旋渦提取-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法快速測定橄欖油中9種金屬元素

倪張林 喻晴 屈明華 湯富彬

摘?要?建立了旋渦提取-電感耦合等離子體光譜法（ICP-OES）準(zhǔn)確測定橄欖油中9種金屬元素的方法。采用5% （V/V）HNO3作為提取液，通過 5 min旋渦提取即可完全提取橄欖油中的待測金屬元素，提取過程中加入適量二氯甲烷，將提取液置于上層，可使料液比加大至1∶1（m/V）。方法的定量限在0.01～0.05 mg/kg之間，可完全滿足橄欖油中9種金屬元素的測定要求。方法的加標(biāo)回收率在90.2%～103.6%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，n=6）小于5.0%，方法簡單快捷、靈敏度高、穩(wěn)定性好。本方法與GB 5009.268-2016的微波消解法測定結(jié)果無顯著性差異（p >0.05），結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞?橄欖油;金屬元素;旋渦提取;電感耦合等離子體光譜儀

1?引 言

橄欖油是一種優(yōu)質(zhì)的食用油，深受消費(fèi)者的喜愛。與普通植物油相比，橄欖油中含有較高含量的不飽和脂肪酸、豐富的維生素和胡蘿卜素等脂溶性維生素及抗氧化物等多種成分[1，2]。橄欖油中ω3-脂肪酸能平衡人體血壓，阻止血栓的形成，并具有提高人體免疫力和思維活動的作用[3]。

隨著人們生活水平的提高，人們對食用植物油的健康和安全提出了更高的要求，GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》對重金屬鉛和總砷的限量水平為0.1 mg/kg[4];植物油中的其它微量元素尤其是過渡元素作為油脂氧化的催化劑，可大大縮短油脂的氧化誘導(dǎo)時(shí)間和加速油脂氧化[5，6]，從而縮短油脂的儲藏時(shí)間。研究表明，微量的銅和鐵還能使抗氧化劑氧化成醌型化合物，從而使橄欖油中本身存在的抗氧化劑或者添加的抗氧化劑失去對油脂的抗氧化作用[7]，在GB/T 23347-2009《橄欖油、油橄欖果渣油》[8]對銅和鐵的限量值分別為0.1和3 mg/kg。 因此，準(zhǔn)確、高效地測定這些元素對于橄欖油的生產(chǎn)加工、儲存和安全食用具有重要意義。

目前，有關(guān)植物油中微量元素的含量測定已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，其前處理技術(shù)主要為酸消解，但是，由于植物油的高油脂的特性，前處理耗時(shí)長、試劑消耗大;另外，由于受稱樣量的限制，方法靈敏度較低。盡管微波技術(shù)目前已較為成熟，但仍未改變費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況。有研究者采用灰化法[9，10]、溶劑稀釋直接進(jìn)樣法[11，12]、酸提取法[13～17]進(jìn)行前處理，其中，酸提取法設(shè)備簡單（一般采用振蕩、超聲或者旋渦等方式）、操作過程快捷，被眾多研究者采用，并且效果良好，但如需測定多種元素，尤其是重金屬元素，需采用高靈敏度的ICP-MS進(jìn)行測定。擬在之前研究基礎(chǔ)上，本研究采用旋渦提取法，通過加入適量的二氯甲烷，將提取液轉(zhuǎn)至上層，實(shí)現(xiàn)加大料液比，提高靈敏度的目的，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定橄欖油中的3種重金屬元素（Pb、As和Cd）和6種過渡金屬元素（Cr、Fe、Cu、Mn、Ni和Zn）的含量。本方法具有簡單、可靠、靈敏度高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，可滿足橄欖油中微量元素的測定要求。

2?實(shí)驗(yàn)部分

2.1?儀器與試劑

iCAP 7400電感耦合等離子光譜儀（ICP-OES，美國Thermo Scientific公司）;Mars 6微波消解儀（美國CEM公司）;Nexion300D 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，美國PerkinElmer公司）;AL104電子天平（瑞士Mettler Toledo公司）;DMT2500多管旋渦振蕩器（上海MULAB公司）。

