微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定紙質(zhì)食品接觸材料中8種重金屬元素

Determination of 8 Heavy Metal Elements in Paper-Based Food Contact Materials by Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

WANGZijian，GONGLitong，LI Qian （Daxing Center for Disease Control and Prevention， Beijing 10260o， China）

Abstract： Objective： Establishment of microwave digestion-inductively coupled plasma mas spectrometry for the deteminationofeighthavymetalelements （lead，cadmium，arsenic，mercury，nickel，obium，homum，nd thallum） in paper food contact material.Method： Paper food contact material samples were digested and weighed by a microwave digestion apparatus and measured using inductively coupled plasma mass spectrometry. Result： Chromium， nickel， lead and barium were between 0μg?L^-1 and 100.00μg?L^-1 ，cadmium， arsenic， and antimony were between 0μg?L^-1 and 20.0μg?L^-1 ，and mercury was well within the range of 0μg?L^-1 to 2.00μg?L^-1 . The relative standard deviationwasbetween 1.41% and 4.54% ；therecoverywasbetween 75.1% and 114.5% Conclusion： This method is simple，rapid，accurate，and hashighsensitivityand precision.Itis suitable forthedeterminationof eight kinds of heavy metal elements in paper contact materials.

Keywords： paper food contact material; heavy metal elements; inductively coupled plasma massspectrometry

紙質(zhì)食品接觸材料具有印刷效果好、外形美觀漂亮、易回收、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，便于食品的運(yùn)輸、貯藏和銷(xiāo)售，在日常生活中越來(lái)越受到人們的青睞。合適的食品包裝材料可以保護(hù)食品免受外界的污染，但包裝材料本身的化學(xué)成分會(huì)向食品中發(fā)生遷移，影響到食品的安全[1-2]。近年來(lái)，一些不法商販?zhǔn)褂没厥占堊鳛榧堎|(zhì)食品接觸材料的原料，在彩色印刷過(guò)程中使用的劣質(zhì)油墨可能引入重金屬。本研究建立了微波消解－電感耦合等離子體質(zhì)譜法（InductivelyCoupledPlasma-MassSpectrometry，ICP-MS）測(cè)定紙質(zhì)食品接觸材料中的8種重金屬元素，旨在為紙質(zhì)食品接觸材料中重金屬的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1儀器與試劑

Agilent 7700x 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)Agilent公司）；MicroMist霧化器（美國(guó)Agilent公司）；MilestoneETHOSONE 微波消解儀（意大利萊伯泰科）；Milli-Q超純水機(jī)（美國(guó)Millipore公司）；PL402-L型天平（瑞士METTLERTOLEDO公司），感量為 0.1mg ；BD-400勻漿機(jī)配陶瓷刀片（瑞士Buchi公司）

本方法所用試劑均為優(yōu)級(jí)純，試驗(yàn)用水為一級(jí)水；鉛、鎘、砷、汞、鎳、銻、鉻、鋇標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；硝酸，美國(guó)FisherScientific公司；調(diào)諧液、內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液（鉍、錸、銠、鍺、銦、鈧等），美國(guó)Agilent公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

100件紙質(zhì)食品接觸材料紙袋、紙盒、紙桶、紙杯、紙碗、紙盤(pán)等分別購(gòu)自商店、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)和網(wǎng)店（采樣比例為 1：1：1 ）。取適量樣品，用帶陶瓷刀片的粉碎機(jī)將樣品切割研磨成粉末，混勻。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5g 經(jīng)粉碎的試樣（精確至 0.1mg ），置于聚四氟乙烯消解內(nèi)罐中，加入 8mL 硝酸，加蓋放置 將消解罐密封后置于微波消解系統(tǒng)中進(jìn)行消解。消解結(jié)束后，將消解罐移出消解儀，待消解罐完全冷卻后再緩慢開(kāi)啟內(nèi)蓋，用少量水分2次沖洗內(nèi)蓋合并于消解罐中。將消解罐放在趕酸儀上 120^c 加熱30min ，將消解液全部轉(zhuǎn)移至 25mL 或 50mL 容量瓶中，用半胱氨酸濃度為 2g?L^-1 的 5% 硝酸溶液定容至刻度，混勻，待測(cè)。同時(shí)制備試樣空白[3]。

1.2.2 微波消解儀條件

樣品微波消解采用程序升溫[4-5]，具體參考條件見(jiàn)表1。

1.2.3 ICP-MS工作條件

儀器使用 1μg?L^-1 的質(zhì)譜調(diào)諧液進(jìn)行分析條件選擇，優(yōu)化后的儀器條件為射頻功率為 192.1V 載氣流量為 1.05L?min^-1 ，等離子體氣體流量為15L?min^-1 ，輔助氣體流量為 0.848L?min^-1 ，霧化室溫度為2.01 C ，冷卻水溫度為 17.12°C ，檢測(cè)器模式為脈沖模式，積分時(shí)間為 0.10s ，重復(fù)次數(shù)為6次，掃描/重復(fù)次數(shù)為200次，等離子體模式為高靈敏度，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為 0.1mL?min^-1 。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

