電感耦合等離子體質(zhì)譜法建立銀耳元素指紋圖譜及產(chǎn)地判別

李敏，江翠華，陳慶勝，彭明益

(廣州市黃埔區(qū)疾病預(yù)防控制中心，廣州 510000)

銀耳，又稱白木耳、雪耳、銀耳子等，有“菌中之冠”的美稱。銀耳性平無毒，既有補脾開胃的功效，又有益氣清腸的作用，內(nèi)含多種活性成分，能有效清除人體內(nèi)自由基[1]，抗氧化[2]，調(diào)節(jié)免疫力[3]、抗腫瘤[4-5]、改善記憶力[6]、降血糖、降血脂等功效[7-8]。銀耳是我國特產(chǎn)，尤以四川和福建為兩個主要產(chǎn)地。四川通江是銀耳的發(fā)源地，其段木銀耳知名度高，市場影響力大[9]；福建古田縣是我國銀耳的主要產(chǎn)地，占全國總產(chǎn)量的90%以上。兩種銀耳均已獲得地理標志產(chǎn)品保護[10]，并分別建立了相應(yīng)的地方標準：DB511921/T 2—2010 (地理標志產(chǎn)品 通江銀耳)，DB35/T 1096—2011 (地理標志產(chǎn)品 古田銀耳)[11]。

電感耦合等離子體質(zhì)譜 (ICP-MS)法被廣泛應(yīng)用于食品多元素測定領(lǐng)域內(nèi)[12-14]，與傳統(tǒng)無機分析技術(shù)相比，ICP-MS 法具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬、分析精度高、分析速度快、能進行多元素檢測和同位素比測定等分析特性[15]。這些特性為建立食品無機元素指紋圖譜，開展聚類分析、產(chǎn)地識別提供了有力的技術(shù)支撐，近年來涌現(xiàn)出一些相關(guān)的研究[16-18]。兩種銀耳因其產(chǎn)地環(huán)境、種植技術(shù)、工藝等各不相同，決定了它們必然有各自不同的營養(yǎng)成分及無機元素含量，而銀耳的地方標準主要是根據(jù)色、形、氣及部分一般性理化指標進行鑒別，相關(guān)鑒別文獻較少[19-20]。筆者應(yīng)用ICP-MS 法對兩種銀耳進行多元素同時測定，通過聚類分析兩者元素含量的異同，建立無機元素指紋圖譜，探索與建立一種快速高效的銀耳產(chǎn)地識別方法，為食品原材料的質(zhì)量控制及地理標志建立提供參考。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：Agilent7700 型，美國安捷倫科技有限公司。

天平：AG245 型，感量為0.01 mg，瑞士梅特勒-托利多公司。

純水機：Milli-Q 型，德國Merck 公司。

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9070A 型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

電熱板：HT-300 型，廣州分析測試中心。

Al、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Ag、Pb 等19 種多元素標準儲備液：各組分質(zhì)量濃度均為10 mg/L，美國安捷倫科技有限公司。

Sc、Ge、Rh、Tb、Lu、In、Bi 內(nèi)標混合儲備液：各組分質(zhì)量濃度均為100 mg/L，美國安捷倫科技有限公司。

氦氣、氬氣：99.99%，廣州西城工業(yè)氣體及設(shè)備有限公司。

硝酸：優(yōu)級純，德國默克公司。

銀耳樣品來源：分別從不同商家購買5 種通江銀耳及5 種古田銀耳，分別編號，其中通江銀耳編號分別為TJ1、TJ2、TJ3、TJ4、TJ5；古田銀耳編號分別為GT1、GT2、GT3、GT4、GT5。

1.2 溶液配制

用2%(質(zhì)量分數(shù)，下同)的硝酸溶液將10 μg/mL Al、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Ag、Pb 等19 種多元素標準儲備液逐級稀釋，配制成質(zhì)量濃度均分別為0、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0、500.0 μg/L 的系列混合標準工作溶液，備用。

用2%硝酸溶液將100 μg/mL Sc、Ge、Rh、Tb、Lu、In、Bi 內(nèi)標混合儲備液逐級稀釋，配制成各組分質(zhì)量濃度均為100 μg/L 的混合內(nèi)標使用液，備用。

1.3 儀器工作條件

功率：1 550 W；冷卻氣：氬氣，流量為14.0 L/min；霧化氣：氬氣，流量為0.95 L/min；補償氣：氬氣，流量為0.20 L/min；碰撞氣：氦氣，流量為4.3 mL/min；蠕動泵轉(zhuǎn)速：0.1 r/s；采樣深度：8.0 mm；重復(fù)采樣3 次。