HNO3（優(yōu)級純，65%，美國Thermo Scientific 公司）;H2O2（優(yōu)級純，30%，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑廠）;二氯甲烷（色譜純，德國Merck公司）;100 mg/L多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（美國PerkinElmer公司）。

2.2?樣品前處理

提取法：稱取約6 g（精確至0.0001 g）橄欖油于50 mL離心管中，加入6 mL 5%（V/V） HNO3和4.5 mL二氯甲烷，2500 r/min旋渦振蕩5 min，8000 r/min離心5 min，用5 mL巴氏吸管小心吸取上層液體于進(jìn)樣管中，采用ICP-OES測定，同時(shí)做加標(biāo)回收和樣品空白實(shí)驗(yàn)，過程詳見示意圖（圖1）。

比較方法：參照GB5009.268-2016方法，采用微波消解，用ICP-MS測定待測元素。

2.3?儀器工作參數(shù)

ICP-OES儀器參數(shù)如下：入射功率為1130 W;等離子氣（氬氣）流量 13 L/min;輔助氣流量（氬氣） 0.2 L/min;載氣（氬氣）流量0.4 L/min;觀測方式：水平觀測;觀測高度： 15.0 cm;泵速為1.5 mL/min。 對待測9種金屬元素的譜線進(jìn)行篩選，比較同一元素不同譜線的強(qiáng)度、峰形和譜線干擾等因素，選擇靈敏度較高、干擾小的譜線作為分析線，各元素測定波長及背景扣除位置見表1。ICP-MS儀器條件參照本實(shí)驗(yàn)室之前研究[10]。

3?結(jié)果與討論

3.1?提取劑的選擇

研究者通常采用稀HNO3和稀HCl作為提取劑[15，17]，但相比較而言，同級別的HNO3的雜質(zhì)要少于HCl，也有學(xué)者采用0.05 mol/L EDTA二鈉鹽溶液[18]或者15%（V/V）TMAH溶液提取食用油中的多元素[19]，取得了較好的效果，但是，由于EDTA二鈉鹽溶液的鹽分含量達(dá)1.4%（m/V），TMAH溶液為有機(jī)物，這些提取劑長時(shí)間進(jìn)樣會導(dǎo)致儀器進(jìn)樣系統(tǒng)鹽分堆積或者碳堆積，從而影響測定的準(zhǔn)確性。因此，本研究選用稀HNO3溶液作為提取劑。

3.2?料/液比例的選擇

料/液比例可直接影響儀器的測定靈敏度，但是，過大的料/液比會導(dǎo)致混合物粘度加大，難以達(dá)到旋渦的效果。為了滿足ICP-OES的測定靈敏度，同時(shí)又能形成旋渦的條件下，本研究選擇1∶1（m/V）的料液比;同時(shí)，為能使提取劑置于上層從而方便吸取，選擇油與二氯甲烷的比例為1∶0.75（m/m），在此比例下，油與二氯甲烷的混合物密度大于提取劑的密度，離心后的液體分層明顯。為了保證ICP-OES足夠的進(jìn)樣體積，選擇稱樣量為6 g，加入4.5 mL二氯甲烷和6 mL ?5%（V/V）HNO3溶液進(jìn)行提取，在此條件下，混合物能夠在旋渦器中進(jìn)行充分旋渦混合，離心后可得到4 mL以上的清液用于直接上機(jī)測定。

3.3?提取劑濃度和提取時(shí)間的選擇

為了在較少酸使用量情況下得到最佳的提取效果，選擇了一個(gè)本底元素含量相對較高的初榨橄欖油作為提取實(shí)驗(yàn)的樣品，分別選取了不同濃度（0%、2%、5%和10%（V/V））酸溶液作為提取劑，進(jìn)行提取平衡實(shí)驗(yàn)。由于個(gè)別元素（如Pb、Cd和As等）在實(shí)驗(yàn)樣品中含量較低，為了得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果，采用ICP-MS測定提取液。

