彭志兵 張晨 辛迪薇 羅艷玲 陳芳

摘要：建立了超級(jí)微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）同時(shí)測(cè)定嬰幼兒谷類輔助食品中鈉、鎂、鋁、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、硒、銣、鎘、錫、鋇、汞、鉈、鉛、鈾23種元素的快速方法。結(jié)果表明：23種元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.999 3～1.000 0，檢出限為0.000 1～0.2 mg/kg，加標(biāo)回收率為90.8%～104.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.27%～3.12%。該方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確，為批量測(cè)定嬰幼兒谷類輔助食品中多元素含量提供了有效的分析方法。

關(guān)鍵詞：超級(jí)微波；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；谷類輔助食品；元素；消解

中圖分類號(hào)：TS210.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210522

嬰幼兒谷類輔助食品，俗稱嬰幼兒“米粉”，是以一種或多種谷物（小麥、大米、燕麥、玉米等）為主要原料，且谷物占干物質(zhì)組成的25%以上，添加適量的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和其他輔料，經(jīng)加工制成的適于6月齡以上嬰兒和幼兒食用的輔助食品[1]。隨著商品化嬰幼兒輔食種類的日益豐富，其質(zhì)量安全問(wèn)題也倍受關(guān)注[2-4]。近幾年國(guó)家食品安全監(jiān)督抽檢結(jié)果顯示，部分嬰幼兒谷類輔助食品存在較為嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，其中不合格項(xiàng)目涉及鈉、鈣 、鐵、鋅、鎘等8種元素[5-6]，因此，加強(qiáng)對(duì)嬰幼兒谷類輔助食品中元素含量檢測(cè)依舊不能掉以輕心。

食品中多元素含量的檢測(cè)方法主要是根據(jù)GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》[7]，其規(guī)定了食品中多元素含量測(cè)定的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，適用于各類食品中多元素的測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)中的電感耦合等離子體質(zhì)譜法采用普通微波進(jìn)行消解，其消解耐受壓力不高，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)消解不徹底的現(xiàn)象，而目前報(bào)道嬰幼兒谷類輔助食品中多元素前處理方法也主要為普通微波消解法[8-10]。超級(jí)微波消解技術(shù)是近幾年迅猛發(fā)展的先進(jìn)微波消解技術(shù)，與傳統(tǒng)的普通微波消解相比，一是溫度和壓力耐受性高，且不需人工為樣品逐一裝卸消解管的步驟，對(duì)于高通量檢測(cè)來(lái)講，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；二是消解效果更加徹底，尤其是針對(duì)一些難以消解的樣品，比如茶葉等；三是消解液用酸量少，降低環(huán)境污染；越來(lái)越受檢測(cè)機(jī)構(gòu)的歡迎，逐漸被應(yīng)用于食品、化妝品等行業(yè)檢測(cè)[11-17]。

本文選取江西省各大超市出售的20個(gè)不同品牌的嬰幼兒谷類輔助食品，采用超級(jí)微波消解進(jìn)行前處理，使用ICP-MS對(duì)鈉、鎂、鋁、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、硒、銣、鎘、錫、鋇、汞、鉈、鉛、鈾元素進(jìn)行了測(cè)定，以建立嬰幼兒谷類輔助食品中多元素含量快速高效的檢測(cè)方法，為嬰幼兒谷類輔助食品的質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

超純水（電阻率為18.2 M？·cm）：實(shí)驗(yàn)室自制；硝酸（質(zhì)譜級(jí)）：賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；鉛、鎘、砷、硒、鉻、銅、鐵、錳、鋅、鎳、鋁、鎵、銣、鋇、鉈、釩、鈷、鈾等多種混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液和汞單標(biāo)（10 mg/L）：美國(guó) Agilent公司；鎂單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW（E）080262，100 μg/mL）、鈣單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW（E）080118，1 000 μg/mL）、鈉單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW（E）080127，1 000 μg/mL）：中國(guó)計(jì)量研究院；鈧、鍺、銦、鋰、鉍內(nèi)標(biāo)多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GNM-M054341-2013，10 μg/mL）和錫單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB 04-1753-2004，1 000 μg/mL）：國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

