乔晴，李辰，宋菲菲，何兵兵

（郑州海关技术中心，郑州 450003）

0 引 言

婴幼儿一般是指0～6岁的幼小儿童，随着年龄的增长，其营养需求量也越来越多，为满足婴幼儿生长需求，必须择时添加辅食。婴幼儿配方食品是专门针对婴幼儿这个特殊群体设计、生产且可长期摄入的特殊膳食食品，通常需要添加一定量人体所需的多种营养元素，从而使婴幼儿配方食品的营养更加全面[1]。婴幼儿配方食品的安全一直是广大消费者非常关心的话题，婴幼儿配方食品直接关系到婴幼儿的身体健康，其营养成分配比和摄入量由婴幼儿的特殊生理结构和身体状态所决定[2-3]。

由于婴幼儿配方食品中营养元素的来源不同，决定了其在婴幼儿配方食品中的存在方式的多样性，而且婴幼儿食品基质复杂多样，因此，在测定婴幼儿食品中营养元素含量时必须选择适当的样品消解方法将待测元素全部转化为同一种形态进行测定[4]。如今实验室对食品样品进行消解的方法主要有：微波消解，湿法消解，干法灰化等[5-7]，但随着科学技术的发展，样品前处理技术也不断地进步，超级微波消解就是一种新型的消解技术，工作时最大工作温度可达300℃，承受最大工作压力达20 MPa，针对一些特殊材质的样品能更好地消解[8-10]。

本文以婴幼儿配方食品为样品，通过对超级微波的消解条件进行优化，拟建立一套适用于婴幼儿配方食品中的多种营养元素测定的前处理方法。

1 材料与方法

1.1 仪器

Ultra-WAVE超级微波化学平台，意大利迈尔斯通公司；电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES），美国安捷伦公司Agilent 5110；电子天平，瑞士梅特勒-托利多公司XP 205；Millipore超纯水系统，法国密理博公司。

1.2 试剂与标准溶液

硝酸（UP级）、过氧化氢（UP级）、氮气（纯度99.99%以上），钾单元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW（E）080125），中国计量科学研究院；钙单元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW（E）080118），中国计量科学研究院；钠单元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW（E）080127），中国计量科学研究院；镁单元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW（E）080126），中国计量科学研究院；铜单元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW 08615），中国计量科学研究院；铁单元素标准溶液（1 000μg/mL，GSB 04-176-2004），国家有色金属及电子材料研究中心；锌单元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW08620），中国计量科学研究院；锰元素标准溶液（1 000μg/mL，GBW（E）080157），中国计量科学研究院；婴儿配方乳粉QC-IP-701，中国检验检疫科学院测试评价中心；米粉NIST SRM 1568b,美国国家标准技术研究所；实验用水为符合GB/T 6682-2008规定的一级水。

1.3 实验方法

1.3.1 样品前处理

称取0.5 g（精确至0.001 g）样品于15 mL玻璃消解管中，加入5 mL硝酸，1 mL过氧化氢，轻微振荡混匀，盖上盖子，将盛有样品的消解管放入超级微波化学平台腔体内，锁紧罐体，并向腔体内充入氮气，压力为4 000 k Pa左右，外腔温度设置为40℃，按照表1设定的消解程序进行消解。待消解过程完成后，逐步降温，同时压力降低。待冷却后，打开腔体，取出整个样品盘，将样液转移至25 mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，混匀，待测。同时进行空白实验。

表1 超级微波化学平台消解程序

1.3.2 标准曲线的配制和待测元素分析谱线的选择

吸取一定量各单元素标准溶液，用5%硝酸溶液配成混合标准溶液系列，各元素质量浓度范围参见表2。

表2 各元素的标准系列溶液质量浓度

1.3.3 样品测定

仪器点火，待状态稳定后，选择合适的分析谱线，使用调谐液对分析谱线进行校正，并依次测定标准系列、样品空白、待测样品。ICP-OES工作条件见表3。

表3 ICP-OES工作参数

2 结果与讨论

2.1 前处理方法方法选择

随着科技的进步，样品前处理技术也有了巨大的发展。目前实验室用于婴幼儿配方食品检测的常见前处理方法主要有湿法消解、干法灰化、微波消解法和超级微波消解法等[11-13]。

2.1.1 干法灰化法

干法灰化消解婴幼儿配方食品时，需要先将样品置于坩埚内碳化，然后放入马弗炉中灰化。但在对样品进行碳化时需注意碳化温度，若温度过高，样品碳化过程过于剧烈甚至发生燃烧，温度过低则用时较长，且碳化不完全。灰化温度一般在500℃以上，且需要保持较长的时间，较高的温度会造成一些低温元素的损失。同时坩埚会对被测组分有一定的吸附作用，致使结果偏低。

2.1.2 湿法消解法

湿法消解一般以硝酸和高氯酸为消解用酸，操作简单，容易掌握，可以作为大部分样品的前处理方法。通常婴幼儿配方食品为满足婴幼儿的营养需求，往往含有大量的脂肪、蛋白质和碳水化合物，消解初始阶段往往反应剧烈，且脂肪和蛋白质不易消解完全，若要将样品完全消解，需要消耗大量的酸，造成试剂空白过高和对环境的危害。敞开式的反应环境极易造成待测元素的污染和一些低温元素的损失，影响结果精密度和准确度。消解过程中若高氯酸使用不当，极易发生爆炸，危险性较高。

