國家標(biāo)準(zhǔn)《食品中錫的測定》新增兩方法的協(xié)同性試驗(yàn)研究

吳 絨，蔡展帆，周瑞妮，張旭紅，張佩霞，章錦涵，梁旭霞,

（1.廣東省生物制品與藥物研究所，廣東 廣州 510440；2.廣東省食品檢驗(yàn)所，廣東 廣州 510435）

標(biāo)準(zhǔn)方法制修訂的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是進(jìn)行協(xié)同性試驗(yàn)，它是按照預(yù)定的程序所進(jìn)行的多家實(shí)驗(yàn)室之間合作研究活動，目的是確定擬作為標(biāo)準(zhǔn)的分析方法在實(shí)際應(yīng)用條件下可以達(dá)到的精密度和準(zhǔn)確度，以及制定實(shí)際應(yīng)用中分析誤差的允許界限?！妒称钒踩珖覙?biāo)準(zhǔn) 食品中錫的測定》（GB 5009.16—2023）已于近日發(fā)布[1]，將于2024 年3 月6 日實(shí)施，其最大的變化是增加了電感耦合等離子體質(zhì)譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。為保證這兩個(gè)新增方法的普遍適用性，標(biāo)準(zhǔn)承擔(dān)單位在修訂過程中組織了8 家不同地區(qū)和技術(shù)能力的實(shí)驗(yàn)室開展方法-性能協(xié)同性試驗(yàn)研究，為該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

錫是人體必需的微量元素之一，但攝入過多會引發(fā)中毒，聯(lián)合國糧農(nóng)組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）推薦錫的允許攝入量（每周）為14 mg·（kg bw）-1[2]。將罐頭食品作為主食，可能是人體錫累積的原因之一[3]。鍍錫罐內(nèi)壁的錫受硝酸鹽類、酸度、溫度影響[4-5]，發(fā)生腐蝕并溶解[6]，溶出的錫導(dǎo)致罐頭污染甚至引起中毒[7-12]。為此，《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中規(guī)定了鍍錫包裝食品的錫限量指標(biāo)。其中，飲料類為150 mg·kg-1，嬰幼兒配方食品及輔助食品為50 mg·kg-1，其他食品為250 mg·kg-1。聯(lián)合國糧農(nóng)組織[13]、巴西[14]等機(jī)構(gòu)和地區(qū)的限量標(biāo)準(zhǔn)皆與我國一致，歐盟[15]更為嚴(yán)格，設(shè)定飲料為100 mg·kg-1，其他食品為200 mg·kg-1。BOOGAARD 等[16]的研究表明，人體耐受性支持罐頭飲料限值為200 mg·kg-1，罐頭食品限值為250 mg·kg-1。因此，所建立的分析方法[17-18]能否準(zhǔn)確可靠測定含量范圍較寬的錫是本次標(biāo)準(zhǔn)方法修訂的研究重點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 協(xié)作研究

在全國范圍內(nèi)不同地區(qū)選取8 家實(shí)驗(yàn)室參與本次研究，涵蓋政府監(jiān)管、科研、儀器企業(yè)，其中5 家為官方檢測實(shí)驗(yàn)室，3 家為外企檢測實(shí)驗(yàn)室，均具有CNAS 和CMA 資質(zhì)。檢驗(yàn)員均能熟練操作電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP-MS）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer，ICP-OES），具備操作資格，能保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

1.1.1 樣品材料

對于驗(yàn)證樣品的選擇，需考慮其代表性、多樣性及方法適用性。組織單位挑選了多種食品基質(zhì)樣品提供給各實(shí)驗(yàn)室，由其按所提供的方案方法，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)室間驗(yàn)證工作。樣品均由組織單位取其可食部分進(jìn)行勻質(zhì)處理，分裝后密封保存完好，冷鏈配送到各實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 統(tǒng)計(jì)分析方法

運(yùn)用Horwitz 方程進(jìn)行協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析[19-20]；運(yùn)用Cochran 試驗(yàn)和Grubbs 試驗(yàn)識別實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的異常值[21]。

1.2 方法

1.2.1 試劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

硝酸（電子級）；鹽酸（優(yōu)級純）；錫標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg·mL-1）；鈧標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg·mL-1）；鍺標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg·mL-1）；銠、錸標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg·mL-1）；鉍標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg·mL-1）。研制單位為國家有色金屬及電子材料分析測試中心等。

經(jīng)多次試驗(yàn)，并結(jié)合限量要求，確定線性范圍分別為2.50～50.00 μg·L-1和0.025 0～1.000 0 mg·L-1；標(biāo)準(zhǔn)曲線的酸為5%硝酸+1%鹽酸；內(nèi)標(biāo)元素的參考濃度為10～100 μg·L-1。

