不完全消解—ICP-MS法同测稻谷中的铅砷镉

2018-06-20胡春和陈锡武温州市粮油产品质量检测站

食品安全导刊 2018年15期

□ 胡春和陈锡武温州市粮油产品质量检测站

随着社会的高速发展，工业化污染日益严重，新时代的粮食安全逐渐成为社会各个群体共同关注的焦点，而重金属污染已然成为现阶段对粮食安全造成严重威胁的最重要因素之一[1-2]。尤其是近年来所报道的“全国10%的大米镉超标”这一事件，更大地引发了人们对重金属污染的担忧[3-5]。铬、铅、砷、镉、汞等重金属是当前对人体健康造成最大影响的农产品金属污染物，其中过量摄入铅、砷、镉都会致使人们引发癌症[7-9]。稻谷是我国的主要农产品之一，是将近60%人口生活所必备主粮[5-7]。因此做好稻谷中的铅、砷、镉等元素的检测工作，对保证人们的生命健康和维护社会的和谐稳定具有重大的意义。

1 仪器试剂

仪器：PE 公司 ICP-MS 350D；电子天平PB109S（德国赛多利斯）；50 mL一次性离心管（科晶）。

试剂：优级纯硝酸、As、Cd、Pb混合标准溶液、大米生物成分标准物质、小麦粉生物成分标准物质、质谱调谐液浓度及混合内标溶液，本次实验中所使用的供试品稻谷，均为样室的抽检提供。

2 方法

2.1 制备待测样液

不完全消解法处理样品（以稻谷为例）：取稻谷样品，出糙磨粉，称取0.5 g（精确至0.000 1 g）,放入一次性50 mL离心管，加入2.5 mL优级纯硝酸，将盖子盖好再翻拧半圈（便于泄压），于电热烘箱中定时定温加热后，将消化液自然冷却，加水定容至25 mL静置1 h备用。最佳方法条件筛选过程见表1。

若消解液中存有大颗粒物，则易堵塞ICP-MS进样系统中的雾化器，对仪器及检测结果造成较大影响；消解液中单存有悬浮物，则能顺利通过雾化器形成气溶胶液滴，而直径大于4 μm者自动被仪器排至废液管，能顺利得到检测结果；而在120 ℃加热离心管，导致离心管变形直接影响到定容体积，导致检测结果不可信；经试验表明，消解温度115 ℃，保持2 h的消解效果最佳，使用该法制备后续待测溶液。由于ICP-MS法具备了较高的灵敏度，且检出限低，对实验器具清洁度及试剂纯度要求较高，因此为避免出现稻谷样品的交叉感染情况，使用的标准瓶、空白瓶、样品瓶不同器具应分别标识使用。

2.2 上机检测

ICP-MS工作条件：射频功率1 300 W，等离子体流量16.0 L/min，雾化器流量0.88 mL/min，辅助气流量1.2 L/min，测量方式KED模式。

通过采用内标法（As以Ge为内标元素，Cb以In为内标元素，Pb以Bi为内标元素）、在KED模式下同时完成对Pb、Cb、As元素的测定，碰撞气体选择氦气，根据一般稻谷中Pb、Cb、As元素的含量设标准曲线浓度梯度为1、2、5、10 μg/kg。

将以上通过不完全消解法处理好的样品取上清液进行上机测定，仪器借助标准曲线，能够快速自动给出三种金属元素，以10组稻谷的3种金属元素测定结果为例（见表2）。

2.3 准确度测定

（1）加标回收试验：用上述方法对同一样品同时加标铅、镉、砷三种元素，加标量分为0.1、0.2、0.4 μg三种梯度；消解液理论值浓度（除空白） 2、4、8 μg/kg；测定加标前后三种元素的浓度，结果铅回收率为99.1%～106.7%、砷为94.8～105.6%、镉为90.2%～99.0%（见表3），说明不完全消解-ICP-MS法待测元素的损失及带入影响很小。

（2）成分标准物质测试：参照SN/T 0448-2011及 GB 2762 -2017，采用GSBW10011 小麦粉，验证铅、砷、镉结果的符合性，采用SRM1568b 大米粉验证砷、镉结果的符合性。结果（见表4）表明，铅、砷、镉的测定结果均处于标准数值范围之内，因此不完全消解-ICP-MS法能够具备较为可靠的测定结果。

表1 不完全消解方法筛选情况表

2.4 精密度测定

（1）随机抽取稻谷样品5批次，每批次抽取1份样品做双平行试验，按不完全消解法处理样品，制成待测溶液后上机完成测定。具体数据如表6所示：As元素平行试验误差在0.6%～7.9%，Pb元素平行试验误差在2.6%～7.2%，Cd元素平行试验误差在2.8%～5.3%。结果表明，不完全消解—ICP-MS法对稻谷中的As、Cd、Pb元素进行测定具有较好的稳定性。

（2）方法比对：取一定的浓度的铅、镉、汞标准溶液，分别采取不完全消解法、微波消解法、压力罐消解法各测定6次，As的标准偏差分别为0.297、0.259、0.276，RSD值分别为6.7%、5.8%、6.2%；Pb的标准偏差分别为0.355、0.370、0.329，RSD值分别为8.1%、8.4%、7.4%；Cd的标准偏差分别为0.196、0.209、0.170，RSD值分别为4.4%、4.7%、3.8%，均符合实验要求（见表6）。

3 分析与讨论

（1）由于稻谷中的铅属于痕量范围，在测定过程中极易受到其他因素干扰，尤其是Pb元素，因此整个检测过程中都要时刻注意污染的带入和损失。而采用不完全消解法进行样品前处理，称量、加酸消解及定容均在一只离心管内完成，样液无需进行转移操作，可最大程度避免污染带入的发生，从而大大提高检测的准确性和稳定性。

（2）根据GB2762-2017针对砷元素的测定要求，对于无机砷有限量要求的食品，只有总砷含量超过无机砷限量时才需再进行无机砷的测定。因此对稻谷中总砷含量的检测就更为必要了。在仪器条件设定方面，考虑到总砷检测选择了KED模式，与标准模式比较，该模式下能消除测定过程中氯化亚的干扰，明显提高砷元素的检测准确度，同时其对铅、镉的检测结果影响不大。如此一来，就无需进行模式切换，不仅能够节省气体消耗，而且大大提高了检测效率。