微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定花生中26種元素含量

基金項目：2022年度棗莊市科技計劃項目（2022NS34）。

作者簡介：李讀興（1985—），男，山東滕州人，本科，副主任技師。研究方向：食品衛(wèi)生檢驗。

通信作者：邱超（1986—），男，山東滕州人，本科，主管技師。研究方向：衛(wèi)生檢驗。E-mail： zzcdczkk@163.com。

摘 要：目的：建立微波消解-電感耦合等離子體質譜法同時測定花生中26種元素的分析方法。方法：粉碎后的花生樣品經硝酸-過氧化氫進行微波消解，消解后直接定容，利用電感耦合等離子體質譜法測定26種元素的含量。用氦氣作為碰撞氣，去除多原子離子干擾，選用銠等6種元素作為內標進行定量分析。結果：該方法的檢出限在0.000 10～0.869 00 mg·kg-1，相對標準偏差在3.39%～8.76%，加標回收率在78.1%～127.2%，相關系數(shù)在0.993 3～0.999 9。有證生物成分標準物質黃豆粉的測定結果表明，明確標準值的19種元素的檢測結果均在標準值的不確定范圍內。結論：該方法操作簡便、快捷，靈敏度高，重現(xiàn)性好，是一種可靠、高效的方法。

關鍵詞：電感耦合等離子體質譜；微波消解；元素；花生

Determination of 26 Elements in Peanut by Microwave Digestion and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

LI Duxing1， QIU Chao1*， ZHANG Menglin2， LI Dandan1

（1.Zaozhuang Center for Disease Control and Prevention， Zaozhuang 277100， China;

2.Zaozhuang Municipal Hospital， Zaozhuang 277100， China）

Abstract： Objective： To establish a method for simultaneous determination of 26 elements in peanut by microwave digestion and inductively coupled plasma mass spectrometry. Method： The peanut samples were crushed and then subjected to microwave digestion with nitric acid and hydrogen peroxide. Following digestion， the samples were directly diluted to a fixed volume， and the concentrations of 26 elements were determined using inductively coupled plasma mass spectrometry. Helium was utilized as the collision gas to eliminate interference from polyatomic ions， and six elements， including rhodium， were chosen as internal standards for quantitative analysis. Result： The detection limits of the method ranged from 0.000 10 mg·kg-1 to

0.869 00 mg·kg-1， the relative values were 3.39%～8.76%， the recoveries were 78.1%～127.2%， and the correlation coefficients were 0.993 3～0.999 9. The detection results of the certified biological reference material of soybean powder indicate that the detection results of 19 elements with defined standard values all fall within the uncertainty range of the standard values. Conclusion： The method is simple， quick， sensitive and reproducible. It is a reliable and efficient method.

Keywords： inductively coupled plasma mass spectrometry; microwave digestion; elements; peanut

花生是我國重要的油料作物和經濟作物[1]，其總產和單產均居全國油料作物首位[2]。山東是我國的花生生產大省[3]。花生是地下結實作物，根系和莢果都能吸收各類元素。黎紅亮等[4]研究發(fā)現(xiàn)花生對于重金屬元素具有顯著的耐受力和蓄積特性?；ㄉ仓甑母俊⑶o干和葉片均展現(xiàn)出對鉛（Pb）、銅（Cu）及鎘（Cd）有較強的吸附與累積能力。尤其是鎘元素，在花生的根、莖、葉中呈現(xiàn)出高度富集現(xiàn)象，其富集系數(shù)均超過4，為土壤本底值的5～6倍。王磊等[5]研究顯示花生中Ni、Cd和Ti元素含量主要受地域的影響?；ㄉ且环N營養(yǎng)豐富的食物，其中含有多種對人體有益的金屬元素，如鉀、鎂、鋅和鐵等。因此，通過研究花生中多元素的含量，全面了解花生的營養(yǎng)價值和安全性，可為花生生產、加工和消費環(huán)節(jié)提供科學依據(jù)。

