微波消解ICP-MS/MS測定畜禽表皮組織17種無機元素

王行智，張文，陳婷，潘建忠，白雪，田振

蘭州市食品藥品檢驗檢測研究院（蘭州 730000）

畜禽表皮中含有豐富的膠原蛋白和營養(yǎng)元素，廣受消費者喜愛。畜禽產(chǎn)品經(jīng)過烘烤、油炸、腌制等加工過程，容易將有害殘留物的氣味和顏色掩蓋，給消費者的辨別帶來很大困難[1-2]。由于監(jiān)管部門只能通過群眾舉報等方式到現(xiàn)場進行監(jiān)管執(zhí)法，并且缺少相應(yīng)檢驗依據(jù)，這也是非法脫毛屢禁不止的主要原因。畜禽體中重金屬主要來源于生態(tài)環(huán)境，通過飲用水、空氣、土壤、飼料等進入動物體內(nèi)，由于重金屬在自然界難以降解，隨生物鏈累積進入人體而對人體健康產(chǎn)生極大危害[3-6]。隨著重金屬帶來危害日益嚴重，相關(guān)學者對重金屬分析技術(shù)和檢測方法的研究報道也越來越多[7]，主要方法有X射線熒光光譜法[8]、原子吸收光譜法[9]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[10-12]、原子熒光光譜法[13]、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法和酶聯(lián)免疫法[14]。電感耦合等離子體質(zhì)譜分析速度快，可同時測定多種元素，且具有精密度高、線性范圍寬等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于藥品、環(huán)境科學、食品安全等諸多領(lǐng)域，是進行元素檢測分析的常用方法[15-19]，對畜禽重金屬污染的研究報道主要是在畜禽養(yǎng)殖過程中通過飼料、飲用水等直接進入體內(nèi)帶來潛在危害[20-21]，而畜禽加工過程表皮組織中重金屬污染還尚未研究。試驗采用電感耦合等離子體串聯(lián)質(zhì)譜法，通過模擬松香、瀝青、松香酸甘油酯對畜禽脫毛，建立了一種檢測畜禽表皮中17種無機元素的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

肉雞（甘肅省定西安定區(qū)家禽養(yǎng)殖場）；過氧化氫（分析純，廣州化學試劑廠）；硝酸（分析純，德國默克公司）；Li、Be、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、As、Se、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U混合標準溶液（1 000 μg/mL，中國計量科學研究院）；混合內(nèi)標溶液（Sc、Ge、Rh、In、Bi，10 μg/mL，美國安捷倫科技有限公司）。

Milli-Q IQ7000超純水機（德國默克公司）；BSA-323S電子天平（德國賽多利斯科學儀器有限公司）；Ultra CLAVE超級微波化學消解平臺（意大利邁爾斯通有限公司）；8900串聯(lián)四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國安捷倫科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗材料處理

陰性樣品：肉雞宰殺后采用人工脫毛，取肉雞不同部位的表皮組織，切碎后混合均勻，于冰箱-20 ℃保存。

陽性樣品：肉雞宰殺后分別使用瀝青、工業(yè)松香、松香酸甘油酯模擬脫毛，取肉雞不同部位的表皮組織，切碎后混合均勻，于冰箱-20 ℃保存。

1.2.2 儀器工作條件

ICP-MS/MS處于分析狀態(tài)后穩(wěn)定30 min，使用調(diào)諧液調(diào)整儀器各項指標，使儀器矩管位置、分辨率、靈敏度、氧化物等各項指標達到最佳狀態(tài)。優(yōu)化后各項工作參數(shù)見表1。

表1 電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS/MS）檢測條件

1.2.3 混合標準溶液及內(nèi)標溶液的配制

精密移取各元素標準溶液，用2%硝酸配制成含Li、Be、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、As、Se、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U質(zhì)量濃度分別為0.0，10.0，20.0，50.0，100.0和200.0 μg/L的混合標準溶液。