由圖2可知，在純水條件下（即0% HNO3），元素Fe、Cu、Mn、Ni和Cr的提取平衡時(shí)間較長，甚至可能無法平衡;采用2% HNO3（V/V）溶液時(shí)，除了Fe和Ni提取平衡時(shí)間需要10 min，其它元素的提取平衡時(shí)間都在10 min以內(nèi);當(dāng)HNO3大于5%（V/V）時(shí)，待測元素的提取平衡時(shí)間在5 min以內(nèi)，元素Cd、Zn、As和Pb在2 min達(dá)到提取平衡，其余元素在3 min時(shí)趨于提取平衡。圖3為不同濃度的HNO3溶液條件下，提取平衡后實(shí)際樣品中待測元素的含量，在酸環(huán)境下，隨著酸濃度增大，待測元素的含量并沒有顯著變化。綜上，橄欖油中的金屬元素是以較容易被提取的游離態(tài)為主，少部分結(jié)合態(tài)元素在稀酸性條件下也很容易得到釋放。最終選擇5%HNO3作為提取劑，提取時(shí)間為5 min。

3.4?方法性能評價(jià)

根據(jù)橄欖油中9種待測元素的含量以及ICP-OES條件下各元素的響應(yīng)情況確定線性范圍（表2），線性相關(guān)系數(shù)均大于0.9990。 制備11個(gè)獨(dú)立的空白溶液，采用優(yōu)化后的條件進(jìn)行測定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍和10倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差確定檢出限和定量限 （表2），通過折算稱樣量和提取劑體積可知各元素的方法檢出限和定量限，對照現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，針對Cu、Fe、Pb和As的限量要求，開發(fā)的方法可完全滿足這些元素測定。

選擇初榨橄欖油作為加標(biāo)基質(zhì)，選擇低、中、高3個(gè)加標(biāo)水平，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。由表3可知，各元素的加標(biāo)回收率在90.2%～103.6%之間，RSD結(jié)果均小于5%（n=6），由此可見，整個(gè)提取過程基本不存在待測元素?fù)p失，檢測方法穩(wěn)定、可靠。

由于未找到含有這些元素準(zhǔn)確定值的植物油標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性，本研究選擇2個(gè)油樣，一個(gè)為初榨橄欖油（元素含量相對較高），另一個(gè)為果渣油（元素含量相對較低），同時(shí)采用優(yōu)化后的方法和目前現(xiàn)行的GB 5009.268-2016方法（ICP-MS法）進(jìn)行比較測定，結(jié)果見表4，2種方法測定結(jié)果基本一致。

3.5?實(shí)際樣品的測定

測定了22個(gè)來于當(dāng)?shù)卮笮统泻途W(wǎng)絡(luò)電商的橄欖油樣品，包括18個(gè)初榨橄欖油和4個(gè)果渣油，F(xiàn)e和Zn元素在所有的橄欖油樣品中均檢出，其中1個(gè)產(chǎn)自希臘的初榨橄欖油中Fe含量為3.97 mg/kg，超過了GB/T 23347-2009《橄欖油、油橄欖果渣油》中的限量要求，所有樣品中重金屬含量均較低，遠(yuǎn)低于食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)。

4?結(jié) 論

建立了一種適合于橄欖油中金屬元素的快速前處理方法，樣品經(jīng)旋渦提取，離心分離后的提取液采用ICP-OES測定9種金屬元素。旋渦提取法與食品安全標(biāo)準(zhǔn)方法GB 5009.268-2016微波消解ICP-MS法相比，結(jié)果無顯著性差異（p>0.05）。與標(biāo)準(zhǔn)方法相比，本方法簡單快捷、靈敏度高，并且采用了運(yùn)行成本更低的旋渦提取儀和ICP-OES，此方法的定量限可完全可以滿足目前現(xiàn)有橄欖油金屬元素限量標(biāo)準(zhǔn)的檢測要求。本前處理方法通過適當(dāng)?shù)姆椒▋?yōu)化和驗(yàn)證，也可用于其它植物油中金屬元素的測定。本研究對市售的22個(gè)橄欖油樣品進(jìn)行了測定和評價(jià)，所有樣品中重金屬含量均較低，遠(yuǎn)低于食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)，1個(gè)產(chǎn)自希臘的初榨橄欖油樣品Fe含量超過標(biāo)準(zhǔn)限量值。

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