奶粉中測(cè)定微量元素樣品前處理方法優(yōu)化

王懂帥 許若彤 洪霞 袁彩霞 何海寧 王玉

摘 要：樣品的前處理技術(shù)對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性影響較大。本試驗(yàn)利用成功合成的磁性碳納米復(fù)合材料為凈化劑，聯(lián)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法建立一種同時(shí)測(cè)定奶粉中5種微量元素的樣品前處理方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，方法的平均回收率為89.99%～92.17%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%，最低檢出限為0.025～0.086 μg·mL-1。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，優(yōu)化樣品前處理方法應(yīng)用于奶粉中微量元素快速檢測(cè)具有操作簡(jiǎn)單、吸附能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了富集分離一體化。

關(guān)鍵詞：微量元素;電感耦合等離子體質(zhì)譜法;奶粉;樣品前處理方法

Optimization of Pretreatment Method for Determination of Trace Eelements in Milk Powder

WANG Dongshuai1，2， XU Ruotong1，2*， HONG Xia1，2， YUAN Caixia1，2， HE Haining1，2， WANG Yu3

（1.Gansu Zhongshang Food Quality Test and Detection Co.， Ltd.， Lanzhou 730010， China; 2.Gansu Business Science and Techology Institute Co.， Ltd.， Lanzhou 730010， China; 3.Pingliang Food Inspection and Testing Center， Pingliang 744000， China）

Abstract： The pretreatment technology of samples has a great influence on the accuracy of analytical results. A sample pretreatment method for simultaneous determination of five trace elements in milk powder was established by using successfully synthesized magnetic carbon nanocomposites as purifying agent and inductively coupled plasma mass spectrometry. The results showed that the average recovery of the method was 89.99%～92.17%， the relative standard deviation was less than 5%， and the minimum detection limit was 0.025～0.086 μg·mL-1. Compared with traditional technology， the optimized sample pretreatment method applied to the rapid detection of trace elements in milk powder has the advantages of simple operation， strong adsorption capacity and low cost， and realizes the integration of enrichment and separation.

Keywords： trace elements; inductively coupled plasma mass spectrometry; powdered milk; sample pretreatment method

奶粉特別是嬰幼兒奶粉是除母乳外嬰幼兒的主要食物來(lái)源之一。它含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是有益微量元素，缺乏任何一種微量元素都會(huì)對(duì)嬰兒的身體健康產(chǎn)生不利影響[1]。例如，鐵元素能增強(qiáng)中性粒細(xì)胞殺菌和吞噬功能，維持機(jī)體正常的免疫功能;鐵元素在人體內(nèi)參與氧的運(yùn)輸和貯存，鐵元素缺乏會(huì)導(dǎo)致缺鐵性貧血[2]。因此，監(jiān)測(cè)各類嬰幼兒奶粉中微量元素含量十分重要。

在利用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)分析奶粉中微量元素時(shí)，試驗(yàn)誤差主要來(lái)自樣品前處理過(guò)程。常用的前處理方法有干灰化法[3]、酸提取法[4]等。但這些方法具有易損失、試劑量大、毒性大等缺點(diǎn)。而功能化碳納米復(fù)合材料由于具有比表面積大、良好的機(jī)械強(qiáng)度、吸附性能強(qiáng)和選擇性好等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)境、中藥材等樣品中有毒有害物質(zhì)快速檢測(cè)樣品前處理中[5]。碳納米材料及金屬納米粒子合成納米復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)外雖已在農(nóng)藥殘留檢測(cè)、獸藥殘留檢測(cè)、食品添加劑檢測(cè)等方面進(jìn)行了大量研究，但應(yīng)用于基質(zhì)復(fù)雜的奶粉中微量元素快速檢測(cè)樣品前處理未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)通過(guò)簡(jiǎn)單的共沉淀法、水熱法合成磁性四氧化三鐵納米粒子負(fù)載具有雙官能團(tuán)十八烷胺功能化介孔碳復(fù)合材料作為一種特異性混合凈化劑，結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜法建立了一種簡(jiǎn)單、高效、快速、靈敏度高、重復(fù)性好和準(zhǔn)確度高的同時(shí)檢測(cè)奶粉中常見(jiàn)的5種微量元素的樣品前處理方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

5種混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（包括鈣、錳、鐵、銅和鋅元素，純度1 000 μg·mL-1或10 μg·mL-1，北京譜析標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)有限公司）;硝酸（純度98.9%，茂名市雄大化工有限公司佛山分公司）;鹽酸（純度99.2%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;介孔碳（純度98.2%，外徑10～50 nm，內(nèi)徑5～10 nm，長(zhǎng)度20～40 μm，比表面積>150 m2·g-1，北京科創(chuàng)海光有限公司）;二次蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備

微波消解儀（TANK PLUS，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司）;等離子電感耦合質(zhì)譜儀（ICP-6800S，上海美析儀器有限公司）;電子天平（PXS-270，上海精科實(shí)業(yè)有限公司）;臺(tái)式高速離心機(jī)（CF16RXⅡ，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）;超聲波清洗機(jī)（SB-100B，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品溶液的制備

