電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定胡蜂酒中無機(jī)元素

李秀林 田先嬌 田孟華 郭云膠 楊新周，4*

(1.瑞麗海關(guān)，云南 瑞麗 678600；2.德宏師范高等?？茖W(xué)校 民族醫(yī)藥研究所，云南 芒市 678400； 3.昭通市天麻研究院，云南 昭通 657000；4.德宏師范高等?？茖W(xué)校 理工學(xué)院，云南 芒市 678400)

胡蜂酒來源于景頗民族醫(yī)藥，由德宏州瑞麗人梅干家族發(fā)明[1]。自1977年以來一直收錄在中國藥典中，胡蜂酒不僅可以去除風(fēng)濕，治療急性風(fēng)濕病，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、而且對治療肩周炎、坐骨神經(jīng)痛、四肢麻木、跌打損傷都有一定的療效，用法上不僅可以口服，還可以外用[2]。胡蜂酒承載著民族文化和歷史的文化，目前對胡蜂酒的研究主要集中在制作工藝上，對胡蜂酒中化學(xué)成分研究較少，對胡蜂酒金屬元素的測定鮮見報(bào)道。

酒中含有的醇類、酯類、有機(jī)酸、羰基化合物及各種無機(jī)金屬元素等會直接影響其品質(zhì)和風(fēng)格[3]，如Fe3+、Cu2+能催化白酒的老熟，若含量過高致使酒質(zhì)變差，甚至使白酒出現(xiàn)金屬味[4-6]；Na+、K+、Mg2+過多導(dǎo)致酒質(zhì)變差[4-5]。 有害金屬元素(As、Pb、Cd、Hg)含量過高對人們健康造成不良影響[4-8]。為了確保胡蜂酒的品質(zhì)和飲用安全，對胡蜂酒進(jìn)行金屬元素分析尤為重要。

目前檢測酒中金屬元素的方法主要有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法[9-11]、原子熒光光譜法[12-13]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[14]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[4，15]。火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、原子熒光光譜法適用于單元素的分析，對于多元素的測定速度慢，且操作復(fù)雜繁瑣[16]。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法均具有高靈敏度和檢出限低的特點(diǎn)，且能同時(shí)測定多種元素，能提高工作效率[17]。本實(shí)驗(yàn)采用消解電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法同時(shí)測定不同產(chǎn)區(qū)胡蜂酒中Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ni、Sr、Ti、V、Zn、Ca、K、Mg、Na、P等16種元素，用石墨爐原子吸收光譜法測定Cd、Pb，并用原子熒光光譜法測定As、Hg元素，分析不同產(chǎn)區(qū)間胡蜂酒金屬元素含量之間的差異，以期為胡蜂酒的品質(zhì)、安全評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

7200電感耦合等離子體光譜儀(美國熱電公司)，AFS-9530雙通道原子熒光光度計(jì)(北京海光儀器有限公司)，AL204電子分析天平(梅特勒-托利多)，Milli-Q純水儀。

金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB G62027-90(3301)，國家鋼鐵材料測試中心)，濃硝酸(MOS級，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)。

1.2 樣品信息及制備

實(shí)驗(yàn)樣品金環(huán)胡蜂成熟職蜂來自云南省14個不同地區(qū)，所有樣品經(jīng)德宏師范高等?？茖W(xué)校郭云膠教授鑒定胡蜂科金環(huán)胡蜂的職蜂。各樣品信息如表1所示。胡蜂群中存在職蜂、雄蜂、蜂王。其中職蜂能釋放蜂毒，且數(shù)量大，雄蜂主要負(fù)責(zé)交配，沒有毒液。實(shí)驗(yàn)中選擇職蜂進(jìn)行浸泡制作胡蜂酒。按照2020版藥典，稱取100 g鮮胡蜂(成熟職蜂)于玻璃瓶中，加入1 000 mL 50%～60%(vol)白酒，浸泡90 d，得胡蜂酒。

表1 樣品信息

1.3 儀器測試條件

ICP-OES觀測方式：K、Ca、Na三種元素為垂直觀測，其他元素為水平觀測；功率1 150 W，輔助氣流量0.5 L/min，霧化器氣體流量0.65 L/min，分析泵速50 r/min。

石墨爐原子吸收光譜儀測定Cd波長228.8 nm，狹縫0.5 nm，測量模式為峰高，燈電流7.0 mA，采用扣背景。

原子熒光測定As燈總電流50 mA，負(fù)高壓：260 V，原子化器高度10 mm，載氣流速400 mL/min，屏蔽器流量1 000 mL/min；原子熒光測定Hg燈總電流20 mA，負(fù)高壓240 V，原子化器高度8 mm，載氣流速400 mL/min，屏蔽器流量1 000 mL/min。