目前，食品中元素檢測的常用分析方法包括原子吸收分光光度法[6]、原子熒光法[7]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[8]和分光光度法等，但是這些檢測方法存在樣品前處理復雜、靈敏度不足、抗干擾能力差、多元素不能同時測定等缺點。電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）具有高靈敏度、低檢出限、高精度、可同時測定多種元素等優(yōu)點[9-10]。本文采用微波消解-電感耦合等離子體質譜技術對山東省

16地市320份花生樣品中的26種元素進行定量檢測。該方法能同時檢測多種元素，操作簡便、分析速度快，具有良好的精密度和準確性。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

花生樣品采購于山東省16地市不同的農貿市場和超市，共計320份樣品。

RQ電感耦合等離子體質譜儀；ETHOS UP微波消解儀；1810D超純水機；Labofuge 400R臺式離心機；KQ-500B超聲波清洗器；AL204-IC電子天平；Vortex-Genie2渦旋混勻器。

65%硝酸（優(yōu)級純，默克）；30%過氧化氫（優(yōu)級純，滬試）；K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Zn、Mn混

合標準溶液（1 000 μg·mL-1，鋼研納克，編號NCS187342）；Pb、Cd、As、Cr、Ni、Cu、Ba、V、Se、Sb、Sn、Li、B、Sr、Mo、Co和Rb混合標準溶液

（20 μg·mL-1，鋼研納克，編號NCS187343）；Hg標準液（1 000 μg·mL-1，國家有色金屬，編號GSB 04-1729-2004）；Sc、Ge、Rh、In、Re、Bi混合標準溶液作為內標（100 mg·L-1壇墨質檢，編號BWT30017-

100-N-100）；金標準溶液（1 000 μg·mL-1，國家有色金屬，編號GSB 04-1715-2004）；黃豆粉成分分析標準物質（壇墨質檢，編號GBW10190）

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品前處理

脫殼后的花生樣品去除雜質后進行粉碎，過篩使其粒徑在1.7 mm以下（相當于12目以上），儲存于潔凈的樣品袋中，于2～8 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 樣品消解

準確稱取0.4 g花生試樣于聚四氟乙烯消解罐中，加入6 mL硝酸，室溫放置1 h進行預處理，加入

1.0 mL過氧化氫，進行微波消解，消解完全后，加入1 μg·mL-1的金溶液1.0 mL，用純水將消解液轉移并定容至25 mL，混勻備用。同時做2個試劑空白。微波消解參數(shù)見表1。

1.2.3 ICP-MS儀器條件

用調諧溶液對ICP-MS的各項指標參數(shù)進行優(yōu)化，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項指標達到測定要求，優(yōu)化后的儀器參數(shù)見表2。

1.2.4 標準溶液配制

將26種元素分成3組，其中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、鋁和鋅8種元素為第1組，配制成混合標準溶液濃度為0.5 mg·L-1。鉛、鎘、砷、鉻、鎳、銅、鋇、釩、硒、銻、錫、鋰、硼、鍶、鉬、鈷和銣17種元素為第2組，配制成混合標準溶液濃度為0.5 mg·L-1。汞元素為第3組，標準液濃度為0.1 mg·L-1，各組標準系列質量濃度見表3。

1.2.5 上機測定

通過電感耦合等離子體質譜儀測定待測元素的3組標準系列和內標溶液，記錄待測元素及內標元素的信號響應值。以待測元素和內標元素的濃度為橫坐標，待測元素與選定內標元素信號響應值的比率為縱坐標繪制標準曲線。將空白溶液和試樣溶液分別測定，同樣記錄信號響應值。通過校正曲線計算出消解液中待測元素的濃度。鋰、硼、鈉、鎂、鋁、鉀和鈣7種元素選擇鈧作為內標，其他元素采用內插方式進行校正。各分析元素測定質量數(shù)及內標的選擇見表4。