將8種單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋?zhuān)渲瞥上铝袧舛鹊幕旌蠘?biāo)準(zhǔn)使用溶液 Cr 、Ni、Pb、Ba（ 0.5μg?mL^-1 ），As、Cd、Sb（ 0.1μg?mL^-1 ）， Hg ）；吸取混合標(biāo)準(zhǔn)使用溶液 0， 0.1， 0.5 、1.0、5.0、10.0、 20.0mL 于 100mL 容量瓶中，以半胱氨酸濃度為 2g?L^-1 的 2% 硝酸溶液定容，搖勻，待測(cè)。 Cr 、Ni、Pb、Ba的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度為0、0.50、2.50、5.00、25.00、50.00、 100.00μg?L^-1 ，As、Cd、Sb的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度為0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0μg?L^-1 ， Hg 的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度為 0，0.05，0.10 、0.50、1.00、 。

吸取適量?jī)?nèi)標(biāo)元素儲(chǔ)備液，用硝酸溶液（ 5+95 ）逐級(jí)稀釋配制為 0.50mg^-L-1 ，通過(guò)三通在線加入。Cr、Ni選 ⁴⁵Sc ，As選 ⁷²Ge ，Cd、 、Ba選 ¹¹⁵In ， Hg 選 ¹⁸⁵Re ， Pb 選 ²⁰⁹Bi 作為對(duì)應(yīng)內(nèi)標(biāo)元素。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

采用MicrosoftOfficeExcel2010版統(tǒng)計(jì)8種重金屬元素的檢出率。

2 結(jié)果與分析

2.1線性關(guān)系和檢出限

取11份空白消化溶液，在儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計(jì)算方法的檢出限，線性范圍和檢出限結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2精密度和回收率

選擇實(shí)際樣品作為本底，分別按低、中、高3個(gè)濃度水平進(jìn)行平行加標(biāo)試驗(yàn)，結(jié)果顯示，回收率的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在 1.41%～4.54% ，回收率在75.1%～ 114.5% ，說(shuō)明低、中、高3個(gè)濃度水平的平行加標(biāo)精密度滿(mǎn)足常規(guī)分析方法要求，方法重復(fù)性良好，尤其在中高濃度區(qū)間穩(wěn)定性更優(yōu)（表3）。

2.3 樣品分析

按上述方法對(duì)100件紙質(zhì)包裝材料中8種重金屬元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。

3結(jié)論與討論

本研究建立了微波消解ICP-MS法測(cè)定紙質(zhì)食品接觸材料中8種重金屬元素含量的方法。該方法準(zhǔn)確、快速、高效，檢出限低，適用于紙質(zhì)食品接觸材料中多種重金屬元素的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)。采用此方法對(duì)100件紙質(zhì)包裝材料中8種重金屬元素進(jìn)行測(cè)定，鉛、鎘、砷、汞、鎳、銻、鉻、鋇的檢出率分別為100% 、 13% 、 68% 、 13% 、 100% 、 100% 、 98% 、100% ，最大檢出量分別為3.94、0.097、0.072、0.052、4 ?32，0.135，12.6，355mg^.kg^-1 。重金屬檢出率較高的原因可能有以下幾個(gè)方面： ① 部分食品接觸材料使用了回收紙漿，回收紙漿在回收、加工過(guò)程中受到了污染； ② 紙質(zhì)材料生產(chǎn)過(guò)程中使用填料（如滑石粉）和添加劑（如染料）可能含有微量重金屬； ③ 生產(chǎn)設(shè)備（如滾筒、模具）在長(zhǎng)期使用中可能因磨損或腐蝕而釋放重金屬，進(jìn)而污染紙質(zhì)材料； ④ 紙質(zhì)材料外層常印刷有宣傳圖案，印刷油墨中可能含有重金屬。為了降低重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，需要從原材料選擇、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等多方面采取措施。提示消費(fèi)者在選擇紙質(zhì)食品接觸材料時(shí)應(yīng)注意其安全性和合規(guī)性。

參考文獻(xiàn)

[1]馬迎輝，杜建章，陳坤，等.食品用紙容器產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)分析[J食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2024，15（19）：244-251.

[2]祿春強(qiáng)，羅嬋，孫多志，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定食品包裝用紙中9種重金屬元素[J].理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2015，51（1）：111-113.

[3]劉江暉，周華.ICP-MS法同時(shí)測(cè)定食品中8種微量有害元素的方法研究[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2004，14（1）：3-4.

[4]石玉平，王永寧，黃莉.微波消解-電感耦合等離子體-質(zhì)譜法測(cè)定塑料包裝材料中痕量重金屬元素[J].分析儀器，2007（2）：41-44.

[5]林立，周暗非，王朝暉.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定食品包裝材料中有害金屬元素[J食品工業(yè)科技，2011，32（11）：457-458.