比較不同前處理方法對(duì)ICP-MS法測(cè)定 涼粉草類制品中鉛、鎘含量的影響

藍(lán)媌容，彭義琴，謝慶劍，韋泱源，梁任佳，金其揚(yáng)

（1.中國(guó)檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)廣西有限公司，廣西南寧 530022；2.廣西壯族自治區(qū)計(jì)量檢測(cè)研究院，廣西南寧 530200； 3.廣西民生中檢聯(lián)檢測(cè)有限公司，廣西南寧 530000；4.廣西海迅儀器設(shè)備有限公司，廣西南寧 530031； 5.廣西中檢食品檢測(cè)有限公司，廣西北海 536006）

本實(shí)驗(yàn)以廣西生產(chǎn)的涼粉草類制品為樣品，采用濕法消解和微波消解兩種方法處理，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）測(cè)定樣品中鉛和鎘的含量，比較濕法消解和微波消解這兩種方法對(duì)ICP-MS法測(cè)定涼粉草類制品樣品中鉛和鎘的含量的影響，以探討更適合涼粉草類制品的前處理方法，為涼粉草類制品中鉛和鎘含量測(cè)定的前處理方法提供參考[1]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Pb、As元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L），介質(zhì)為2%硝酸，美國(guó)O2SI公司；Bi、Ge、In、Li、Sc和Tb混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)液（100 μg/mL），介質(zhì)為2%硝酸，美國(guó)O2SI公司；濃硝酸，分析純，德國(guó)Merck公司；30%過(guò)氧化氫，優(yōu)級(jí)純，廣東光華科技股份有限公司；氬氣，純度99.999%，廣西國(guó)信氣體研究有限 公司。

樣品來(lái)源及抽樣方式：從廣西各大超市隨機(jī)購(gòu)買(mǎi)100批涼粉草類制品作為樣品。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，感量1 mg（ML 204，Mettler Toledo公司）；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Icap QC，Thermo公司）；微波消解儀（Mars6，CEM公司）；石墨電熱消解儀（BHW-09C，北京博通公司）；趕酸儀（BHW-09，恒奧德儀器儀表公司）；超純水儀（Milli-Q，Millipore公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

（1）鉛和鎘混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液的配制。精密量取0.5 mL Pb、As元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L），置于體積為50 mL的容量瓶中，用硝酸溶液（5+95）定容到刻度線，配制成濃度為1000 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，混勻備用。

（2）鉛和鎘混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的配制。分別精密量取0.05 mL、0.50 mL、2.50 mL、5.00 mL和10.00 mL Pb、As元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1000 μg/L）于50 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5+95）定容至50 mL，分別配制成濃度為1.00 μg/L、10.00 μg/L、50.00 μg/L、100.00 μg/L和200.00 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，混勻備用。

（3）內(nèi)標(biāo)液的配制。精確量取適量Bi、Ge、In、Li、Sc、Tb混合內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100 μg/mL），用硝酸溶液（5+95）配制成濃度為50 μg/L的內(nèi)標(biāo)使用液，混勻備用。

1.3.2 樣品前處理

（1）濕法消解法。準(zhǔn)確稱取100批涼粉類制品樣品（樣品編號(hào)為A01-A100），每份約0.5 g（精確至0.001 g）于50 mL消化管中，加入5 mL濃硝酸，松蓋置于可調(diào)溫式電熱板上120 ℃消解2 h。若消化液呈深褐色，再加適量濃硝酸，消解至冒白煙，消化液呈無(wú)色透明或略帶黃色即可。隨后轉(zhuǎn)移至趕酸儀上趕酸（120 ℃趕酸直至酸液剩余約1 mL），取出消化管，冷卻至室溫，將消化液轉(zhuǎn)移到25 mL容量瓶中，用超純水定容至25 mL，混勻備用。同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。

（2）微波消解法。稱取100批涼粉草類制品樣品（樣品編號(hào)為B01-B100），每份約0.5 g（精確至 0.001 g），緩慢放入微波消解罐中，進(jìn)行編號(hào)。每份樣品中均加入5 mL濃硝酸和2 mL 30%的過(guò)氧化氫溶液，加蓋放置1 h（觀察是否出現(xiàn)劇烈反應(yīng)或冒煙等現(xiàn)象，若出現(xiàn)此類情況應(yīng)延長(zhǎng)放置的時(shí)間）。待消解罐中反應(yīng)現(xiàn)象穩(wěn)定，旋緊微波消解罐管蓋，按照表1的微波消解程序進(jìn)行消解。待消解罐冷卻后，放置于趕酸儀上140～160 ℃趕酸至0.5～1.0 mL。待消解罐冷卻至室溫后，將所得的消化液轉(zhuǎn)移至體積為25 mL容量瓶中，用少量超純水洗滌消解罐2～3次 后定容至刻度線，混勻備用。同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。

