自動石墨消解-ICP-MS法檢測水產(chǎn)罐頭中的鉛、鉻等7種金屬

葛磊，孫玉梅，白冬，吳琦

綠城農(nóng)科檢測技術(shù)有限公司（杭州 310051）

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，罐頭食品的需求量也與日俱增，罐頭食品已成為人們必備的主要食品之一[1]；水產(chǎn)罐頭是以水產(chǎn)動、植物為原料，經(jīng)漂洗、熟制、冷卻、包裝等環(huán)節(jié)制成，種類繁多，如沙丁魚罐頭、鳳尾魚罐頭、鯽魚罐頭等；水產(chǎn)罐頭在加工過程中，會接觸到大量的不銹鋼設(shè)備，且在高溫狀態(tài)，易出現(xiàn)金屬污染問題，而且水產(chǎn)罐頭大多采用馬口鐵罐包裝，由于馬口鐵質(zhì)地的區(qū)別及水產(chǎn)罐頭類別多，存在鉛、錫等重金屬的溶出現(xiàn)象[2-8]；因此加強對水產(chǎn)罐頭食品中重金屬的監(jiān)測，具有重要的現(xiàn)實意義。

自動石墨消解法相比較其他前處理方法，如干法消解、濕法消解及微波消解[9-13]，消解、趕酸等過程均處在密閉環(huán)境，具有前處理簡便、環(huán)境友好度高、對實驗人員身體健康影響小等優(yōu)點；電感耦合等離子體質(zhì)譜法是近年來發(fā)展最快的無機痕量元素分析，具有檢出限低、線性范圍廣、準確度高等優(yōu)點；試驗建立采用全自動石墨消解法處理水產(chǎn)罐頭食品，電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅金屬殘留的分析方法。結(jié)果表明，該方法具有簡便、快速、準確等優(yōu)點，適用于水產(chǎn)罐頭食品中金屬殘留的監(jiān)測。

1 材料與方法

1.1 儀器

ICP-MS儀（Thermo I-CAP Q型，美國熱電公司）；MARS X-press高壓密閉微波消解儀（美國CEM有限公司）；全自動石墨消解儀（Auto GDA-72型，?？朴邢薰荆浑娮犹炱剑╔S 204型，萬分之一，梅特勒有限公司）；純水儀（Milli-Q Advantage A10型，密理博科技公司）。

1.2 標準物質(zhì)、試劑

鉛（GBW（E）081577）、鉻（GBW（E）081584）、鋁（GBW（E）081594）、砷（GBW（E）100203）、錫（GBW（E）081583）、鎳（GBW（E）080128）、銅（GBW（E）080122），質(zhì)量濃度為100 μg/mL，均購自國家鋼鐵材料測試中心；鉍、鍺、銦、銠、鈧、鋱、釔（GSB04-2826-2011）混合標準溶液，質(zhì)量濃度為10.0 μg/mL，購自國家鋼鐵材料測試中心。硝酸、H2O2、鹽酸、異丙醇，均為優(yōu)級純，國藥集團。

1.3 儀器條件

1.3.1 全自動石墨消解儀參數(shù)

開啟全自動石墨消解儀，儀器預熱20 min后，按表1設(shè)置消解程序。

表1 全自動石墨消解程序

1.3.2 ICP-MS儀參數(shù)設(shè)置

儀器使用前，用調(diào)諧液調(diào)整儀器各項指標，使儀器響應值達到最優(yōu)條件，分別自動調(diào)諧儀器靈敏度、氧化物、矩管位置、分辨率等各項指標達到最優(yōu)條件。調(diào)諧后質(zhì)譜各項參數(shù)見表2。

表2 ICP-MS儀參數(shù)

1.4 溶液制備方法

1.4.1 標準儲備溶液

精密吸取鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅標準溶液，各1.0 mL，置100 mL容量瓶中，加3.0%稀硝酸定容至刻度；再準確吸取10.0 mL上述溶液至100 mL量瓶中，加3.0%稀硝酸定容至刻度（鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅質(zhì)量濃度均為100 μg/L）。

