封蓉芳，朱建丰，陈军

(江阴市疾病预防控制中心，江苏江阴 214400)

环形聚焦单模微波消解-ICP-MS法检测罐头食品中钒、铬、镍、镉、铅、砷、锰、铝、铜、锡

封蓉芳，朱建丰，陈军

(江阴市疾病预防控制中心，江苏江阴 214400)

建立环形聚焦单模微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定罐头食品中钒、铬、镍、镉、铅、砷、锰、铝、铜、锡金属元素的含量。采用浓硝酸消解样品，各元素分析目标物分别为Pb208，Cd111，As75，Mn55，Cu63，V51，Ni60，Sn120，Cr53，Al27。Pb208以Bi209为内标，Cd111，Sn120以In115为内标，Ni60，Cr53，V51，Mn55，Cu63，As75，Al27以Sc45为内标。各元素工作曲线线性良好，相关系数不小于0.999 5，方法检出限为0.0030～0.030 µg／g，加标回收率在98.0%～104.1%之间，测定结果的相对标准偏差为1.29%～4.50%(n=6)。该方法简便快捷，灵敏度高，适合分析大批量罐头食品中多种金属元素。

环形聚焦单模；微波消解；电感耦合等离子体质谱法；金属元素；罐头食品

金属元素广泛存在于各种罐头食品中，在罐头食品的选材、加工、包装过程中都有可能带入一些金属元素，而这些金属元素在罐头食品中可能聚集或发生反应，已有报道证实有些金属元素的过量摄入对人体有害［1］。随着人们对食品安全的重视，国内外对罐头食品中金属污染问题的关注日益突出。

测定重金属元素的方法主要有X射线荧光光谱法(XRF)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等［2-4］，其中ICP-OES和ICP-MS法可同时测定多种元素，简便快速，但ICP-OES 无法满足 Pb，As，Cd，Se 等元素的检出限要求；ICP-MS具有灵敏度高、线性范围宽、取样量少等优点［5］。这些方法要根据不同的元素做相应的样品前处理，若用经典的酸分解和碱熔融等方法［6］，需要数小时才能完成样品的制备，同时传统样品制备方法还存在二次污染、待测元素挥发损失、试剂消耗大、试剂空白值高等缺点。微波消解-ICP-MS法已成为目前分析微量和痕量重金属元素的先进技术［7-8］。其中环形聚焦单模微波消解技术，具有均匀的定量耦合、高密度微波场、良好的功率稳定性等优点，从根本上满足了微波辅助反应中微波场的可控性和可重复性等要求。具有反应速度快、兼容性好、可扩展性强、控温控压精准、操作简单等特点。笔者采用环形聚焦单模微波消解电感耦合等离子体质谱法测定罐头食品中的钒、铬、镍、镉、铅、砷、锰、铝、铜、锡，方法操作简单，准确度、灵敏度高，在大批量的样品检测中具有显著优势。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：aurora M90型，美国Bruker 公司；

纯水仪：Milli-Q Advantage A10型，美国millipore公司；

电子天平：ML503型，分度值为1 mg，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；

环形聚焦单模微波消解仪：Discover SP-D型，美国CEM公司；

控温电热板赶酸仪：EHD-16型，北京东航科仪仪器有限公司；

刀式捣磨仪：GM200型，德国Retsch公司；硝酸 (60%)、高纯硝酸：Ultrapur®高纯试剂，德国Merck默克公司；

钒、铬、镍、镉、铅、砷、锰、铝、铜标准储备溶液：编号分别为GSBG62016-90，GSBG62017-90，GSBG62022-90，GSBG62040-90，GSBG62071-90，GSBG62028-90，GSBG62019-90，GSBG62006-90，GSBG62024-90，质量浓度均为 1 000 µg／mL，国家钢铁材料测试中心；

锡标准储备液：编号为GSBG62042-90，质量浓度为500 µg／mL，国家钢铁材料测试中心；

猪肝、胡萝卜、玉米生物成分分析标准物质：编号分别为GBW 10051(GSB-29)，GBW 10047(GSB-25)，GBW 10012(GSB-3)，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所；