表1 微波消解程序

1.3.3 樣品測(cè)定

使用ICP-MS法進(jìn)行樣品測(cè)定，但該法在分析微量元素時(shí)存在許多干擾現(xiàn)象，如基體干擾和質(zhì)譜干擾等，只有消除或減少干擾才能保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。本實(shí)驗(yàn)使用動(dòng)能歧視型碰撞池（KED）模式，以氦氣作為碰撞氣，通過(guò)內(nèi)標(biāo)元素校正減少分析離子的干擾。通過(guò)篩選與目標(biāo)金屬元素抑制/增強(qiáng)強(qiáng)度一致的金屬元素確定內(nèi)標(biāo)元素，與目標(biāo)金屬元素抑制/增強(qiáng)程度一致的金屬元素可作為內(nèi)標(biāo)[3]。本次實(shí)驗(yàn)以濃度為50 μg/L的Bi、Ge、In、Li、Sc和Tb為內(nèi)標(biāo)液，以Bi、In為內(nèi)標(biāo)元素校正基體干擾及儀器波動(dòng)帶來(lái)的影響。ICP-MS主要工作參數(shù)見(jiàn) 表2。

表2 KED模式ICP-MS主要工作參數(shù)

1.3.4 樣品含量計(jì)算

試樣中Pb、Cd含量按式（1）計(jì)算。

式中：X為試樣中待測(cè)元素含量，mg/kg；ρ為試樣溶液中被測(cè)元素質(zhì)量濃度，μg/L；ρ0為試樣空白液中被測(cè)元素質(zhì)量濃度，μg/L；V為試樣消化液定容體積，mL；f為試樣稀釋倍數(shù)；m為試樣稱取質(zhì)量，g；1000為換算系數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按照表2的工作條件，對(duì)混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測(cè)定，分別以Pb和Cd的濃度（μg/L）為橫坐標(biāo)，所對(duì)應(yīng)的信號(hào)響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制Pb和Cd的工作曲線，測(cè)得Pb和Cd的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)r2如圖1、圖2所示，其中Cd：y=0.0114x+0.0018，r2=0.9998；Pb：y=0.0121x-0.0176，r2=0.9999。

圖1 Cd標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

Pb、Cd元素相關(guān)系數(shù)r2均大于0.9997，說(shuō)明Pb和Cd兩種元素的線性關(guān)系良好，符合樣品分析 要求。

2.2 方法檢出限測(cè)定

分別用經(jīng)濕法消解、微波消解處理后的試劑空白溶液進(jìn)行測(cè)試，連續(xù)測(cè)定11次Pb、Cd的信號(hào)值，測(cè)定得Pb、Cd信號(hào)值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所相當(dāng)?shù)臐舛葹閮x器檢出限，經(jīng)過(guò)稀釋倍數(shù)，理論取樣量及單位轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算出Pb、Cd的方法檢出限。計(jì)算得出經(jīng)濕法消解和微波消解處理后，測(cè)得Pb的方法檢出限均為0.0003 mg/kg，Cd的方法檢出限均為0.0003 mg/kg， 這兩種前處理方法處理涼粉草類制品樣品后所測(cè)得的檢出限沒(méi)有明顯差異。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》（GB 5009.268—2016）[4]規(guī)定，食品中Pb的檢出限為0.02 mg/kg， Cd的檢出限為0.002 mg/kg。由此可見(jiàn)，經(jīng)濕法消解和微波消解處理涼粉草類制品樣品后，所測(cè)得的方法檢出限低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢出限，這兩種前處理方法均能很好地滿足樣品分析的要求。

2.3 方法準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取2份大米粉質(zhì)控樣品，每份約0.5 g，分別經(jīng)濕法消解和微波消解處理，進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程計(jì)算得出樣品中Pb、Cd的濃度（μg/L）。大米粉中Pb和Cd的含量測(cè)定結(jié)果如表3、表4所示。結(jié)果表明，經(jīng)濕法消解和微波消解處理大米粉質(zhì)控樣品后，測(cè)得的結(jié)果差異不大，均在標(biāo)準(zhǔn)參考范圍內(nèi)，使用這兩種方法對(duì)涼粉草類制品樣品進(jìn)行處理，均能準(zhǔn)確反映樣品中Pb和Cd的含量。

表3 微波消解的準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=3）

表4 濕法消解的準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=3）

2.4 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

稱取12份編號(hào)為A01的樣品，每份約0.5 g，每6份分為一組，共兩組。一組經(jīng)濕法消解處理，另一組經(jīng)微波消解處理，消解完成后，進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)，根據(jù)測(cè)得結(jié)果，分別計(jì)算出Pb、Cd含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%），結(jié)果如表5、表6所示。結(jié)果表明，經(jīng)兩種方法處理樣品后測(cè)得Pb、Cd含量的RSD（%）均小于5%，說(shuō)明這兩種方法精密度良好，均符合樣品分析的要求。但經(jīng)微波消解處理后的樣品測(cè)得Pb、Cd含量的RSD（%）均小于濕法消解，可見(jiàn)微波消解法處理涼粉草類制品樣品后測(cè)得Pb、Cd含量的精密度比濕法消解法好。