樣品為市售的嬰幼兒谷類輔助食品30件，其中：米粉22件、餅干4件、面條3件、玉米粉1件；質(zhì)控樣大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）100194）：中國(guó)計(jì)量研究院；大米粉（GBW（E）080684a）：國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院；大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）100348a）：鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司；嬰兒配方乳粉（003IP03016）：中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院測(cè)試評(píng)價(jià)中心。

Multiwave 7000型超級(jí)微波消解儀：奧地利Anton Paar公司；Agilent 7900 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國(guó) Agilent公司；ELGA PC120COBPM1型超純水儀：威立雅水處理技術(shù)（上海）有限公司；AL 204萬(wàn)分之一天平：瑞士梅特勒公司；3100型錘士旋風(fēng)磨：瑞典 Perten公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

將各元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用體積分?jǐn)?shù)為2%硝酸溶液逐級(jí)稀釋，配制成表1的線性范圍標(biāo)準(zhǔn)工作液，其中鉛、鎘、錫、砷、硒、鉻、銅、鐵、錳、鋅、鎳、鋁、鎵、銣、鋇、鉈、釩、鈷、鈾的標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度分別為0.00、5.00、20.0、100、500、2 000 μg/L，鈉和鎂標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度分別為0.00、20.0、100、500、2 000、10 000、50 000 μg/L，鈣標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度分別為0.00、20.0、100、500、2 000、10 000、40 000 μg/L，汞標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度分別為0.00、0.200、0.400、0.800、1.60、2.00 μg/L。內(nèi)標(biāo)元素溶液配制：采用體積分?jǐn)?shù)為2%硝酸逐級(jí)稀釋鈧、鍺、銦、鋰、鉍內(nèi)標(biāo)多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成500 μg/L的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.2.2 樣品前處理

將嬰幼兒谷類輔助食品（餅干和面條）粉碎制成粉狀試樣（米粉及玉米粉不作處理），每件樣品準(zhǔn)確稱取約0.35 g（精確到0.01 mg）置于超級(jí)微波消解管中，加入3 mL硝酸，置于超級(jí)微波專用消解支架上，蓋上專用蓋子，按照超級(jí)微波操作程序，向反應(yīng)釜水浴杯中加入150 mL去離子水和5 mL硝酸，將載有試樣消解管的超級(jí)微波專用消解支架放入反應(yīng)釜中，密封反應(yīng)釜，充入氮?dú)忾_(kāi)始微波消解。消解完畢直接取出，用少量超純水沖洗內(nèi)蓋，將消解液全部轉(zhuǎn)移至50 mL塑料離心管中，定容至刻度，混勻后供ICP-MS測(cè)定嬰幼兒谷類輔助食品中各類元素；同時(shí)做試劑消解空白實(shí)驗(yàn)。

1.2.3 儀器條件

超級(jí)微波化學(xué)平臺(tái)儀器條件：充進(jìn)高純氮?dú)? MPa微波消解程序升溫參數(shù)：第一步為10 min從室溫升至160 ℃，并保持4 min；第二步為6 min 從120 ℃升至230 ℃，并保持6 min。全過(guò)程總壓力控制在11 MPa 以內(nèi)。

ICP-MS儀器條件：射頻功率1 550 W；同心圓霧化器；測(cè)定模式為He模式；采樣深度 8.0 mm；等離子體冷卻氣流速15.0 L/min；載氣流速1.0 L/min；補(bǔ)償氣流速1.0 L/min；鎳合金采樣錐和截取錐；測(cè)量元素積分時(shí)間0.3 s；積分次數(shù)3次；采用在線內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正補(bǔ)償樣品的基體效應(yīng)和信號(hào)漂移，待測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)元素選擇見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法曲線線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

如表1所示，各元素相關(guān)系數(shù)均大于0.999 3，說(shuō)明在此濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。重復(fù)測(cè)定樣品空白溶液20次，測(cè)得各元素信號(hào)的響應(yīng)值，以3倍測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)偏差（δ）所對(duì)應(yīng)的濃度值為檢出限。由表1可知，各元素檢出限均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[7]要求，表明檢測(cè)方法靈敏可行。

2.2 方法的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證

為驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性和可靠性，選擇相同的實(shí)驗(yàn)步驟和操作條件對(duì)質(zhì)控樣品大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）100194）、大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）080684a）、大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）100348a）及嬰兒配方乳粉（003IP03016）進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定值和標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表2，檢測(cè)結(jié)果均在其標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，證明本方法可靠且準(zhǔn)確度高。

