ICP- MS 在食品檢測中的干擾及其消除

陳皆全， 蔣平香

（1. 百色市糧油質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，廣西 百色 533000；2. 桂林市食品藥品檢驗所，廣西 桂林 541000）

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對食品安全的要求也越來越高。其中，重金屬超標(biāo)是食品安全中較為突出的問題之一。目前用于重金屬檢測的經(jīng)典方法主要為原子吸收法、原子熒光法、分光光度法等，由于這些方法各自存在一定的缺陷，如操作繁瑣、檢測時間長、容易殘留、不能多元素同時分析等，已越來越不適應(yīng)簡單、準(zhǔn)確、高效的檢測要求。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP- MS） 由于穩(wěn)定性好、靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、可多元素同時檢測等優(yōu)點，已逐漸成為食品中重金屬元素分析中最有力的工具之一。目前，已有一些國家標(biāo)準(zhǔn)采用了ICP- MS 來檢測食品中重金屬的含量，如總砷的測定[1]、鉛的測定[2]，谷物及其制品中鈉、鎂、鉀、鈣、鉻、錳、鐵、銅、砷、硒、鎘和鉛的測定[3]，飲用天然礦泉水中多種元素，如汞、鉛、鎂等多元素同時檢測[4]等。然而，由于ICP- MS 非常精密，對樣品的前處理的要求較高，且容易受到外界因素的干擾，進(jìn)而降低檢測的準(zhǔn)確度。因此，將重點闡述ICP- MS 在食品檢測中的影響因素，以期為廣大同行提供參考。

1 ICP- MS 測定的原理

液體樣品經(jīng)霧化器后霧化成極細(xì)的氣溶膠霧滴，以氬氣為載體進(jìn)入中心通道，ICP 高溫對樣品進(jìn)行蒸發(fā)、解離、原子化、電離形成M+，由樣品錐和截取錐之間的負(fù)壓作用將所形成的M+吸入真空室內(nèi)，離子透鏡對其進(jìn)行聚焦和偏轉(zhuǎn)，分離光子和中性離子，進(jìn)入垂直四極桿電場（質(zhì)量分析器）。根據(jù)不同的質(zhì)荷比將離子進(jìn)行分離檢測，由元素的分子離子峰進(jìn)行定量分析，計算出各待測樣品濃度。

2 干擾因素

影響ICP- MS 測定的干擾因素主要有樣品前處理技術(shù)、質(zhì)譜干擾、非質(zhì)譜干擾。

2.1 樣品前處理

樣品前處理是將樣品經(jīng)一定方式處理后，使樣品中金屬離子形成可溶性鹽轉(zhuǎn)入溶液中， 以供ICP- MS 上機(jī)使用。由于食品樣品種類繁多、成分多樣、形態(tài)不一，因此必須選擇適宜的前處理方法，使樣品消解為澄清透明溶液，以減少試驗誤差，提高測量的準(zhǔn)確度。目前常用的前處理方法主要有濕法消解、干法消解和微波消解。其中，干法消解適合于有機(jī)質(zhì)樣品的消解，但不能滿足汞元素的測定要求；濕法消解設(shè)備簡單、操作簡便，但消解過程中使用大量的強(qiáng)酸，易引入污染，同時也對環(huán)境造成影響；微波消解是通過微波加熱使得樣品快速、完全消解，此法方便、快速、高通量，因此應(yīng)用越來越廣泛。同時，大量的研究也表明，微波消解更適合ICP- MS 測定無機(jī)元素的前處理要求，如段元慧等人[5]認(rèn)為微波消解更符合ICP- MS 測定水產(chǎn)品中無機(jī)元素的前處理要求。王潔等人[6]也認(rèn)為微波消解較干法消解和濕法消解，其消解效果更好，且更方便。徐慧等人[7]的研究也表明，微波消解較濕法消解更為準(zhǔn)確，損失更小，回收率更高，精密度更好。在分析樣品之前，應(yīng)根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇適宜的前處理方法，對于ICP- MS 而言，消解后的樣品應(yīng)該是均勻澄清透明溶液，充足的溶液量，同時所有的樣品容器都應(yīng)是經(jīng)泡酸處理的，減少污染和誤差，確保試驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