取500 μL混合內(nèi)標溶液（含Sc、Ge、Rh、In、Bi），用超純水稀釋至100.0 mL容量瓶中，配制成質(zhì)量濃度500 μg/L的混合內(nèi)標溶液，與樣品溶液通過三通閥在線混合后，引入質(zhì)譜進樣系統(tǒng)。

1.2.4 試樣消解

樣品及空白溶液制備：稱取約0.3 g制備好的肉雞表皮組織于超級微波消解罐中，加入3.0 mL HNO3溶液、0.5 mL H2O2溶液，蓋好消解管蓋，放入超級微波消解化學平臺，按照設(shè)定的工作程序消解。消解完畢將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用超純水定容至刻度。同時做試劑空白溶液。

1.2.5 標準曲線與試樣測定

在ICP-MS吹掃結(jié)束后，等待儀器預(yù)熱穩(wěn)定及自動質(zhì)譜調(diào)諧后，引入不同梯度17種元素混合標準溶液進行測定。通過外標法定量，以信號強度為縱坐標，所測元素標準溶液濃度為橫坐標，建立測定多元素標準曲線。通過式（1）計算。

式中：X為所測元素含量，mg/kg；C為所測元素的質(zhì)量濃度，μg/L；V為試樣定容體積，mL；m為稱樣量，g；N為單位換算系數(shù)。

1.2.6 方法檢出限與定量限

將試劑空白按照上述消解步驟消解，定容。將所得消解液重復(fù)測定11次，分別以試劑空白3倍標準偏差和10倍標準偏差計算方法檢出限與定量限。

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理優(yōu)化

2.1.1 超級微波化學平臺消解酸體系優(yōu)化

微波消解中常用酸一般分為2類：非氧化性酸和氧化性酸。非氧化性酸如氫氟酸、磷酸等；氧化性酸如硝酸、熱濃高氯酸、濃硫酸和過氧化氫等。硫酸和高氯酸沸點高，氧化性強，在高溫高壓消解過程中容易燒壞消解管，甚至損壞微波消解平臺，而電感耦合等離子體質(zhì)譜耐受氫氟酸差，容易損壞設(shè)備，因此消解過程常選用硝酸體系消解，當物質(zhì)消解液顏色呈綠色或者較深時，通常在硝酸體系加入一定量過氧化氫脫色氧化，可使消解液顏色無色澄清，提升消解效果，并且有利于消除背景雜質(zhì)干擾以及儀器維護。

試驗選用硝酸體系和硝酸加過氧化氫體系于240℃消解30 min（超級微波化學平臺推薦工作參數(shù)）消解樣品，結(jié)果顯示，HNO3用量3.0 mL、過氧化氫用量0.5 mL時，消解液無色澄清透明，優(yōu)于單獨使用硝酸消解時的狀態(tài)，繼續(xù)增加硝酸或者過氧化氫用量時，消解液的色澤狀態(tài)提升無明顯變化，故選擇3.0 mL HNO3和0.5 mL過氧化氫為消解最佳使用量。

2.1.2 超級微波化學平臺消解程序優(yōu)化

在確定消解酸的種類和用量后，為確定超級微波化學平臺最佳消解程序，試驗對消解溫度和消解時間進行優(yōu)化，待消解液剩余1 mL左右，待冷卻后經(jīng)50 mL容量瓶定容，混勻上機測定。消解程序見表2和表3。結(jié)果顯示，消解溫度240 ℃、消解時間55 min時消解效果最佳。

表2 溫度消解程序

表3 溫度消解程序

2.2 線性關(guān)系及檢出限、定量限

試驗在最佳優(yōu)化條件下，由蠕動泵通過三通閥在線加入5種混合內(nèi)標溶液，對試樣的空白消解試劑連續(xù)測定11次，并且依次測定配制的混合標準溶液，建立標準曲線，所測17種元素在一定范圍均呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.999 0～0.999 9之間。檢出限為0.001 679～0.232 2 mg/kg，定量限為0.005 598～0.774 2 mg/kg，檢出限和定量限均較低，能夠滿足檢測要求，結(jié)果見表4。

