ICP-MS法同時測定礦泉水界限指標(biāo)中5種元素

崔曉嬌，周探春，周 鵬，曹雯婷，胡宇格

(長沙市食品藥品檢驗所 國家酒類產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，湖南長沙 410016)

礦泉水是從地下深處自然涌出的或者是經(jīng)人工揭露的、未受污染的天然地下礦水；含有一定量的礦物鹽、微量元素，含有國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的礦物質(zhì)及限定指標(biāo)[1]。鍶是人體必需的微量元素之一，與人體骨骼的發(fā)育、心血管的功能與結(jié)構(gòu)以及神經(jīng)和肌肉的興奮等息息相關(guān)，在人體中具有重要作用；硒是生物生長發(fā)育所必需的微量元素；硅是人體所必需的微量元素，對于機(jī)體骨骼、心血管等都有重要的健康意義；但硅在水中的溶解度較低，一般以偏硅酸的形態(tài)存在于水中[2-3]。

礦泉水中金屬元素的檢測方法有電感耦合等離子體質(zhì)譜法、原子吸收光譜法與氫化物發(fā)生原子熒光法等。礦泉水中偏硅酸國家標(biāo)準(zhǔn)只有紫外-可見分光光度法，該方法樣品預(yù)處理繁瑣，效率低、速度慢，精密度較差。按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水》（GB 8537—2018）要求中鋰≥0.20 mg/L、鍶≥0.20 mg/L、鋅≥0.20 mg/L、偏硅酸≥25 mg/L、硒≥0.01 mg/L。礦泉水界限指標(biāo)應(yīng)有1項(或=1項以上)指標(biāo)符合上述規(guī)定[4]。本文根據(jù)工作需求，建立了同時測定礦泉水中5種界限指標(biāo)的方法，該方法簡單快捷、靈敏度高，可以準(zhǔn)確地同時測定礦泉水中5種元素，解決了傳統(tǒng)方法不同儀器的測定，可以為檢驗節(jié)省時效。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7700x電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國Agilent公司）；UV2450紫外-可見分光光度計（日本島津）；Milli－Q超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司），硝酸（德國默克）公司；Li、Sr、Zn、Se和SiO2分別為單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，濃度分別為1 000 μg/mL（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心研制）。內(nèi)標(biāo)溶液45Sc、72Ge濃度為100 μg/mL（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心研制）。質(zhì)譜調(diào)諧液（內(nèi)含Li、Y、Tl元素）濃度為10 μg/mL（美國Agilent公司）。

1.2 儀器工作條件

用質(zhì)譜調(diào)諧液（1.0 μg/L）調(diào)試儀器至最佳狀態(tài)，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項指標(biāo)達(dá)到要求。儀器工作參數(shù)，即高頻發(fā)射功率：1 500 W；載氣流速：0.80 L/min；輔助氣流速：0.80 L/min；補(bǔ)償氣流速：0.80 L/min；氦氣碰撞。

1.3 試驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。吸取適量上述Li、Sr、Zn、Se和SiO2單元素標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，用1%的硝酸溶液逐級稀釋配制成混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，各元素曲線濃度見表1。

表1 各元素曲線濃度

1.3.2 樣品測定

取100 mL水樣，加入硝酸1 mL，使其濃度達(dá)到1%。在線引入內(nèi)標(biāo)，按照設(shè)定的方法，依次將試劑空白、混合標(biāo)準(zhǔn)系列、樣品溶液按照進(jìn)樣順序引入儀器，進(jìn)行分析，測定待測元素的信號強(qiáng)度CPS，從標(biāo)準(zhǔn)曲線或回歸方程中查得樣品管中測定元素的質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 同位素及內(nèi)標(biāo)的選擇

選擇同一濃度同元素的不同質(zhì)量數(shù)進(jìn)行測定，試驗表明，選擇靈敏度好，穩(wěn)定性好的質(zhì)量數(shù)作為測定結(jié)果，選擇穩(wěn)定的內(nèi)標(biāo)元素見表2。

表2 各元素同位素的選擇和內(nèi)標(biāo)元素的選擇

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍

按照礦泉水的界限指標(biāo)元素含量，選用適合礦泉水測定的范圍更能確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍、回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表3。由表3可知，各元素的相關(guān)系數(shù)均大于0.999 9。

2.3 方法檢出限和定量限

方法檢出限用1%硝酸溶液作為空白試劑，在優(yōu)化的試驗條件下平行測定20次，計算各元素計數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定方法檢出限，10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差確定方法定量限[5]，結(jié)果見表3。

表3 各元素回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限

2.4 樣品測定結(jié)果

取市售農(nóng)夫山泉天然飲用礦泉水，平行進(jìn)行3次測定，取平均值。結(jié)果見表4，按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水》（GB 8537—2018）標(biāo)準(zhǔn)要求界限指標(biāo)應(yīng)有一項（或=一項以上）指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，試驗表明該農(nóng)夫山泉天然飲用礦泉水符合標(biāo)準(zhǔn)要求。其中ICP-MS法中偏硅酸計算公式為[6]：

表4 農(nóng)夫山泉天然飲用礦泉水中各元素的測定結(jié)果

式中：c代表樣品測定偏硅酸濃度，mg/L；78/60代表偏硅酸與二氧化硅換算系數(shù)。

2.5 加標(biāo)回收試驗

取空白水樣進(jìn)行加標(biāo)試驗，分別加入低中高3個水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，樣品重復(fù)測定6次，得出加標(biāo)回收率、精密度見表5。

表5 各元素的加標(biāo)回收率及精密度（n=6）

2.6 紫外-可見分光光度計測定偏硅酸

按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 飲用天然礦泉水檢驗方法》（GB 8538—2016）35.1 硅鉬磺光譜法測定市售農(nóng)夫山泉天然飲用礦泉水中的偏硅酸，平行測定2次[7]。結(jié)果見表6，試驗表明結(jié)果精密度符合標(biāo)準(zhǔn)小于10%的要求。

表6 儀器比對結(jié)果

2.7 儀器精密度的測定

取一標(biāo)準(zhǔn)溶液，重復(fù)測定7次，得出儀器精密度。結(jié)果見表7。

表7 儀器精密度測定結(jié)果（n=7）

3 結(jié)語

本文建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定礦泉水中5種界限指標(biāo)。可以滿足礦泉水中5種界限指標(biāo)的快速測定。該方法操作簡單、穩(wěn)定、高效，具有檢出限低，準(zhǔn)確性高，精密度和回收率好，其中對偏硅酸進(jìn)行了紫外-可見分光光度計與電感感耦合等離子體質(zhì)譜儀器比對，試驗結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。