内标液：5%HNO3(Li6，Sc，Y，In，Tb，Bi均为100 µg／mL)，美国 Bruker 公司；

调谐液：5%HNO3(Be，Mg，Co，In，Ba，Pb，Th，Ce，Tl均为 10 µg／mL)，美国 Bruker 公司；

实验用水为超纯水，由纯水仪制备。

1.2 样品预处理

分别称取样品可食部分用刀式捣磨仪打碎，备用。

1.2.1 环形聚焦单模微波消解仪消解

称取打碎的样品0.5～1.0 g，置于反应罐中，加入5 mL浓硝酸，按照环形聚焦单模微波消解(CEM消解)仪的选定条件(见表1)进行消解。冷却后取出，缓慢打开罐盖，将反应罐放在控温电热板赶酸后，将消化液转移至25 mL容量瓶中，用少量水分3次洗涤内罐，合并洗涤液，用水定容至标线，混匀，待测。

1.2.2 微波消解

称取打碎的样品约0.5 g，置于微波消解罐中，加入8 mL浓硝酸，加盖放置1 h，旋紧罐盖，按照微波消解仪的选定条件(见表1)进行消解。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板赶酸后，将消化液转移至25 mL容量瓶中，用少量水分3次洗涤内罐，合并洗涤液，用水定容至标线，混匀，待测。

表1 消解条件

1.3 系列混合标准溶液配制

用1%的硝酸配制钒、镍、镉、铅、砷、锰、铜的质量浓度为 0，1，5，10，25，50 µg／L ；铝、铬、锡的质量浓度为 0，10，50，100，250，500 µg／L 的系列混合标准溶液。

1.4 仪器工作条件

分析类型：定量；扫描方式：跳峰；每峰点数：1；一次性读数的重复扫描数：20；样品读数：3；其它工作参数见表2。由于元素铝、锡在非CRI模式下存在干扰，故选择CRI模式，仪器条件列于表2。

(1)非CRI工作模式：Pb208 (内标Bi209)；Cd111(内标 In115)；Ni60，Cr53，V51，Mn55，Cu63(内标Sc45)；As75(内标 Sc45)。

(2) CRI工作模式：Al 27 (内标Sc45)；Sn120 (内标In115)。

2 结果与讨论

2.1 样品消解条件

用ICP-MS法检测样品时最佳溶液介质为硝酸［9］；盐酸会带进干扰；微波消解时考虑到安全性不选用高氯酸。因此在打碎的0.5～1.0 g样品中加入高纯硝酸进行CEM消解，为防止硝酸中离子对ICP-MS检测的干扰，需要控制赶酸的温度和时间，尽量把消解后溶液中多余的酸赶走。通过试验可知，赶酸温度控制在160℃，赶酸时间控制在45 min时溶液的酸度满足ICP-MS检测要求［10］。

表2 ICP-MS工作参数

2.2 同位素选择与干扰校正

ICP-MS干扰可分为非质谱干扰和质谱干扰。非质谱干扰主要是系统残留和基体效应，内标法是消除基体效应方法之一；质谱干扰主要来自同量异位素、多原子离子以及双电荷离子的干扰，这是ICP-MS使用过程中最为棘手的问题，同一种元素的不同同位素在不同样品基质中受到的干扰差异很大。对每一种元素，应尽量选择丰度最大、与已知分子和其它同位素重叠最小的同位素进行测定［11］。对罐头食品中金属元素测定试验表明，待测元素分别选择 Pb208，Cd111，As75，Mn55，Cu63，V51，Ni60，Sn120，Cr53，Al27较为理想。其中As75，Cd111，Sn120，Pb208采用干扰方程［12］进行校正，见表3。

表3 元素干扰方程

2.3 内标的选择

内标既可以在配制系列标准工作溶液和样品溶液时手动加入，也可以仪器在线加入。因为不同仪器采用不同内径蠕动泵管在线加入内标，致使内标进入样品中的浓度不同，故配制内标使用液时应使内标元素在样液中的质量浓度控制在25～50 μg／L［13-14］。

多元素同时测定应选择多种元素的混合内标，因为多元素混合内标比单一内标效果好［15］，常用Sc45，In115，Bi209 等元素作内标［16］。故实验选择Pb208以Bi209为内标；Cd111，Sn120以In115为内标；Ni60，Cr53，V51，Mn55，Cu63，AS75，Al27 以 Sc45为内标（见表4）。

2.4 工作曲线与检出限

在实际样品测定过程中，根据实际样品浓度对样品进行稀释，尽量使样品的测定浓度在曲线浓度点的中间，以利于获得较为准确的结果。在优化仪器条件下对1.3中系列混合标准溶液分别进行测定，以待测元素的质量浓度(X)为横坐标，以电子计数(Y)为纵坐标绘制工作曲线，得到各元素的线性方程和相关系数，见表4。对样品空白连续测定12次，以3倍标准偏差除以灵敏度计算各元素的检出限，结果列于表 4［17］。