2.3 加標(biāo)回收率與精密度

相同實(shí)驗(yàn)條件下，在嬰幼兒谷類輔助食品（米粉）樣品中添加3個(gè)水平的混標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)水平3個(gè)平行測(cè)定，加標(biāo)量、添加回收率和精密度見(jiàn)表3。由表3可知，平均回收率為90.8%～104.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.27%～3.12%，表明此方法具有良好的精密度和準(zhǔn)確度。

2.4 實(shí)際樣品的測(cè)定

利用上述消解分析方法對(duì)江西省各大超市出售的20個(gè)不同品牌的嬰幼兒谷類輔助食品中23種元素含量進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明：4種不同類型基質(zhì)的嬰幼兒谷類輔助食品均能消解完全，各元素測(cè)定含

量見(jiàn)表4。由表4可知，米粉、餅干、面條、玉米粉4種嬰幼兒谷類輔食品中鈉、鎂、鋁、鈣、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、硒、銣、鎘、錫、鋇、汞、鉈、鉛、鈾23種元素均有檢出，但個(gè)別樣品中汞、錫、鎳、鉈、鈾等元素在檢出限以下。其中對(duì)嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育有益的鈣、鐵、鋅含量較高，同時(shí)也檢出人體所必需的微量元素錳、銅、硒等。目前，嬰幼兒谷類輔助食品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1，18]只有鉛、鎘、無(wú)機(jī)砷等污染物限量，由表4可知，4種嬰幼兒谷類輔食品中的鉛、鎘、砷（砷參照其中無(wú)機(jī)砷的限量值）3種元素均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量要求。

3 結(jié) 論

本文建立了超級(jí)微波消解-ICP-MS方法測(cè)定嬰幼兒谷類輔助食品（米粉、餅干、面條、玉米粉）樣品中23種元素的含量。該方法線性關(guān)系良好，檢出限均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[7]要求，表明檢測(cè)方法靈敏可行；方法的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，檢測(cè)結(jié)果均在其標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，證明方法可靠且準(zhǔn)確度高；加標(biāo)回收率為90.8%～104.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.27%～3.12%，表明此方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度；平均單樣測(cè)定耗時(shí)與文獻(xiàn)報(bào)道[8-10]普通微波相比至少縮短50%以上，同時(shí)具有無(wú)需預(yù)消解過(guò)程、耗酸量較少、最大限度簡(jiǎn)化操作過(guò)程、提高處理效率和減少引入污染等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)嬰幼兒谷類輔助食品中多元素前處理的新方法。實(shí)驗(yàn)表明分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，方法簡(jiǎn)單快速，可為科學(xué)高效地評(píng)價(jià)嬰幼兒谷類輔助食品中多種元素含量提供數(shù)據(jù)參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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Determination of 23 Elements in Cereal-based Complementary Foods for Infants and Young Children by Super Microwave Digestion Coupled with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Peng Zhibing， Zhang Chen， Xin Diwei， Luo Yanling， Chen Fang

（ Food Inspection and Testing Research Institute of Jiangxi General Institute of Testing and Certification， Nanchang， Jiangxi 330046 ）

Abstract： A fast method for the simultaneous determination of sodium （Na）， magnesium （Mg）， aluminum （Al）， calcium （Ca）， vanadium （V）， chromium （Cr）， manganese （Mn）， iron （Fe）， cobalt （Co）， nickel （Ni）， copper （Cu）， zinc （Zn）， gallium （Ga）， arsenic （As）， selenium （Se）， rubidium （Rb）， cadmium （Cd）， tin （Sn）， barium （Ba）， mercury （Hg）， thllium （Tl）， lead （Pb）， uranium （U） in cereal-based complementary foods for infants and young children by super microwave digestion combined with inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）. The results of ICP-MS determination showed that each element had good linear relationships， the correlation coefficients were 0.999 3～1.000 0， and the limits of detection were 0.000 1～0.2 mg/kg. The recovery rates were 90.8%～104.2%， with the relative standard deviations of 0.27%～3.12%. The method is simple， rapid and accurate， and it can provide an effective analytical method for the determination of elements in cereal-based complementary foods for infants and young children.

Key words： super microwave， inductively coupled plasma mass spectrometry， cereal-based complementary foods， elements， digestion