1.4 樣品處理

將銀耳樣品粉碎后，稱取約0.25 g 樣品，加入經(jīng)酸煮洗凈的聚四氟乙烯杯中，加入硝酸5 mL，靜置12 h 后加外套密封放入烘箱中，于120 ℃下保持4 h，待冷卻后取出聚四氟乙烯杯，放入電熱板30 min于160 ℃趕酸，待冷卻后用純水定容至25 mL。

1.5 測定方法

樣品經(jīng)消化定容至25 mL，按照1.3 儀器工作條件進行測定，在線加入混合內(nèi)標使用液進行校正，繪制標準曲線，計算檢測結(jié)果。

1.6 數(shù)據(jù)分析

利用WPS Office 2019 進行基本數(shù)據(jù)處理及折線圖繪制，利用SPSS 25.0 軟件進行數(shù)據(jù)Z-標準化轉(zhuǎn)換及分層聚類分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性關(guān)系與檢出限

用系列混合標準工作溶液進樣檢測，以待測元素濃度為橫坐標，待測元素與內(nèi)標響應(yīng)值的比值為縱坐標，建立標準曲線，并計算線性相關(guān)系數(shù)。連續(xù)測定11 次空白溶液計算標準偏差，取3 倍標準偏差所對應(yīng)的質(zhì)量濃度為各待測元素的檢出限。

各待測元素線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限列于表1。由表1 可知，各元素的線性范圍為0.1～500 μg/L，線性相關(guān)系數(shù)均不低于0.999 0，檢出限為0.000 1～0.086 0 mg/kg，可滿足銀耳中19 種元素的檢測要求。

表1 銀耳中19 種元素線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

續(xù)表1

2.2 精密度試驗

對樣品重復(fù)測定6 次，計算各元素測定值的相對標準偏差，結(jié)果見表2。由表2 可知，各元素測定值的相對標準偏差為0.38%～12.8%，除Co、Se、Ag外，其余元素相對標準偏差均小于10%，表明本方法精密度較好。

表2 精密度試驗結(jié)果

2.3 加標回收試驗

稱取0.25 g 樣品，用本法測定其中19 種元素含量后，定量加入各元素混合標準溶液，消化后定容至25 mL，再次測定19 種元素含量，計算加標回收率，結(jié)果見表3。由表3 可知，各元素加標回收率為90.3%～111.5%，滿足準確度要求。

表3 各元素加標回收試驗結(jié)果

續(xù)表3

2.4 樣品測定結(jié)果

對通江銀耳與古田銀耳中的19 種元素進行檢測，各元素測定結(jié)果平均值及標準偏差見表4。

表4 兩種地理標志產(chǎn)品銀耳各元素平均含量及標準偏差

2.5 銀耳元素指紋圖譜繪制

對10 種銀耳樣品中的元素含量進行Z-標準化[21]，以元素為橫坐標，Z-標準化后的數(shù)據(jù)為縱坐標繪制曲線圖，建立銀耳的元素指紋圖譜，如圖1～圖3 所示。

圖1 5 種通江銀耳的元素指紋圖譜

圖2 5 種古田銀耳的元素指紋圖譜

圖3 兩種產(chǎn)地銀耳中元素含量平均值標準指紋圖譜

結(jié)果表明指紋圖譜能夠展示不同產(chǎn)地銀耳中礦物元素的差異，可應(yīng)用于銀耳的產(chǎn)地鑒別。

2.6 分層聚類分析

對10 種銀耳中元素含量進行Z-標準化并進行分層聚類分析，結(jié)果見圖4，兩種產(chǎn)地銀耳可以被聚類為兩個類別，產(chǎn)地能得到有效區(qū)分。

圖4 銀耳元素含量聚類分析結(jié)果

3 結(jié)語

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測兩種地理標志產(chǎn)品銀耳中19 種元素含量，簡便快速，結(jié)果準確可靠。以兩種產(chǎn)地銀耳中的元素含量平均值建立標準指紋圖譜，同時進行聚類分析，實現(xiàn)銀耳產(chǎn)地分類識別。結(jié)果表明，地理標志產(chǎn)品銀耳由于產(chǎn)地不同，所含元素的種類及含量存在明顯差異，可利用ICP-MS 法的多元素快速檢測能力，進一步增加檢測元素種類及擴大代表性樣品量，建立不同產(chǎn)地銀耳的無機元素指紋圖譜及模型，不斷擴充和更新數(shù)據(jù)庫，為銀耳產(chǎn)地識別提供科學(xué)快速的鑒別方法，對地理標志產(chǎn)品的產(chǎn)地及質(zhì)量鑒別具有重要意義。