表5 微波消解的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=6）

表6 濕法消解的準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=6）

2.5 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

稱取12份編號(hào)為A01的樣品，每份約0.5 g，每6份分為一組，共兩組，均加入一定量的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。一組經(jīng)濕法消解處理，另一組經(jīng)微波消解處理，消解完成后，進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)，根據(jù)表2測(cè)定條件，進(jìn)行加標(biāo)回收測(cè)定。結(jié)果表明，這兩種前處理方法測(cè)得Pb和Cd的加標(biāo)回收率均在98.20%～106.0%，RSD均在1.1%～2.2%，符合樣品分析要求，詳見(jiàn)表7。使用微波消解法對(duì)涼粉草類制品樣品進(jìn)行前處理后，測(cè)得Pb和Cd的加標(biāo)回收率高于濕法消 解法。

表7 不同前處理方法加標(biāo)回收率比較（n=6）

2.6 樣品測(cè)定結(jié)果

經(jīng)濕法消解和微波消解處理后測(cè)得100批涼粉草類制品樣品中Pb和Cd的含量以及精密度如表8所示。由表8可知，Pb和Cd含量測(cè)定結(jié)果的精密度均小于10%，符合樣品分析的要求。

表8 Pb和Cd含量測(cè)定結(jié)果（n=100）

2.7 樣品測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

計(jì)算經(jīng)濕法消解和微波消解處理后，100批涼粉草類制品中鉛和鎘含量測(cè)定結(jié)果的差值，分別命名為Pb-diff和Cd-diff，對(duì)這兩種方法測(cè)定結(jié)果的差值進(jìn)行所有變量的Kolmogorov-Smirnova和Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗(yàn)，結(jié)果如表9所示，P＜0.05，說(shuō)明所有變量均不滿足正態(tài)性檢驗(yàn)。

表9 正態(tài)性檢驗(yàn)

因此，采用秩和檢驗(yàn)來(lái)比較樣品經(jīng)濕法消解和微波消解兩種前方法處理后測(cè)得Pb和Cd含量的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。濕法消解法處理樣品測(cè)得100樣品Pb含量的中位數(shù)為3.63（28.0，499），微波消解法為3.68（28.5，559），采用秩和檢驗(yàn)顯示Z=-3.500，P＜0.001，說(shuō)明經(jīng)濕法消解和微波消解處理涼粉草類制品樣品后，測(cè)得Pb的含量具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性；濕法消解法處理樣品測(cè)得100樣品Cd含量的中位數(shù)為0.286（1.33，24.13），微波消解法為0.280（1.25，23.85），采用秩和檢驗(yàn)顯示Z=-0.500，P＜0.617，不能說(shuō)明經(jīng)濕法消解和微波消解處理涼粉草類制品樣品后，測(cè)得Cd的含量具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。

3 討論

目前應(yīng)用于食品中重金屬檢測(cè)的前處理方法主要有濕法消解、微波消解、干法灰化和高壓消解罐法4種。不同消解方式具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，不同的消解方式對(duì)不同的樣品類型，消解效果也不一樣[5]。 濕法消解法具有操作簡(jiǎn)便，適合大批量樣品處理等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)的加熱裝置耗能高、溫度均勻性差、消解消耗時(shí)較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)樣品外溢或燒干炭化等情況，造成待測(cè)組分揮發(fā)損失；微波消解法操作簡(jiǎn)單，加熱均勻，樣品消解罐獨(dú)立密封，不易被污染，還避免了試劑的揮發(fā)，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率。建立食品中重金屬元素的測(cè)定方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)樣品的類型和樣品數(shù)量等情況，選擇合適的前處理方法，從而提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本實(shí)驗(yàn)采用濕法消解和微波消解兩種方法對(duì)涼粉草類制品樣品進(jìn)行前處理，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定樣品中鉛和鎘的含量，測(cè)得Pb和Cd的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r2＞0.9997，加標(biāo)回收率均在98.2%～106.0%，精密度（RSD）均小于4.5%（n=6）；樣品經(jīng)這兩種方法處理后，測(cè)得方法檢出限、方法準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩者無(wú)明顯差異，但微波消解處理樣品測(cè)得的加標(biāo)回收率比濕法消解高，微波消解法精密度比濕法消解好。另外，采用秩和檢驗(yàn)比較樣品經(jīng)濕法消解和微波消解兩種前方法處理后，測(cè)得Pb含量具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性（P＜0.001），測(cè)得Cd含量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性（P＞0.005）。

4 結(jié)論

綜上所述，使用微波消解法對(duì)涼粉草類制品樣品進(jìn)行前處理，能更好地反應(yīng)涼粉草類制品樣品中鉛和鎘的真實(shí)含量。本實(shí)驗(yàn)為涼粉草類制品中鉛和鎘的含量測(cè)定的前處理方法提供了一定的參考。