2.1.3 微波消解法

微波消解法是利用微波加热封闭消解罐中的溶解液，从而使样品在高温、高压的条件下消解，微波消解法简单方便，加热均匀，密闭的消解环境可以避免样品的污染以及易挥发元素的损失，是目前使用最广泛的食品消解方法。但是微波消解受罐体材质的影响，其消解温度一般不宜超过220℃，称样一般量不高于0.5 g。而且在消解乳粉等基质较为复杂的样品时会产生大量的气体，容易出现罐体变形甚至爆罐等问题，有一定的危险性。

2.1.4 超级微波消解法

针对传统微波消解系统的不足，超级微波化学平台应运而生，并改变了传统微波系统的设计规则。与传统的微波消解仪相比具有快速、高效、耗材廉价等优点。超级微波使用单反应室微波消解技术，其核心部件是不锈钢材质的单体反应腔，工作时在腔体内充惰性气体（氮气）并达到一定的压力，样品容器无须承受压力差，消解罐可用玻璃、石英、TFM塑料等。这种消解技术突破了传统密闭微波消解的限制，消解温度更高，消解压力更高，并且温度和压力自然平衡一致。温度和压力的提高，也使得消解用酸量小、消解彻底，实现了超高压、超高温、超大量和高通量批处理。

2.2 超级微波条件优化

一般的婴幼儿配方食品基质比较复杂，含有大量的脂肪和蛋白质等，为了及保证消解效果以及避免消解过程中发生危险，试验中样品称样量不超过0.5 g，主要探究最高消解温度和消解用酸对消解效果及结果的影响，试验中选用标准物质婴幼儿配方乳粉QC-IP-701和米粉NIST SRM 1568b对结果进行判断。

2.2.1 消解温度对结果的影响

试验中，在酸的用量和初始消解条件不变的条件下，通过改变最高消解温度，分别对标准物质婴幼儿配方乳粉QC-IP-701和米粉NIST SRM 1568b进行消解，并对Ca、Na、Cu含量进行测定，并与指定值比较，研究最高消解温度对消解效果的影响。结果见表4。

表4 不同最高消解温度下各元素的测定结果

从表4可知，在酸的用量不变的条件下，随着最高消解温度的增加，样品中待测元素的测定值越接近中位值，但是，当最大消解温度高于230℃后，各待测元素的测定值变化不大，为了节约成本，延长仪器使用寿命，故采用230℃作为实验的最高消解温度。

2.2.2 消解体系的选择

实验室中采用微波消解处理样品时，通常用的酸为硝酸或者硝酸与过氧化氢的混合酸，根据仪器使用说明和参考日常微波消解用酸，试验中加入不同量硝酸和过氧化氢，分别对标准物质婴幼儿配方乳粉QC-IP-701和米粉NIST SRM 1568b进行消解，并对Ca、Na、Cu含量进行测定，确定合适的消解用酸体系。结果见表5。

从表5可知，在消解婴幼儿食品时随着硝酸和过氧化氢加入量的增加可以有效的提高消解效率，样品中待测元素的测定值更加接近样品的指定中位值。当加硝酸入量大于5 mL，过氧化氢加入量大于1 mL，各待测元素的测定值变化不大，则说明样品中加入5 mL硝酸和1mL过氧化氢即可满足消解要求。如果硝酸和过氧化氢量过大，样品反应过于剧烈，具有一定的危险性，而且用酸量越大，样液酸度越大，对仪器损伤越大，综合考虑，实验选用5 mL硝酸和1 mL过氧化氢作为实验消解用酸体系。

表5 不同硝酸和过氧化氢用量下样液中的各元素含量

（续表5）

2.3 方法检出限

待ICP-OES稳定后，将标准溶液泵入仪器，以待测元素分析谱线信号强度为纵坐标，待测元素浓度为横坐标，绘制标准曲线，得到一次线性回归方程和相关系数，并测定12个空白，计算各元素检出限。线性方程、相关系数见和检出限见表6。

表6 线性方程、相关系数见和检出限

2.4 方法准确度和精密度

采用标准物质婴幼儿配方乳粉QC-IP-701和米粉NIST SRM 1568b对前处理方法的准确度和精密度进行评价。样品消解后，采用ICP-OES对各元素平行测定各6次,平均值作为测定结果，与标准值进行比较，同时计算RSD值，结果如表7所示。

由表7可以看出，经检测各元素含量均在标准物质指定范围内，RSD在0.6%～2.9%之间，结果符合实验室日常检测要求。

表7 标准物质各元素测定结果和RSD值

（续表7）

3 结 论

本试验建立了超级微波消解—ICP—OES法测定婴幼儿配方食品中8中营养元素的方法，通过优化超级微波消解的消解酸体系和最高消解温度，使样品消解彻底完全，并采用标准物质对该方法的准确度和精密度进行验证，结果表明该方法的准确度和精密度均能能满足实验室检测需求，适用于婴幼儿配方食品中营养元素的分析检测。超级微波前处理法与传统的前处理方法相比，具有更加安全，方便，环保等优势。