1.4 樣品溶液制備

稱量3 g(精確至0.000 1 g)胡蜂酒樣品，100 ℃加熱至溶液剩余0.5～1.0 mL，加5 mL硝酸，105 ℃消解2 h，用超純水定容至25 mL，上機(jī)測定。利用ICP-OES法測定。其中Cd、Pb利用石墨爐原子吸收光譜法測定，汞利用原子熒光光譜法測定。

胡蜂酒中As、Hg含量較低適用于用原子熒光光譜法進(jìn)行測定。

砷消解方法：稱量3 g胡蜂酒，100 ℃加熱至溶液剩余約1.0 mL，加5 mL硝酸，150 ℃消解至剩余1 mL，加入1 mol/L鹽酸至22.5 mL，加入2.5 mL 硫脲-抗壞血酸(50 g/L)，放置0.5 h后，用原子熒光光譜法測定。

1.5 非致癌重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型

Cu、Pb、Cd、Hg 4種重金屬元素主要具有非致癌毒性。根據(jù)美國國家環(huán)保署創(chuàng)建的非致癌風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法[18-21]，長期服用胡蜂酒重金屬元素造成的健康風(fēng)險(xiǎn)可以運(yùn)用靶標(biāo)危害系數(shù)來評價(jià)，計(jì)算公式如式(1)、(2)所示。

EDI=(Ci×FIR×EF×ED)/(WAB×TA)

(1)

THQ=EDI/RfD

(2)

EDI—重金屬i的平均日攝入量，mg/(kg·d)；RfD—重金屬i的每日允許最大攝入量，mg/(kg·d)；Ci—胡蜂酒中重金屬i的平均含量，mg/kg；EF—暴露頻率，d/a；ED—接觸年限，a；TA—接觸時(shí)間，d；WAB—成年人體重以60 kg計(jì)算；FIR—每日胡蜂酒攝入量，g/d。

2 結(jié)果分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線方程

20種無機(jī)金屬元素線性方程如表2所示。從表2中可得，20種金屬線性方程相關(guān)系數(shù)(r)在0.998 5～1.0，說明20種金屬線性關(guān)系良好，適合檢測胡蜂酒中金屬元素。

表2 20種無機(jī)元素線性回歸方程

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)

將同一份混合標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測定6次，得出各元素相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.05%～1.3%，表明儀器精密度良好。

2.3 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

以1號樣品為例，按照1.5平行3組實(shí)驗(yàn)，18種元素以檢測濃度表示，Hg、As以檢測熒光強(qiáng)度表示，利用檢測平均值計(jì)算3組間的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表3，由表3可得20種無機(jī)元素的精密度為0.25%～3.4%，說明該檢測方法偏差較小。

2.4 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

以1號樣品為例，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行樣品制備，在不同時(shí)間段(0、2、4、6、8、16、24 h)測定樣品溶液中20種無機(jī)元素，18種元素以檢測濃度表示，Hg、As以檢測熒光強(qiáng)度表示，結(jié)果見表4，由表4可知20種無機(jī)元素的RSD為0.10%～4.60%，表明在24 h之內(nèi)無機(jī)元素穩(wěn)定。

表3 20種元素精密度測試

表4 20種元素穩(wěn)定性測試

2.5 方法回收率

以1號樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)回收率為平行測定3次的平均值，通過實(shí)驗(yàn)得出，樣品溶液的加標(biāo)回收率均在80.0%～120%，說明該方法準(zhǔn)確度好(表5)。

表5 20種元素方法回收率

2.6 不同產(chǎn)地胡蜂酒金屬元素的測定結(jié)果及分析

對不同產(chǎn)區(qū)胡蜂制作的胡蜂酒進(jìn)行元素測定，結(jié)果見表6。從表6中可以看出，胡蜂酒中含有Al、B、Ba、Cu、Fe、Mn、Ni、Sr、Ti、V、Zn、Ca、K、Mg、Na、P等16種元素，16種無機(jī)元素中P含量最高，為118.132 mg/kg，Sr元素含量最低，為0.011 9 mg/kg。所有產(chǎn)區(qū)胡蜂酒中均未檢出Hg、Cd、Pb、As等元素。其中Cu元素含量為0.258 3 mg/kg。胡蜂酒中Pb、Cd、As、Hg、Cu含量均符合2020版中國藥典限定值。16種元素中Ti變異系數(shù)最大，說明Ti元素含量在不同產(chǎn)區(qū)胡蜂酒中差異較大。變異系數(shù)最小的是K元素，說明K元素含量在不同產(chǎn)區(qū)胡蜂酒中較穩(wěn)定。從圖1可看出，P、K、Na含量分別占據(jù)16種元素的43.64%、38.58%、13.92%，其余元素占比3.86%。

