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微波消解-ICP-MS和高压封闭消解-ICP-MS测定农产品中16种元素的方法研

2021-10-14 10:39:37 来源: 食品安全导刊

微波消解-ICP-MS和高压封闭消解-ICP-MS测定农产品中16种元素的方法研究
刘 红，郑希帆，王红丽，李智慧
（江西有色地质测试研究院，江西南昌 330201）
摘 要：研究微波消解和高压封闭消解前处理农产品样品，结合电感耦合等离子体质谱法测定农产品中16种元素，用在线加入内标方法消除基体干扰及仪器漂移对测定的影响。实验中选取3个国家一级标准物质进行实验，通过比对两种前处理方式数据，两种方式均可得到满意的分析结果，实验测定值在标准值不确定度范围内，验证这两种前处理方法有效可行。
关键词：微波消解；高压封闭消解；ICP-MS；农产品；16种元素
在农产品中多元素检测过程中，前处理与上机测定是极为关键的两个步骤。目前，前处理主要的方法有干灰化、湿法消解、微波消解和高压罐消解[1]。前处理中控制消解过程的污染，降低样品空白值是农产品中多元素分析质量控制的关键点。因此，这4种方法中，高压罐消解法和微波消解法的样品因为空白值低于湿式消解法和干灰化法而成为目前主流的前处理方式。
农产品中元素测定常用方法主要有原子吸收光谱法，包括火焰法（FAAS）和石墨炉法（GFAAS）、原子荧光法（AFS）[2]、电感耦合等离子体发射法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）4大类[3]。原子吸收和原子荧光法都不能进行多元素同时测定[4]。ICP-AES虽能进行多元素同时测定，但检出限不能满足部分元素的要求。ICP-MS是目前测定痕量元素含量最有效的方法之一，具有检出限低、灵敏度高、线性动态范围宽、同时测定多种元素含量等优点，已被广泛的用于农产品中多元素的分析检测和研究。
本文分别采用微波消解和高压封闭消解处理农产品，采用ICP-MS同时测定样品中16种元素，通过结果的比对和研究，两种方法均可满足检测要求。
1 材料与方法
1.1 仪器及设备
ICP-MS：7700型电感耦合等离子体质谱仪，美国安捷伦科技有限公司；微波消解仪：ETHOS UP，Milestone；控温赶酸仪：VB24 Plus，莱伯泰科有限公司（Lab Tech）；烘箱：DHG-9053A电热恒温鼓风干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司；纯水机：Chorus，威立雅(VEOLIA)环境服务有限公司；硝酸：UPS级，苏州晶瑞化学股份有限公司；
标准储备液：多元素标准溶液GSB 04-1767-2004
（100 μg/mL），钠单元素标准溶液GSB 04-1738-2004
（1 000 μg/mL），镁单元素标准溶液GSB 04-1735-2004
（1 000 μg/mL），钾单元素标准溶液GSB04-1733-2004
（1 000 μg/mL），钙单元素标准溶液GSB 04-1720-2004
（1 000 μg/mL），钼单元素标准溶液GSB 04-1737-2004
（1 000 μg/mL）。
1.2 样品前处理
（1）微波消解。称取0.25g（精确至0.000 1 g）生物成分标准物质置于微波消解罐中，加入6 mL硝酸，于控温赶酸仪上100 ℃预热0.5～1 h，待冒完黄烟，取下冷却，将消解罐密闭后放于微波消解仪内，按照微波消解条件（表1）进行消解[5]，消解程序结束后，冷却取出消解罐，在控温赶酸仪上100 ℃赶酸至l mL左右，放冷后，用超纯水将消解液转移定容至25.0 mL，上机测定。
（2）高压封闭消解。称取0.25 g（精确至0.000 1 g）生物成分标准物质置于高压消解罐中，加入5 mL硝酸，于控温赶酸仪上100 ℃预热0.5～1 h,待冒完黄色大烟，取下冷却，将高压消解罐密闭后放入高压釜内，用工具拧紧，置于烘箱内，升温至140 ℃后保温4 h，取出冷却后开盖置于电热板上100 ℃赶酸至约1 mL，放冷后用超纯水将消解液转移定容至25.0 mL，上机测定。
1.3 ICP-MS仪器工作参数
射频功率：1 550 W；采样深度：9 mm；样品提升速率：0.1 r/s；雾化室温度：2 ℃；积分时间：0.5~3 s；采集次数：3次；载气流量：0.9 L/min；等离子体气流量：15 L/min；辅助气流量：0.10 L/min；碰撞气流量：4.0 mL/min。
2 结果与分析
2.1 标准曲线配制和相关系数
根据样品中各元素的含量大概范围，配制16种元素的系列混合标准工作液两套，介质为5% UPS硝酸。其中Mg、K、Ca为500 µg/L、 1 000 µg/L、 2 000 µg/L、 3 000 µg/L和 
4 000 µg/L，Na、Fe、Zn、Mn、Cr、Cu、Ni、As、Sr、Ba、Pb、Cd和Mo为1 µg/L、5 µg/L 、10 µg/L 、20 µg/L、 50 µg/L 、
100 µg/L和 200 µg/L，仪器测定标准系列，各元素标准曲线的线性相关系数r均大于0.999，详见表2。
2.2 精密度和准确度
本实验选取三个国家一级标准物质GBW10010、GBW10011、GBW10044进行实验，测定数据如表3、表4、表5，表中单位为mg/kg，带**元素单位为µg/kg，带*元素单位为百分含量。分析以上实验数据可以得出结论，微波消解和高压封闭消解均能够将样品消解完全，在两种前处理方式消解定容之后，经ICP-MS测定，16种元素的测定数据都在国家一级标准物质的标准值允许的范围之内，准确度良好。同时，统计6次实验结果来验证精密度（RSD），3个国家标准样品中绝大部分元素的RSD
均在10%范围内，但GBW10011、GBW10044中的Pb的RSD为13.8%，13.9%，16.4%，分析原因是该标样不确定度范围比较大，且含量水平低，导致实验过程中RSD偏高，但实验结果均在标准物质值的允许的范围之内。因此两种前处理方式均可满足农产品中16种元素的检测分析
要求。
 
3 结论
本文研究了微波消解和高压封闭消解前处理农产品样品，采用ICP-MS同时测定16种元素，通过实验数据分析对比，两种前处理方式的实验结果和标准物质的标准值相吻合，准确度良好，6次实验数据计算RSD基本在10%以内，精密度良好，验证出两种方式均可得到满意的检测结果，方法有效可行。
参考文献
[1]胡曙光,苏祖俭,黄伟雄,等.食品中重金属元素痕量分析消解技术的进展与应用[J].食品安全质量检测学,2014(5):1271-1275.
[2]程晓宏,杨清华,陈峰,等.食品安全中重金属检测方法的研究进展[J].江苏预防医学报,2015(5):56-58.
[3]肖亚兵,蔡国瑞,王伟.电感耦合等离子体质谱(ICP-MS）技术进展[J].食品研究与开发,2013,34(8):124-129.
[4]周颖雪,杨雅雅.基于食品中重金属元素检测方法研究进展[J].现代食品,2019(11):3-5.
[5]国家卫生和计划生育委员会 国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中多元素的测定:GB 5009.268—2016[S].北京:中国标准出版社,2016.
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