能量色散X射線熒光光譜快速檢測干木耳中的鐵

趙澤宇，張欣然，王宗義 ，王雨萱，劉明博，嚴國富

1.北京農學院，食品科學與工程學院/食品質量與安全北京實驗室/農產品有害微生物及農殘安全檢測與控制北京市重點實驗室（北京 102206）；2.鋼研納克檢測技術股份有限公司（北京 100081）；3.北京雷力平衡農業(yè)發(fā)展有限公司（北京 101407）

黑木耳是兼具營養(yǎng)與藥用價值的一種常見食用菌[1-3]，富含鐵（Fe），是日常補Fe的優(yōu)質食源。黑木耳已被廣泛應用到保健品和醫(yī)療藥品的深加工中[4-5]，因此開發(fā)木耳中Fe元素含量的簡便、快速和準確的檢測方法，用于指導企業(yè)生產，進行質量控制，對助力木耳產業(yè)發(fā)展，推動鄉(xiāng)村振興具有實際意義。

食品中Fe元素的常規(guī)檢測方法主要有火焰原子吸收光譜法[6]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法[7]和分光光度法[8-9]。這些方法雖然靈敏準確，但均需對樣品進行消解處理，不適合作為快檢方法。能量色散X射線熒光（EDXRF）光譜，是利用X射線掃描樣品，待測元素內層電子激發(fā)，產生特征X射線熒光，經(jīng)探測器識別，可實現(xiàn)某一元素或多元素的原位、無損快速檢測；EDXDF光譜在地質[10-11]、冶金[12]、土壤[13-14]、海洋沉積物[15]、文物[16]和大氣[17]等領域應用廣泛，在農業(yè)[18-19]食品[20-22]領域也獲得應用。木耳中Fe含量相對較高，這為使用EDXRF光譜進行相關質量監(jiān)測和控制提供可行性。關于使用EDXRF光譜快速檢測木耳中Fe含量的研究還少有報道。

試驗通過自制木耳標準樣品，進行定值，建標，建立木耳Fe含量的EDXRF光譜快速檢測方法，為相關產品開發(fā)與質量監(jiān)測提供有價值的方法參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干木耳（線下市場/網(wǎng)購）；國家標準樣品溶液GSB 04-1726-2004鐵（Fe）單元素標準溶液[標準值均為1 000 μg/mL，介質均為c（HNO3）=1.0 mol/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心]；優(yōu)級純硝酸、高氯酸（默克有限公司）。

1.2 儀器與設備

NX-100s能量色散X射線熒光光譜儀、體積10 mL的樣品杯（鋼研納克檢測技術股份有限公司）；TAS-990原子吸收分光光度計（青島聚創(chuàng)環(huán)保集團有限公司）；BJ-150高速粉碎機（拜杰電器有限公司）；EHD-36電熱消解爐（邢臺潤聯(lián)科技開發(fā)有限公司）；HD-300電熱鼓風干燥箱（上海善志儀器有限公司）；GD-10玻璃儀器氣流烘干器（鄭州科文儀器設備有限公司）；AB-50分析天平（上海圣科儀器設備有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

將干木耳于粉碎機中粉碎至約0.425 mm粒徑（40目）以下，裝袋標記，備用。

1.3.2 系列標準品的制備

選取鐵含量較低的木耳樣品作為基礎標準樣，稱取10.00 g系列基礎黑木耳粉于50 mL燒杯中，分別加入25 mL系列加標溶液，系列加標溶液配比見表1，攪拌，放置待加標溶液被干木耳粉充分吸收，轉移至平皿中，于電熱鼓風干燥箱，于60 ℃干燥48 h；取出，研磨成粉狀，于室溫放置24 h，平衡水分后，備用。

表1 系列加標溶液配比 單位：mL

1.3.3 系列標準樣中Fe元素的定值

取適量（0.2～1.0 g）系列標準樣，按GB 5009.90—2016[7]進行測定。

1.3.4 樣品的測定

取5～8 g系列加標試樣和待測試樣，裝入儀器專用樣品杯中，由自動進樣器送入儀器進行EDXRF光譜掃描檢測。儀器工作參數(shù)見表2。以系列標準樣鐵的國標法定值（mg/100 g）對鐵的相對X射線熒光強度（特征譜線熒光強度與歸一譜線熒光強度的比值）建立標準曲線，外標法定量。

表2 儀器工作參數(shù)

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集使用NCS EDXRF V9.0.7；數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析使用Excel 2016。

2 結果與分析

2.1 方法的選擇性、線性及定量下限

木耳中Fe的干擾情況見圖1。Fe-Kα周圍未見明顯的基質元素干擾峰。理論上Ti、Cr、Pb與Fe存在元素間干擾，但試驗測量的為木耳中常量元素鐵，Ti、Cr、Pb含量較低，其干擾可忽落不計。

圖1 木耳粉中Fe的EDXRF光譜

以系列標準樣經(jīng)EDXRF掃描，得校準曲線y=0.149 2x-1.507 6，R2=0.999 2，其中x為標樣中鐵的定值濃度（范圍為20～310 mg/100 g），y為鐵元素相對熒光強度。

選取鐵含量較低的木耳連續(xù)測定6次，以鐵含量值的10倍標準差作為方法的定量下限，定量下限為1.73 mg/100 g。

2.2 準確度與精密度

按1.3.2的方法制備三水平的加標樣品，上機測定，計算回收率和相對標準偏差，結果見表3。結果顯示，加標回收率為98.71%～101.4%，SRSD為0.28%～1.07%，均優(yōu)于GB/T 27417—2017《化學分析方法確認和驗證指南》中有關回收率范圍和偏差指導范圍的規(guī)定，即被測組分含量高于10 mg/100 g（100 mg/kg）時，回收率范圍在95%～105%，SRSD應＜15%。

表3 EDXRF光譜測定木耳中Fe的準確度與精密度（n=6）

2.3 與國標方法的比較

選取部分木耳樣品和部分加標樣品（因高鐵含量試樣不易找到），分別用EDXRF光譜和現(xiàn)行國標檢測方法火焰原子吸收法（AAS）檢測不同木耳中的鐵元素，將2種方法檢測結果進行線性回歸，結果見圖2。結果顯示，回歸系數(shù)為0.991，斜率為1.069 8，說明2種方法的檢測結果具有良好的一致性。

圖2 2種方法檢測結果的一致性

2.4 實際樣品的測定

應用試驗方法，對購自不同產地5個品種的13個樣品進行檢測，結果見表4。含量在13.34～38.45 mg/100 g；不同品種之間，同一品種不同產地之間，F(xiàn)e含量變異較大。因此，鐵含量的快速檢測對木耳營養(yǎng)品質的評價很必要。

表4 干木耳中Fe的檢測結果

3 結論

試驗建立EDXRF光譜快速檢測木耳中Fe的快速檢測方法。木耳經(jīng)粉碎后，直接進行測定，操作簡單，快速，無污染，對操作人員專業(yè)知識要求不高；方法準確度、精密度良好，與國標方法的檢測結果高度一致，為木耳產業(yè)產品質量控制與營養(yǎng)品質評價提供有價值的方法參考。