ICP-MS同时测定谷类食物中18种微量元素的研究

孙梦寅，吴 颖，姜 洁，路 勇，张卫民，何 涛，*，王 振

(1.北京市产品质量监督检验所，北京100026; 2.北京市食品安全监控中心，北京100041)

ICP-MS同时测定谷类食物中18种微量元素的研究

孙梦寅1，吴 颖1，姜 洁2，路 勇2，张卫民2，何 涛2，*，王 振2

(1.北京市产品质量监督检验所，北京100026; 2.北京市食品安全监控中心，北京100041)

目的:建立谷类食物中18种微量元素(89Y、139La、140Ce、141Pr、142Nd、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu、75As、208Pb、111Cd)电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的分析方法。方法:通过优化消解方法，使基质消解更完全，用ICP-MS进行分析，用混合内标校正基体干扰和漂移。结果:该法所有元素的检出限均小于30ng/kg，回收率介于92.35%～109.31%。结论:该法具有操作简便、快速、灵敏度高、准确性好和多种元素同时测定等优点。

电感耦合等离子体质谱，微波消解，微量元素

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

浓硝酸 HNO3，BV-Ⅲ级;过氧化氢 H2O2，优级纯;实验用超纯水 电阻率18.2MΩ·cm;15种稀土元素混合标准溶液 Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，100mg/L，购于国家有色金属及电子材料分析测试中心;单元素标准溶液(1000mg/L)Pb、As、Cd，购于国家标准物质研究中心;内标元素(1000mg/L)Rh、In和Bi，购于美国PerkinElmer公司;GBW10012(GSB-3)玉米生物成分分析标准物质、GBW10011(GSB-2)小麦生物成分分析标准物质 购于地球物理地球化学勘查研究所。

PE-ELAN DRC-e电感耦合等离子体质谱仪美国PerkinElmer公司;高压密闭微波消解仪 美国培安公司;Milli-Q纯水机 美国密理博公司。仪器工作参数 RF功率1300W，雾化气流量0.99L/min，辅助气流量1.5L/min，等离子气流量17L/min，重复3次。

1.2 实验方法

1.2.1 标准系列的配制 15种稀土元素的标准系列为1、2、5、10μg/L;配制1、5、10、20、50μg/L的铅、镉、砷混合标准溶液的标准系列。标准溶液最终介质为1%HNO3溶液。

1.2.2 样品前处理 称取样品0.25～0.30g(精确至0.0001g)置于微波消解管中，加入6mL HNO3，1mL H2O2，进行微波消解，消解方式见表1。消解完成后纯水转至聚四氟乙烯烧杯(100mL)中，置于电热板赶酸，蒸至近干，纯水冲洗烧杯内壁，转移至10mL塑料瓶(聚丙烯)中，纯水定至10.00g备用;同步做空白实验。

表1 微波消解步骤

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件的优化

使用内含10μg/L的Be、Co、In、U、Ba和Ce的混和调谐液调试仪器，使仪器的灵敏度达到最高，信号稳定，同时氧化物 CeO+/Ce+＜3%，双电荷138Ba++/138Ba＜3%。

2.2 待测元素同位素选择

根据元素的丰度和干扰情况选89Y、139La、140Ce、141Pr、142Nd、152Sm、153Eu、158Gd、159Tb、163Dy、165Ho、166Er、169Tm、174Yb、175Lu、75As、208Pb、111Cd作为分析对象。

2.3 干扰校正

在ICP-MS分析中存在同量异位素、多原子离子、双电荷等干扰，因此在选择测量的同位素时尽量选择干扰小的同位素。同时，我们引入内标元素Rh、In和Bi来监测和校正测定过程信号短期和长期的漂移，并可对测试元素及一般的基体效应进行校准。

ICP-MS分析稀土元素时的一个主要问题是会形成难熔氧化物，使得轻稀土氧化物粒子的形成对中间和重稀土产生显著干扰问题。但在本实验中，已确认CeO+/Ce+＜3%，同时结合文献报道，样品用混合酸消解，没有采取稀土与基体分离措施，还是得到了准确的测定数据，因此氧化物对稀土元素的测定干扰可忽略不计［3-5］。

此外，通过校正方程对部分同位素测定时可能存在的干扰进行校正。如［151Eu］=［151］-0.2% ×［135］。

为避免使用玻璃器皿对实验结果造成影响，本方法在转移定容时采用质量法将样品转至聚丙烯小瓶中。

2.4 方法检出限

对试剂空白连续测定11次，其测量结果的3倍标准偏差对应的浓度即为检出限。各元素的检出限、加标回收率见表2。所有稀土元素和Pb，As，Cd回归后的相关系数均＞0.9995。