1.2.2 儀器與設(shè)備

參與協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證的儀器及型號：ICP-MS 儀有Agilent 7800（美國Agilent 公司）、Plasma Quant MS（德國Analytik Jena 公司）、NexION 300Q（美國Perkin Elmer 公司）；ICP-OES 儀有Agilent 5110（美國Agilent 公司）、PQ 9000（德國Analytik Jena 公司）、iCAP 7600（美國Thermo Fisher Scientific 公司）。它們能代表目前市場上的主流型號。

1.3 過程

1.3.1 樣品的前處理

（1）樣品的制備。樣品取可食部分（包括可食用液體部分）勻漿均勻。

（2）樣品的消解。①酸體系的選擇。硝酸主要作用是把有機(jī)錫轉(zhuǎn)化為無機(jī)錫，但硝酸無法進(jìn)一步與無機(jī)錫反應(yīng)生成均一溶液，因?yàn)橄跛崤c部分無機(jī)錫反應(yīng)生成β-錫酸（xSnO2·yH2O）或氧化錫（SnO2）沉淀。而濃鹽酸能夠在加熱條件下溶解氧化錫或β-錫酸[17-18]。參考BS EN 15765：2009[22]，采用“5 mL 硝酸+1 mL鹽酸”的消解酸體系，微波消解后采用90 ℃趕酸30 min，定容至50 mL。②消解方法的選擇。因?yàn)閴毫尴夥ㄖ宣}酸對不銹鋼外罐腐蝕嚴(yán)重，空白本底較高，故不推薦；鹽酸沸點(diǎn)低且易揮發(fā)，故也不推薦濕法消解及干灰化法。本次驗(yàn)證主要采用微波消解法。

1.3.2 ICP-MS 的測定條件

錫元素雖然存在多達(dá)10 個(gè)天然同位素，118Sn 的豐度最大，且沒有同量異位素的干擾，所以ICP-MS法測定錫選擇118Sn。常用的內(nèi)標(biāo)元素中，質(zhì)量數(shù)與錫元素相近的有89Y、103Rh、115In、185Re，電離能與錫元素相近的有103Rh、185Re、209Bi，115In 與115Sn 互相干擾，因此合適的內(nèi)標(biāo)元素為103Rh，其次是185Re。對于錫的測定，由于118Sn、103Rh（或185Re）沒有明顯的多原子離子等干擾，普通模式和碰撞反應(yīng)池模式均可選用[18]。

1.3.3 ICP-OES 的測定條件

經(jīng)研究，189.925 nm 譜線以軸向觀測測定的結(jié)果最佳，沒有明顯的干擾譜線，且靈敏度較高，檢出限最低，線性好。因此，確定ICP-OES 法測定錫的條件：分析譜線選用189.925 nm，觀測方式推薦選用軸向觀測[17]。

1.3.4 樣品測定

（1）線性實(shí)驗(yàn)。各單位使用ICP-MS 法及ICPOES 法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線測定，并計(jì)算線性相關(guān)系數(shù)。

（2）檢出限和定量限實(shí)驗(yàn)。各單位采用與樣品同樣的方法消解試劑空白后定容至50 mL，測定，以至少11 次獨(dú)立消化空白響應(yīng)值的3 倍標(biāo)準(zhǔn)差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率為檢出限（Limit of Detection，LOD），即LOD=3SD/b；10 倍標(biāo)準(zhǔn)差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率為定量限（Limit of Quantitation，LOQ），即LOQ=10SD/b。以0.5 g 取樣量定容至50 mL，計(jì)算方法檢出限及方法定量限。

（3）方法準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)。各單位對4 個(gè)有值樣品分別進(jìn)行7 平行測定，4 個(gè)有值樣品分別為果汁（T07321QC）、柚子（T07332QC）、西紅柿醬（T07330QC）、蔬菜泥（T07323QC），均來源于FAPAS 質(zhì)控樣。

（4）加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。各單位對2 個(gè)樣品分別進(jìn)行3 水平3 平行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，2 個(gè)樣品分別是午餐肉和海魚罐頭，均來源于實(shí)驗(yàn)室日常檢品。

（5）盲樣實(shí)驗(yàn)。各單位對奶粉、面粉和咖喱粉3 個(gè)盲樣分別進(jìn)行7 平行測定，其中奶粉為嬰幼兒配方食品加標(biāo)樣品，面粉和咖喱粉來源于實(shí)驗(yàn)室日常檢品。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性實(shí)驗(yàn)

對于ICP-MS 法，各單位的線性相關(guān)系數(shù)均≥0.999 6；對于ICP-OES 法，各單位的線性相關(guān)系數(shù)均≥0.999 4，均符合測定要求。