2.2 非質(zhì)譜干擾

非質(zhì)譜干擾主要表現(xiàn)為信號的漂移、試驗環(huán)境的變化和儀器錐口鹽的沉積均會引起待測元素信號漂移，同時樣品基體與純標(biāo)準(zhǔn)溶液在黏度、電離平衡、傳輸效率等方面的差異也會造成待測元素信號的偏移。因此，非質(zhì)譜干擾會對待測元素產(chǎn)生影響，消除干擾是準(zhǔn)確檢測的前提和關(guān)鍵。目前，消除非質(zhì)譜干擾的方法主要有內(nèi)標(biāo)校正法和適當(dāng)稀釋法[8]。研究表明，添加內(nèi)標(biāo)能夠有效消除或降低標(biāo)準(zhǔn)溶液中其他元素的干擾[9]。房津竹等人[10]認(rèn)為添加內(nèi)標(biāo)能夠較好地校正茶葉樣品的基體效應(yīng)。同時，選擇內(nèi)標(biāo)元素時應(yīng)遵循以下原則：選擇樣品溶液中不含且性質(zhì)穩(wěn)定的元素；選擇電離能與待測元素電離能相近的元素；選擇與待測元素質(zhì)量數(shù)相近的元素。

2.3 質(zhì)譜干擾

質(zhì)譜干擾主要是由于等離子體中產(chǎn)生的分子（或多原子） 離子與目標(biāo)元素的名義質(zhì)量相同而發(fā)生質(zhì)譜重疊[11]，主要分為同量異位素干擾、氧化物和雙電荷干擾、多原子離子干擾。對于質(zhì)譜干擾可通過適當(dāng)?shù)氖侄渭右砸种苹蚪档?，但難以完全消除。所以，在實際工作中要有針對性地采取各種方法提高分析的準(zhǔn)確度。對于ICP- MS 而言，同量異位素干擾是指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，如54Fe 受54Cr 的干擾，106Cd 受106Pd 的干擾等。為此，趙小學(xué)等人[12]已經(jīng)對每種元素所受的同量異位數(shù)干擾進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，認(rèn)為排除此類干擾最主要的方式是選擇干擾較少、豐度較大的同位素進(jìn)行測定。

對于氧化物干擾（如40Ca16O 對56Fe 的干擾） 和雙電荷干擾（2 個68Zn+對136Ba2+的干擾），目前主要是通過調(diào)諧來優(yōu)化炬管位置、等離子體條件等來消除干擾，采用高、中、低質(zhì)量數(shù)元素的質(zhì)譜調(diào)諧液調(diào)諧優(yōu)化儀器參數(shù)，如采用1 μg/L 的（Li，Y，Ge，Tl，Co） 混合液對ICP- MS 進(jìn)行調(diào)諧[13]。

多原子（分子） 離子干擾是以2 個或3 個原子組成的多原子離子，且有與某待測元素具有相同的質(zhì)荷比，進(jìn)而造成儀器不能識別而產(chǎn)生干擾。對于多原子離子干擾，碰撞/ 反應(yīng)池技術(shù)是目前消除質(zhì)譜干擾最有效的方法之一。碰撞反應(yīng)池技術(shù)是通過加入反應(yīng)池的碰撞反應(yīng)來消除分子離子干擾，使得檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。有研究人員采用ICP- MS 中的碰撞反應(yīng)池技術(shù)能夠很好地測定天然飲用泉水中的18 種元素含量，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，回收率高；此外，動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)也是消除多原子離子干擾的一種方法，即將CH4通入池內(nèi)來校正多原子離子質(zhì)譜干擾。聶西度等人[14]應(yīng)用此技術(shù)能很好地測定黑小麥中多種元素。李敏等人[15]應(yīng)用動能歧視技術(shù)和動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)測定肉類中五種有害元素，可消除多元素的干擾，結(jié)果更加穩(wěn)定，準(zhǔn)確度更好。

3 儀器的日常維護(hù)和保養(yǎng)

電感耦合質(zhì)譜儀的維護(hù)很少，但不恰當(dāng)?shù)木S護(hù)也會出現(xiàn)結(jié)果錯誤、精密度差、檢測線性不理想等后果。目前，儀器的維護(hù)主要集中于進(jìn)樣系統(tǒng)的清潔與去污，其中主要的清潔部位為矩管、霧化室、霧化器等。由于廠家不同、型號不一，設(shè)備的清潔注意事宜也盡不相同。因此，應(yīng)根據(jù)各個廠家的建議進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)。

4 結(jié)語

影響ICP- MS 測定的因素還有很多，除上述因素外還有很多客觀因素，如實驗室的溫濕度、潔凈度、樣品消解程度、消解管的潔凈度等。因此，為了減少試驗誤差、提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，操作員必須嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗。同時，對于ICP- MS 的研究，國內(nèi)主要集中于不同產(chǎn)品的重金屬檢測及與多種進(jìn)樣技術(shù)聯(lián)用等方面，而對干擾消除、提高儀器穩(wěn)定性方面的研究還鮮為報道。因此，在后續(xù)的試驗中，既要科學(xué)合理地借鑒上述研究成果，也要結(jié)合實際，找出影響ICP- MS 測定的干擾因素，并科學(xué)合理地加以解決，使測定結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。