2.7 胡蜂酒金屬元素指紋圖譜的建立

按照元素的原子順序，以元素含量為縱坐標(biāo)，元素名稱為橫坐標(biāo)，繪制胡蜂酒金屬元素指紋圖譜。由于胡蜂酒中部分元素含量級別相差較大，在建立指紋圖中將部分金屬元素?cái)U(kuò)大或縮小到一個數(shù)量級，Na、P、K元素含量均縮小100倍，繪制的金屬元素指紋圖譜見圖2?？梢姴煌a(chǎn)區(qū)胡蜂酒金屬元素含量存在差異，但整體上呈現(xiàn)相似的分布態(tài)勢。胡蜂酒中金屬元素譜具有很強(qiáng)的一致性和特征性，生成的金屬元素指紋圖譜可為胡蜂酒的質(zhì)量控制研究提供思路和科學(xué)依據(jù)。

2.8 胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

Cu、Pb、Cd、Hg等4種重金屬主要具有非致癌毒性，為評價(jià)胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg等4種重金屬的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，但是胡蜂酒中Pb、Cd、Hg未檢測出，所以主要考慮Cu的健康風(fēng)險(xiǎn)。為評價(jià)胡蜂酒中Cu的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，采用1.6中的模型進(jìn)行研究。通過查閱《中國藥典》可得胡蜂酒使用方法為每日服用2次，每次為15～25 mL，綜合考慮，本文中以其平均值40 mL(大約為36 g)為胡蜂酒日攝入量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)美國環(huán)保署規(guī)定的安全限量和世界衛(wèi)生組織暫定的每周可耐受攝入量，其他參數(shù)假設(shè)如下：ED=30 a，EF=90 d/a，WAB=60 kg，TA=30 a×365 d/a，重金屬Cu的每日允許最大攝入量(RfD)為4.00×10-2mg/(kg·d)[18，20]。通過計(jì)算得出胡蜂酒中Cu的每日攝入量(EDI)為3.82×10-5mg/(kg·d)，低于每日允許攝取最大量值(RfD)，Cu的靶標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)(THQ)為1.00×10-2。THQ<1說明攝入的重金屬對人體健康造成的影響不明顯，THQ>1時(shí)，表明暴露量高于不良反應(yīng)的閾值，對人體可造成非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)[18]。胡蜂酒中Cu元素THQ值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，從金屬元素方面單一來看，飲用胡蜂酒沒有明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)。

表6 胡蜂酒中金屬元素含量

圖1 胡蜂酒金屬元素占比分析Figure 1 Proportion of elements in vespa wine.

圖2 胡蜂酒無機(jī)元素指紋圖譜Figure 2 Metal elemental fingerprint of Vespa wine.

3 結(jié)論

收集不同產(chǎn)區(qū)金環(huán)胡蜂，按照中國藥典(2020版)浸制胡蜂酒，測定胡蜂酒中20種金屬元素。通過實(shí)驗(yàn)從胡蜂酒中檢測出16種無機(jī)元素，其中重金屬Hg、Cd、Pb、As等4種元素未被檢出。其中非金屬P含量最大，為118.132 mg/kg，Sr元素含量最低，為0.011 9 mg/kg。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出胡蜂酒中含有P、K、Na、Mg、Ca等營養(yǎng)元素，其中P、K Na含量占比16種金屬元素的96.14%，說明胡蜂酒中營養(yǎng)元素在就所含有的金屬元素中含量較高。

胡蜂酒中未檢出Pb、Cd、As、Hg，Cu含量為0.258 3 mg/kg，5種重金屬元素均未超過中國藥典限定值。對胡蜂酒中Cu、Pb、Cd、Hg等4種重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)(主要考慮Cu的健康風(fēng)險(xiǎn))，經(jīng)過健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)胡蜂酒中Cu元素THQ值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，從金屬元素方面單一來看，飲用胡蜂酒沒有明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)。

15個不同產(chǎn)區(qū)金環(huán)胡蜂泡制的胡蜂酒中金屬元素含量存在差異，由于泡制胡蜂酒的基酒、容器、環(huán)境都一致，導(dǎo)致存在差異的原因主要是胡蜂的生長環(huán)境、進(jìn)食種類等不同。通過對胡蜂酒中金屬元素含量分析，建立了胡蜂酒金屬元素指紋圖譜，可為胡蜂酒的鑒別提供思路和科學(xué)依據(jù)。