1.4.2 內(nèi)標溶液

準確吸取鈧、鍺、銠、錸標準溶液，各1.0 mL，置于100 mL量瓶中，用4%稀硝酸定容至標線，混勻；再準確吸取1.0 mL該溶液，至1.0 L量瓶中，用4%稀硝酸定容至標線，搖勻。

1.4.3 標準曲線工作溶液

分別精密吸取適量1.4.1標準儲備溶液，分別置于50 mL容量瓶中，配制質(zhì)量濃度為0.1，0.2，1.0，2.0，10.0和20.0 μg/L的標準曲線溶液，加3.0%稀硝酸定容至刻度。

1.4.4 樣品溶液

取水產(chǎn)罐頭樣品，粉碎機粉碎，精密稱取0.2～0.5 g，置于全自動石墨消解罐內(nèi)，按1.3.1設(shè)置全自動石墨消解儀進行樣品前處理，消解完畢后，上機分析；同法制備試劑空白溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方法的確定

濕法消解和干法消解，是較早的重金屬檢測用消解方法，因其操作過程繁瑣、試劑耗量大、耗時長等弊端，現(xiàn)代分析手段已極少使用這兩種消解方法；微波消解法是目前重金屬檢測常用的消解方法，但微波消解法雖然消解過程是在密閉環(huán)境中，但趕酸環(huán)節(jié)是裸露在環(huán)境中，且整個趕酸環(huán)節(jié)是在高溫、敞口的條件下進行，不僅需要實驗人員實時觀察，影響檢測效率，還對實驗室環(huán)境及實驗人員的健康造成不良影響；全自動石墨消解法整個消解、趕酸環(huán)節(jié)均處在密閉環(huán)境中，不僅提高了分析檢測效率，且對環(huán)境及實驗人員身體造成的影響極小，有逐步取代微波消解的趨勢。試驗比較了這2種前處理方法對加標溶液的回收率影響情況，結(jié)果證明，采用全自動石墨消解法得到的回收率更好，因此選擇全自動石墨消解法作為前處理消解方法。結(jié)果見表3。

表3 兩種消解方法比較

2.2 消解酸體系的確定

水產(chǎn)罐頭食品在處理、加工、熟制等過程中會加入大量的油脂，且部分水產(chǎn)動物體含油脂成分較高，因此選擇濃硝酸作為消解酸，消解效果一般，仍有少量油脂漂浮在消解液上層，因此需要加入另外一種氧化劑來提高消解效果；高氯酸作為強氧化劑，會引入氯酸根造成質(zhì)譜干擾，而且高氯酸在密閉環(huán)境不穩(wěn)定，存在爆炸的危險；試驗選擇加入H2O2氧化劑提高消解效果，通過調(diào)節(jié)HNO3與H2O2體積比，觀察樣品的消解效果。選擇HNO3與H2O2體積比1∶1，2∶1，3∶2和2∶3對水產(chǎn)罐頭進行消解，結(jié)果表明，當HNO3與H2O2體積比為3∶2時消解效果最好。因此選擇HNO3與H2O2體積比3∶2為消解酸體系。

2.3 質(zhì)譜干擾消除

質(zhì)譜干擾分為氧化物和雙電荷干擾、多原子離子干擾和同質(zhì)異位素干擾等，其中氧化物和雙電荷干擾與離子的鍵能和電離能有關(guān)；多原子干擾指由多個原子結(jié)合而成的短壽命復合離子，主要以氫氧化物等形式出現(xiàn)；同質(zhì)異位素干擾指的是樣品中與待測離子質(zhì)荷比相同的其他元素的同位素引起的質(zhì)譜重疊干擾。其中前2種質(zhì)譜干擾，可以通過使用調(diào)諧液進行消除，同質(zhì)異位素干擾則無法通過調(diào)諧消除，如水產(chǎn)罐頭多含有NaCl，在Cl元素存在的情況下，會影響53Cr測定。選擇52Cr可以消除干擾，因此根據(jù)基質(zhì)干擾情況，通過選擇不易受到干擾的同位素進行測定，可以有效地消除同質(zhì)異位素的干擾，試驗選擇的待測元素質(zhì)量數(shù)見表4。