2 結果與分析

2.1 消解方式和消解體系的選擇

目前，有機樣品前處理主要有干法灰化[11]、濕法消解[12]、微波消解[13]和壓力罐消解[14]等方法。其中，干法灰化處理樣品所需時間長，且由于敞口灰化，溫度又高，容易造成某些揮發(fā)性元素的損失。濕法消解法耗時較長，需要消耗大量的酸，消解過程中會產生大量的有害氣體，對環(huán)境和操作人員的健康可能構成潛在威脅，試劑用量較大[15]，空白值偏高，汞容易損失。微波消解技術可以很好地保持樣品的完整性，特別適合于揮發(fā)性元素的分析檢測，同時具有省時、省酸、安全、污染小、損失少以及空白值低等優(yōu)點[16]。

常用的消解體系有硝酸、鹽酸、氫氟酸、硝酸和過氧化氫的混合酸等[17]。使用鹽酸體系消解樣品，消解液中存在多原子、離子干擾測定過程[18]。氫氟酸體系對玻璃石英有腐蝕作用，需要用到耐氫氟酸進樣系統(tǒng)[19]。硝酸具有強氧化性和酸性，且在高溫下易揮發(fā)，可以避免對后續(xù)測定產生干擾，但單獨使用硝酸，消解液不澄清，而加入適量的H2O2后樣品澄清且透明，故本研究采用HNO3-H2O2消解體系[20-21]。

2.2 線性關系、檢出限和定量限

依次測定26種元素的系列質量濃度標準品溶液，繪制標準曲線。由表5可知，硼、釩、硒、鐵、鍶和汞元素的相關系數(shù)＜0.999，硼元素的相關系數(shù)最?。?.993 3），其他元素的相關系數(shù)在0.999 1～

0.999 9。依據(jù)《實驗室質量控制規(guī)范 食品理化檢測》

（GB/T 27404—2008）相關系數(shù)≥0.99的要求，26種元素的相關系數(shù)能滿足實驗要求。

在選定的實驗條件下，對樣品空白溶液進行

11次測定，記錄每次測定過程中元素的信號響應值。將3倍標準偏差所對應的質量濃度確定為該元素的檢出限，將10倍標準偏差所對應的質量濃度定為定量限。檢出限以及定量限結果見表5。

2.3 回收率以及精密度試驗

選定同一份花生樣品，混合均勻后取18份樣品，分3組，每組6份樣品，分別加入低、中、高3種濃度的標準混合溶液，在選定測試條件下測得各元素含量。由表5可知，26種元素的相對標準偏差在3.39%～8.76%，加標回收率在78.1%～127.2%。

2.4 有證生物成分標準物質黃豆粉的測定

使用優(yōu)化后的檢測方法檢測黃豆粉標準物質（GBW10190），結果顯示，證書中明確標準值的19種元素的檢測結果均在標準值的不確定范圍內，表明該分析方法檢測鋰等19種元素準確度良好。標準物質證書未提供鋁、鉻、鈷、硒、錫、銻和汞7種元素的標準值，僅提供參考值，其中，硒、錫、銻、鈷和汞4種元素與參考值偏差較大。結果見表6。

2.5 方法的實際應用

運用該方法測定山東省16地市320份花生樣品中26種元素的含量。《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）[21]只明確規(guī)定了花生中鎘的限值≤0.5 mg·kg-1?；ㄉ鷮儆诙箍?，因此選用豆類元素的限值有一定參考性，鉛≤0.2 mg·kg-1，鉻≤1.0 mg·kg-1。銅、鋅、砷、硒和汞5種元素參考農業(yè)行業(yè)標準《糧食（含谷物、豆類、薯類）及制品中鉛、鉻、鎘、汞、硒、砷、銅、鋅等八種元素限量》（NY 861—2004）中豆類及制品限量要求：銅≤20 mg·kg-1，鋅≤100 mg·kg-1，砷≤0.5 mg·kg-1，硒≤0.3 mg·kg-1，汞≤0.02 mg·kg-1。結果顯示有2份樣品的鉛超標，含量分別為0.47 mg·kg-1和0.31 mg·kg-1。其他樣品鉛檢測結果未超過標準限值。

3 結論

本文利用微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定花生中26種元素含量的方法。該方法準確、可靠、快捷，可操作性強，可以作為花生中26種元素的定量分析方法。

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