在其粒子合成時(shí)需要加入某些催化劑，在成品加工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需求也會(huì)加入熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、增塑劑、無(wú)機(jī)填料、色母等添加劑[2-4]。這些催化劑、添加劑含有哪些成分，是否會(huì)帶入重金屬等有害元素不得而知。

目前，食品接觸塑料材料中元素的常用檢測(cè)方法有原子吸收光譜法、氫化物-原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等[5-7]。其中，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES） 具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、譜線(xiàn)選擇范圍廣、多元素可以同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)[8]，配合微波消解處理樣品可以同時(shí)分析樣品中含有的各種元素。

為了分析乳品包裝中含有何種元素，采用微波消解方法對(duì)3種乳品包裝材料進(jìn)行了前處理，確定了3種材質(zhì)的乳品包裝的最佳消解方法，并采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES） 同時(shí)測(cè)定33種元素的方法，對(duì)高密度聚乙烯（HDPE）、聚苯乙烯（PS）、對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET） 3種乳品包裝中進(jìn)行了所含元素含量的測(cè)定。最后根據(jù)文獻(xiàn)及產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、配方推測(cè)了元素的來(lái)源，為從材料分析角度監(jiān)控乳制品包裝材料的安全性提供了參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣品

HDPE瓶、PS片材、PET瓶。

1.2 材料與儀器

ICP-OES，Optima 8000，珀金埃爾默企業(yè)管理（上海）有限公司產(chǎn)品；XT-9912型微波消解儀，上海新拓分析儀器科技有限公司產(chǎn)品；MS204/02型天平（精確至0.000 1 g），梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品。

濃硝酸，優(yōu)級(jí)純，質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%～68%，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；硝酸溶液，2%（2+98），于400 mL水中加入20.0 mL硝酸，用水稀釋并定容至1 L。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，24種元素混標(biāo)（Al，As，B，Ba，Be，Bi，Ca，Cd，Co，Cr，Cu，F(xiàn)e，K，Li，Mg，Mn，Na，Ni，P，Pb，Se，Sr，V，Zn）、8 種元素混標(biāo) （Mo， Pd，Re，Sb，Si， Sn，Ti，W），美國(guó)SPEX CeriPrep公司提供；Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心提供。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

將混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液24種混標(biāo)（1 000 mg/L），取1 mL定容到10 mL容量瓶中，用2%硝酸溶液稀釋至刻度，質(zhì)量濃度為100 mg/L。將100 mg/L的24種混標(biāo)，100 mg/L的8種混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和分別取0，0.25，0.50，1.00，2.50，5.00 mL置于50 mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度，混勻。配置成質(zhì)量濃度為0，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。100 mg/L汞的單標(biāo)溶液取0，0.05，0.10，0.50，1.00 mL置于50 mL容量瓶中，用2%硝酸定容至刻度，混勻配置成0，0.1，0.2，1.0，2.0 mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.2 消解

取樣品0.1 g置于消解罐中，加入濃硝酸8 mL，在微波消解儀中爬升至230℃，保持1 800 s，具體升溫程序見(jiàn)表1。消解后的樣品轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，用2%稀釋液洗滌消解罐逐漸轉(zhuǎn)移至容量瓶，加稀釋液至刻度，搖勻，作為試驗(yàn)溶液。

微波消解升溫程序見(jiàn)表1。

表1 微波消解升溫程序

1.3.3 儀器測(cè)定條件

儀器測(cè)定條件見(jiàn)表2。

1.3.4 測(cè)試

采用進(jìn)樣儀進(jìn)樣，ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)。所有的玻璃容器及用到的器皿都需要用20%硝酸浸泡24 h以上，再用超純水沖洗2～3遍。保證器皿元素空白干凈，不污染樣品。