表4 混合標準溶液的線性方程、線性相關(guān)系數(shù)、線性范圍

2.3 精密度和回收率

選取制備好的雞皮組織樣品，選2，4和10 mg/kg這3個加標梯度在優(yōu)化的試驗條件下對17種無機元素平行測定6次，結(jié)果表明，3個梯度各元素加標回收率分別在92.34%～115.0%，90.50%～112.1%和96.06%～109.4%之間，3個梯度各元素精密度（n=6，SRSD）分別在0.6%～2.8%，2.4%～4.4%和1.7%～4.9%之間，均小于5.0%，表明儀器精密度好，性能穩(wěn)定，可滿足日常分析檢測。

2.4 不同模擬脫毛方法重金屬檢測

使用國家規(guī)定使用的食品級松香酸甘油酯與2種非法脫毛劑工業(yè)松香、瀝青模擬屠宰場脫毛過程，并對比3種物質(zhì)脫毛效果及畜禽表皮中重金屬殘留。結(jié)果顯示：將瀝青、工業(yè)松香加熱融化后，散發(fā)出刺激嗆鼻的有毒氣體，融化狀態(tài)下很容易粘附在畜禽表皮，冷卻凝固后也很容易從畜禽表皮剝落。松香酸甘油酯在融化狀態(tài)下散發(fā)出的氣味較淡，并且脫毛效果不如瀝青和工業(yè)松香。盡管如此，松香酸甘油酯中重金屬元素檢出數(shù)量少，Pb元素低于國家標準規(guī)定的限量，其模擬脫毛樣品中沒有檢測出有害重金屬，且脫毛環(huán)境友好，這表明食品級松香甘油酯安全可靠，可以作為屠宰市場脫毛使用。工業(yè)松香中檢測到5種重金屬，盡管含量均較低，但是在工業(yè)松香脫毛樣品中檢測到鉛0.007 mg/kg，這可能是肉雞在工業(yè)松香脫毛過程中毛孔微微張開，重金屬伴隨著工業(yè)松香滲透并殘留在肉雞表皮。瀝青中有多種重金屬元素被檢出，含量依次是鎳36.7 mg/kg、釩12.5 mg/kg和鋇1.074 mg/kg等，但是在瀝青脫毛樣品中并未檢測到重金屬遷移，這可能和瀝青本身性質(zhì)有關(guān)，有待進一步研究。結(jié)果見表6。

表5 加標回收率與精密度結(jié)果（n=6）

表6 不同脫毛過程肉雞表皮組織和皮下肌肉組織中重金屬含量 單位：mg/kg

2.5 實際樣品檢測

從當?shù)厥袌鲑徺I雞肉、鴨肉、豬皮等，各100批次，結(jié)果顯示畜禽表皮中含有豐富的人體所需礦質(zhì)元素，如Ca、Mg、Fe等。Cr、Pb、As等有害重金屬含量未檢出或低于檢出限，可安全放心食用，但是畜禽表皮中重金屬殘留原因不明，是否來源于非法脫毛過程中重金屬發(fā)生遷移有待進一步研究。

3 結(jié)論

試驗采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定畜禽表皮組織中Li、Be、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Ga、As、Se、Sr、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb、U這17種無機元素，通過優(yōu)化微波消解程序和儀器工作條件，線性條件、回收率、精密度等均符合檢測要求。并對比松香酸甘油酯、瀝青、工業(yè)松香脫毛效果及脫毛過程重金屬遷移到畜禽表皮情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)松香酸甘油酯脫毛安全可靠，無重金屬檢出，工業(yè)松香和瀝青中含有多種重金屬元素，給畜禽脫毛后存在鉛等重金屬污染的風險。畜禽表皮組織中重金屬來源尚不明確，飼料、水源、非法脫毛等均可能給畜禽帶來污染，仍需進一步研究及加強監(jiān)管。