稱取分裝好的奶粉樣品0.25 g于微波消解管中，加入硝酸8.0 mL，雙氧水3.0 mL，加蓋后放入微波消解儀中消解58 min。消解冷卻后取出放入趕酸儀，在80 ℃下加熱120 min，蒸發(fā)揮干多余的酸液。將剩余溶液轉(zhuǎn)移至25 mL離心管中，用超純水沖洗蓋子3次，并入離心管內(nèi)，加入10 mg碳磁性納米復(fù)合材料，振蕩8 min，在外加磁場(chǎng)作用下分離，棄去懸浮液，磁性物質(zhì)用5 mL超純水洗脫，收集洗脫液待測(cè)，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制

用2%硝酸水溶液配制Ga、Mn、Fe、Cu和Zn標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為0.05 μg·g-1、0.10 μg·g-1、0.50 μg·g-1、1.00 μg·g-1、10.00 μg·g-1和50.00 μg·g-1，在該儀器條件下檢測(cè)分析，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 磁性Fe3O4納米粒子和十八烷胺功能化介孔碳復(fù)合材料的制備

本試驗(yàn)采用化學(xué)共沉淀法、水熱法制得磁性Fe3O4納米粒子和十八烷胺功能化介孔碳復(fù)合材料，試驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

將制備好的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測(cè)定，以標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的濃度為橫坐標(biāo)，測(cè)量值與內(nèi)標(biāo)溶液的比率為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得出標(biāo)曲線性關(guān)系良好（R2為0.999 6～1.000 0），檢出限符合分析要求，檢測(cè)靈敏度高，內(nèi)標(biāo)穩(wěn)定，能夠完成痕量檢測(cè)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 奶粉中5種微量元素含量測(cè)定

選取金領(lǐng)冠奶粉作為分析對(duì)象，稱取0.25 g奶粉樣品按1.3.1方法處理，將樣品溶液連續(xù)測(cè)定7次取其平均值，計(jì)算奶粉中5種微量元素含量，并對(duì)元素含量進(jìn)行分析，計(jì)算RSD值。結(jié)果如表2所示，奶粉中Ga、Mn、Zn、Cu和Fe含量均在配料表給出值范圍內(nèi)。

2.3 加標(biāo)回收試驗(yàn)與精密度試驗(yàn)

為驗(yàn)證方法的可行性，稱奶粉樣品0.25 g進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，依次加入Ga、Mn、Fe、Cu和Zn標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，同時(shí)做空白，每一添加水平的樣品數(shù)為3個(gè)，樣品處理按1.3.1方法進(jìn)行。先測(cè)定樣品中的本底含量，再分別測(cè)定加標(biāo)樣品中元素的含量，扣除空白值后，計(jì)算加標(biāo)回收率，加標(biāo)樣品的回收率及精密度結(jié)果見(jiàn)表3。平均加標(biāo)回收率為89.99%～92.17%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<5% （n=3），表明該方法回收率高，精密度好。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過(guò)共沉淀法、簡(jiǎn)單水熱法成功合成磁性Fe3O4納米粒子負(fù)載十八烷胺功能化介孔碳復(fù)合材料作為一種混合凈化劑，聯(lián)合電感耦合等離子體質(zhì)譜法建立了一種同時(shí)測(cè)定奶粉中5種微量元素（鈣、錳、鐵、銅和鋅）的樣品前處理方法，該方法省去了過(guò)濾和離心等復(fù)雜的操作步驟，提高了凈化效率，縮短了前處理的時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明，該磁性納米復(fù)合材料能夠特異性吸附微量元素，提高檢測(cè)效率，操作簡(jiǎn)單。平均回收率為89.99%～92.17%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%，最低檢出限為0.025～0.086 μg·mL-1。本方法具有靈敏度高、通用性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好和經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，適用于其他樣品中金屬元素檢測(cè)樣品的前處理。

參考文獻(xiàn)

[1]王玉英，李倩，鞏博.干法灰化-分光光度法測(cè)定乳粉中鋁的方法[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2013，41（6）：49-50.

[2]姜穎.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定盲樣中鎘含量的不確定度分析[J].廣東化工，2020，47（11）：200-201.

[3]范芳芳，魏寧果，邊文文.嬰幼兒配方奶粉中8種常微量元素分析方法的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2019（7）：54-56.

[4]胡亞漉，葉為果，劉輝.電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定嬰幼兒配方奶粉中礦物質(zhì)元素[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2018，9（12）：3122-3127.

[5]FOSCHI M，D'ARCHIVIO A A，ROSSI L.Geographical discrimination and authentication of lentils （Lens culinaris Medik.） by ICP-OES elemental analysis and chemometrics[J].Food Control，2020，118：107438.

[6]柴宗龍，袁彩霞，錢(qián)瀅文，等.磁性納米粒子修飾碳納米管復(fù)合材料對(duì)菠菜中9種有機(jī)磷農(nóng)藥吸附性能研究[J].食品與發(fā)酵科技，2018，54（3）：70-76.