表2 儀器測(cè)定條件

2 結(jié)果與分析

2.1 消解條件的選擇

為了研究不同酸對(duì)樣品消解的消解效果，選用了HNO3，HNO3+HCl，HNO3+H2SO43種體系的消解用酸，并對(duì)消解溫度、消解時(shí)間進(jìn)行了研究，最終消解使得樣品澄清透明，以便最大程度地滿(mǎn)足不同材料所有元素的測(cè)試。

消解條件的選擇見(jiàn)表3。

表3 消解條件的選擇

2.2 測(cè)試結(jié)果

ICP-OES測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，樣品HDPE瓶中不含有鉛、汞、鎘、鉻這4種有害重金屬；含有金屬元素Al，Ba，Ca，K，Mn，Sr，Ti，Cu，Na，Zn，F(xiàn)e，Mg，Sn 和非金屬元素P，Si，B。根據(jù)HDPE的生產(chǎn)工藝、原料對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行分析，Al，Ti，Cu，Mg，F(xiàn)e，Sn可能來(lái)自粒子合成時(shí)的催化劑[9]；Ba，Ca可能來(lái)自碳酸鋇，碳酸鈣等填料；K，Zn，P，Na，Si，B可能來(lái)源于樣品中的潤(rùn)滑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑等加工助劑[10]，其余含量較小的元素可能來(lái)源于添加劑中的雜質(zhì)、副產(chǎn)物或外界污染。

樣品PS中不含有鉛、汞、鎘、鉻這4種有害重金屬；含有金屬元素 Al，Ba，Ca，K，Mn，Sr，Ti，Cu，Na，Zn，W，F(xiàn)e，Mg，Sn 和非金屬元素 P，Si，B。根據(jù)PS的加工工藝及原料對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行分析，Al，Cu，F(xiàn)e，Mg，Sn可能來(lái)自PS粒子合成時(shí)的催化劑[11-12]；Ca元素含量較大，說(shuō)明PS材料中含有較多的碳酸鈣填料；Ti可能來(lái)自于鈦白粉，Ba，K，P，Na，Zn，Si，B可能來(lái)自于樣品中的其他加工助劑，其余含量較小的元素可能來(lái)源于添加劑中的雜質(zhì)、副產(chǎn)物或外界污染。

表4 ICP-OES測(cè)試結(jié)果 /ppm

樣品PET中不含有鉛、汞、鎘、鉻這4種有害重金屬；含有金屬元素為Al，Ba，Ca，K，Mn，Sb，Ti，Cu，Na，Zn，Pd，Co，F(xiàn)e，Mg，Sn，非金屬元素Si，B。根據(jù)PET的加工工藝及原料對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行分析，Al，Mg，Ti，F(xiàn)e，Sb，Sn可能來(lái)自于 PET 粒子合成時(shí)的催化劑[13-14]；Co可能來(lái)自于紅藍(lán)度劑；Cu可能來(lái)自于著色劑，Ba，K，Na，Zn，Si，B可能來(lái)自于其他加工助劑；其余含量較小的元素可能來(lái)源于樣品中其他添加劑及外界污染。

3 結(jié)論

采用微波消解、ICP-OES方法對(duì)乳制品包裝材料進(jìn)行所含元素的分析，不僅可以對(duì)有害重金屬進(jìn)行監(jiān)控，還可以了解包裝材料所含的其他元素信息，進(jìn)而推斷包裝材料中元素的來(lái)源。在生產(chǎn)實(shí)踐中，將每批包裝的元素信息保存起來(lái)，與后期來(lái)樣結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，還有監(jiān)控包材配方穩(wěn)定性和質(zhì)量穩(wěn)定性的作用。

當(dāng)然僅憑元素信息來(lái)監(jiān)控包裝材料配方和質(zhì)量的穩(wěn)定性是不夠的，后續(xù)將開(kāi)展其他分析方法在剖析乳制品包裝成分中的應(yīng)用研究。采用不同方法協(xié)同作用，對(duì)乳品包裝進(jìn)行宏觀(guān)、微觀(guān)分析，進(jìn)行各檢出物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)和管控，從而確保乳制品包裝材料的安全性。