表4 线性方程、相关系数及检出限

2.5 加标回收及精密度试验

选择样品进行加标回收试验。在玉米罐头样品中加入75 μL混合标准溶液进行测定，每个样品测定6次，回收率和相对标准偏差计算结果见表5。由表5可知，各元素加标回收率在98.0%～104.1%之间，相对标准偏差为1.29%～4.50%，说明所建方法的准确度和精密度良好［18-20］，满足方法学要求。

表5 加标回收及精密度试验结果(n=6)

2.6 标准物质测定

用所建方法对猪肝、玉米、胡萝卜成分分析标准物质进行检测，Cd，Mn，AS，Cu含量测定结果见表6。由表6可知，各元素测定结果均在标准参考值范围内，证明方法准确度良好。

表6 标准物质测定结果 mg／kg

3 结语

建立了环形聚焦单模消解，ICP-MS法测定罐头食品中 V，Cr，Ni，Cd，Pb，AS，Mn，Al，Cu，Sn 10种金属元素的方法，环形聚焦单模消解法比普通微波消解法高效、快捷。该方法具有线性范围宽、准确度高、重现性好等特点，适用于大批量罐头食品中多种金属元素的同时测定。

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国内首家室内空气质量研究中心在北京成立

国内首家室内空气质量研究中心不久前在北京宣布成立。该中心由中国房地产协会商业和旅游地产专业委员会、金融专业委员会和天津提帝必环境科技有限公司共同发起，将开展室内环境净化技术和产品等关键技术的研发工作，促进技术创新成果的有效转化、专利转化应用及推广，提出改善建议及具体实施，引导行业发展。

室内空气污染是指由于各种原因导致的室内空气中有害物质(包括甲醛、苯、氨、放射性氡等)超标。随着生产和生活方式更加现代化，人们的工作、文体活动甚至购物更多选择在室内进行，进而加剧了室内空气污染对人体的影响，产生了亚健康反应甚至威胁到生命安全。

据了解，该中心将与中国房地产协会、清华大学建筑环境检测中心、环保部环境认证中心以及中国疾病预防控制中心合作，依托《商务写字楼等级评价标准》，开展写字楼室内空气质量优化与技术方案的研究，同时，搭建国内外室内环境与健康相关的企业、科研院所等的合作交流平台，建立典型示范工程、树立行业标杆，为产学研用结合的技术创新体系进行探索和推广。同时，将在中国房地产项目中征集室内空气净化研究课题，营造“健康、舒适、节能”的可持续室内环境，开展室内空气质量综合控制策略研究。

该中心成立后，还将集合各方技术人员的科研优势和广泛的资源优势，以优质的服务能力和服务内容，在国内搭建起一个基于咨询、服务、测评、解决、共享与合作的多元化室内净化专业平台，为改善国内室内空气质量贡献力量。

（中国新闻网）

Detection of Vanadium, Chromium, Nickel, Cadmium, Lead, Arsenic, Manganese, Aluminum,Copper and Tin in Canned Foods by Nnular Focusing Single Mode Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

Feng Rongfang, Zhu Jianfeng, Chen Jun
(Center for Disease Control and Prevention of Jiangyin， Jiangyin 214400， China)

The method of simultaneous determination of vanadium, chromium, nickel, cadmium, lead, arsenic,manganese, aluminum, copper and tin in canned foods by nnular focusing single mode microwave digestion-inductively coupled plasma-mass spectrometry was established. Concentrated nitric acid was used to dissolve the samples，each element analysis target was Pb208，Cd111，As75，Mn55，Cu63，V51，Ni60，Sn120，Cr53，Al27. Bi209 was the internal standard for Pb208, In115 for Cd111，Sn120, and Sc45 for Ni60，Cr53，V51，Mn55，Cu63，As75，Al27. Working curve of detection elements had good linearity, the linear correlation coefficients were not less than 0.999 5. The detection limits of method were 0.0030-0.030 µg／g. The addition recovery rates were 98.0%-104.1%，and the relative standard deviations of detection results were1.29%-4.50%(n=6). The method is simple, quick and sensitive， it is suitable for the analysis of various metal elements in large quantities of canned foods.

ring focusing single mode; microwave digestion; inductively coupled plasma mass spectrometry; metal element; canned food

O657.3 文献标识码：A 文章编号：1008-6145(2017)06-0048-04

10.3969／j.issn.1008-6145.2017.06.012

联系人：封蓉芳；E-mail： fengrongfang2008@163.com

2017-08-10