表4 待測元素質(zhì)量數(shù)結(jié)果

2.4 信號干擾及基質(zhì)干擾消除

眾所周知，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在分析檢測過程中，信號響應會隨著環(huán)境、時間的變化而發(fā)生變化；水產(chǎn)罐頭食品基質(zhì)的變化，對某些待測元素的分析信號也會產(chǎn)生抑制或增強的作用。以上2種干擾因素，采用內(nèi)標法可以有效消除，即在進樣的過程中在線加入內(nèi)標元素，通過內(nèi)標元素的校正，消除上述2種干擾因素。結(jié)果表明，采用內(nèi)標法測定鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅7種金屬元素，相比較外標法具有更好的準確度。

2.5 標準曲線、線性范圍及檢出限

精密吸取適量1.4.1標準儲備溶液，分別置于50 mL容量瓶中，配制質(zhì)量濃度為0.1，0.2，1.0，2.0，10.0和20.0 μg/L的標準曲線溶液，加3.0%稀硝酸定容至刻度，再按1.3.2設(shè)置儀器參數(shù)，待儀器穩(wěn)定后，分別進樣上述標準溶液，內(nèi)標法校正，以各元素響應值為縱坐標（Y），濃度為橫坐標（X）擬合標準曲線。結(jié)果見表5

表5 曲線方程、相關(guān)系數(shù)及檢測限

2.6 加標回收率試驗

取水產(chǎn)罐頭樣品，粉碎機粉碎，精密稱取0.2～ 0.5 g，共稱取3份，分別置于全自動石墨消解罐內(nèi)，再取適量1.4.1標準儲備溶液，分別加入到樣品中，后續(xù)按照1.4.4處理，制備含鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅元素終點質(zhì)量濃度分別為0.1，1.0和10.0 μg/L的加標溶液，待儀器穩(wěn)定后，分別進樣上述加標溶液，內(nèi)標法校正，計算三水平加標濃度的回收率。結(jié)果見表6。

2.7 方法重復性和精密度試驗

取水產(chǎn)罐頭樣品，粉碎機粉碎，精密稱取0.2～0.5 g，置于全自動石墨消解罐內(nèi)，再取適量1.4.1標準儲備溶液，分別加入到樣品中，后續(xù)按照1.4.4處理，制備含鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅元素終濃度為1.0 μg/L的加標溶液，同法配制6份樣品加標溶液，每份溶液進樣1針，分別計算7種金屬元素的含量，以含量測定結(jié)果計算RSD。結(jié)果顯示，鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅元素重復性RSD分別為2.43%，3.17%，4.79%，3.65%，2.88%，1.95%和2.09%；任取一份重復性溶液，連續(xù)進樣6次，分別計算7種金屬元素的含量，以含量測定結(jié)果計算RSD，結(jié)果顯示，鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅元素精密度RSD分別為1.18%，2.29%，3.55%，1.69%，2.36%，1.01%和0.93%。結(jié)果表明，該方法具有良好的重復性和精密度。

2.8 實際樣品測定

取市售水產(chǎn)罐頭樣品，按1.4.4進行樣品的前處理，再按1.3.2設(shè)置儀器參數(shù)，待儀器穩(wěn)定后，進樣分析。檢測結(jié)果見表7。

表6 加標回收率結(jié)果

表7 實際樣品結(jié)果

3 結(jié)論

試驗建立了全自動石墨消解儀消解水產(chǎn)罐頭食品，電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時檢測鉛、鉻、鋁、砷、錫、鎳、銅殘留的分析方法。前處理方法比較了微波消解和全自動石墨消解法，選擇全自動石墨消解法作為前處理方法；消解酸體系采用HNO3與H2O2體積比3∶2的消解酸體系；分析研究了質(zhì)譜干擾的消除；考察了方法的線性、精密度、檢出限等參數(shù)。結(jié)果證明，方法適用于水產(chǎn)罐頭食品中重金屬殘留的監(jiān)測，為國家標準制定提供技術(shù)依據(jù)。