2.2 方法檢出限和定量限

本次標(biāo)準(zhǔn)修訂，擬定ICP-MS 法的檢出限和定量限分別為0.08 mg·kg-1和0.25 mg·kg-1，ICP-OES 法的檢出限和定量限分別為0.8 mg·kg-1和2.5 mg·kg-1，所有驗(yàn)證單位的方法檢出限和定量限均能滿足要求。

2.3 方法準(zhǔn)確度和精密度

各驗(yàn)證單位對4 個(gè)有值樣品分別進(jìn)行了7 平行測定，2 家驗(yàn)證單位對番茄醬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（ERM-BC084a）進(jìn)行了測定，結(jié)果見表1。對于ICP-MS 法，除了蔬菜泥（T07323QC）有1 例精密度偏大（5.28%）外，其余各項(xiàng)精密度數(shù)據(jù)均≤5.05%，符合GB/T 27404—2008 的技術(shù)要求；對于ICP-OES 法，除了蔬菜泥（T07323QC）有1 例精密度偏大（5.72%）外，其余各項(xiàng)精密度數(shù)據(jù)均符合GB/T 27404—2008 的技術(shù)要求。

表1 質(zhì)控樣品測定結(jié)果表（n=7）

2.4 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

各驗(yàn)證單位對午餐肉和海魚罐頭2 個(gè)樣品分別進(jìn)行了3 水平3 平行的加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2、表3。對于ICP-MS法，除了1例加標(biāo)回收率（79.5%）略小于80%外，各驗(yàn)證單位的加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)均符合GB/T 27404—2008的技術(shù)要求；對于ICP-OES 法，有3 例加標(biāo)回收率（89.7%、89.6%、88.0%）小于90%，有3 例加標(biāo)回收率（112.0%、118.0%、117.0%）大于110%，其余各驗(yàn)證單位的加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)均符合GB/T 27404—2008的技術(shù)要求。

表2 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果表（ICP-MS）

表3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果表（ICP-OES）

2.5 盲樣分析

各驗(yàn)證單位對3 個(gè)盲樣分別進(jìn)行了7 平行測定，結(jié)果見表4。對于ICP-MS 法，各項(xiàng)精密度數(shù)據(jù)均符合GB/T 27404—2008 的技術(shù)要求；對于ICP-OES 法，奶粉和面粉的各項(xiàng)精密度數(shù)據(jù)均符合GB/T 274044—2008 的技術(shù)要求，而咖喱粉由于錫含量值低，在該方法檢出限（0.8 mg·kg-1）與定量限（2.5 mg·kg-1）之間，有驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的測定結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。

表4 盲樣分析測定結(jié)果表（n=7）

2.6 協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用柯克倫（Cochran）和格拉布斯（Grubbs）法檢驗(yàn)，剔除離群值，分別進(jìn)行協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析，結(jié)果見表5 和表6。表中，用Horwitz 公式計(jì)算預(yù)計(jì)重現(xiàn)性相對標(biāo)準(zhǔn)偏差：PRSDR=2C-0.15，（C為樣品濃度，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）；HorRat r=RSDr/PRSDR；HorRat R=RSDR/PRSDR。通常來說，HorRat 值越小表示實(shí)驗(yàn)室間的精密度越讓人滿意，數(shù)值小于1 說明精密度比預(yù)期的好；大于1 說明精密度比預(yù)期的差[19,23]。當(dāng)HorRat 值大于2 時(shí)，則認(rèn)為該分析方法的變異太大或者說大于根據(jù)Horwitz 方程計(jì)算的預(yù)期變異[19,24]。從統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果看出，ICP-MS 法、ICP-OES 法的HorRat r 和HorRat R 均小于2，符合《食品法典委員會程序手冊》（第二十四版）[25]中的規(guī)定。說明兩種方法的重復(fù)性和再現(xiàn)性均符合要求。

表5 協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表（ICP-MS）

表6 協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表（ICP-OES）

3 結(jié)論

本研究通過組織8 家實(shí)驗(yàn)室對多基質(zhì)類型、多含量水平的罐頭食品中錫元素進(jìn)行測定，對ICP-MS法及ICP-OES 法的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室間驗(yàn)證，同時(shí)進(jìn)行協(xié)同性試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析。結(jié)果表明，基于硝酸-鹽酸混合消解法的ICP-MS 法及ICP-OES 法測定罐頭食品中的錫元素，在不同地區(qū)和技術(shù)能力實(shí)驗(yàn)室之間的方法精密度、準(zhǔn)確度能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)方法的要求，是穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可行的方法。本研究為《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中錫的測定》（GB 5009.16—2023）的修訂與實(shí)施提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。