表2 各元素的检出限、加标回收率

2.5 方法验证

用本方法对从国家标准物质中心购买的大米以及小麦、玉米等标准物质进行了分析测试，以验证方法的准确性。由表3可见，测定结果和证书值相符。

表3 方法准确性实验

3 结论

本实验用微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定了谷类食物中15种稀土元素和铅、砷、镉等3种微量元素，方法回收率和精密度较好。同时用GBW1012玉米和GBW1011小麦的标准物质对方法进行验证，测定值在标准物质允许的偏差范围内。ICP-MS能同时测定多种元素，并且线性范围宽，实验获得较满意的结果。本方法样品处理和测定简便快速，适合于批量样品多元素同时测定。

［1］侯建荣，卓召模，彭荣飞，等.电感耦合等离子体质谱用于水质调查中10种微量元素的测定［J］.中国卫生检验杂志，2008，18(7):1288-1289.

［2］梁旭霞，杜达安，梁春穗，等.ICP-MS同时测定植物性食物中15种稀土元素［J］.华南预防医学，2007，33(3):12-15.

［3］侯建荣，彭荣飞，许萍.电感耦合等离子体质谱用于动物性食品中14种稀土元素的测定［J］.中国卫生检验杂志，2009，19(10):2286-2288.

［4］曹淑琴，陈杭亭，曾宪津.电感耦合等离子体质谱法测定生物样品中稀土元素［J］.分析化学，1999，27(6):621-625.

［5］弓晓峰，谢明勇，杨妙峰，等.ICP-MS测定江西黑芝中痕量稀土元素的含量及形态分布［J］.南昌大学学报:理科版，2005，29(2):165-172.

Application of ICP-MS on simultaneous determination of 18 trace elements in grain

SUN Meng-yin1，WU Ying1，JIANG Jie2，LU Yong2，ZHANG Wei-min2，HE Tao2，*，WANG Zhen2
(1.Beijing Products Quality Supervision and Inspection Institute，Beijing 100026，China; 2.Beijing food safety monitoring center，Beijing 100041，China)

Objective:To develop a method for determination of 18 trace elements(89Y，139La，140Ce，141Pr，142Nd，152Sm，153Eu，158Gd，159Tb，163Dy，165Ho，166Er，169Tm，174Yb，175Lu，75As，208Pb，111Cd)in grain by ICP-MS.Methods: Optimized the condition of digestion，made the digestion complete，the samples were determined by ICP-MS which used mixed internal standard to correct matrix interference and signal drifting.Results:The range of detection limit of observed 18 trace elements were all below 30ng/kg，and recoveries 92.35%～109.31%.Conclusion:This method was simple，rapid，accurate，and could be used to determine 18 trace elements in grain.

ICP-MS;microwave digestion;trace elements

TS207.5+1

A

1002-0306(2011)11-0424-03

谷类食物作为我国主要的粮食作物，与人们的日常生活密不可分。谷类食物中富含多种有益于人体健康的营养物质以及微量元素，但同时也含有一些有害的重金属元素，如众所周知的砷、铅、镉等。近年来，随着稀土在我国工农业生产各方面应用的日益广泛，进入环境的稀土量也急剧增加;以及在种植过程中滥用含有稀土的植物生长激素肥料，从而极易导致食品中稀土含量超标，对人体健康构成潜在危害。稀土在人和动物体内具有较为稳定的蓄积性，过多积累对人体的肝脏和骨骼会造成危害。稀土含量超标，已成为继农药残留、重金属含量超标之后，食品质量与安全面临的又一个严峻问题。微波消解相较于传统的湿法消解，具有耗时短、耗酸少、空白低等优势。对于大多数样品，可取得很好的消解效果。本实验优化了消解条件，使得消解更彻底，结果更准确。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)是近十几年发展最快的无机痕量元素分析技术之一，由于其具有灵敏度高、检出限低、干扰少、准确度高、精密度好、操作简单等特点，应用十分广泛［1-2］。本实验用混合内标校正基体干扰和漂移，建立了ICP-MS测定谷类食物中除钷(Pm)和钪(Sc)以外的15种痕量稀土元素和砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)等3种有害元素含量的方法。

2010-11-01 *通讯联系人

孙梦寅(1986-)，女，助理工程师，研究方向:食品安全与检测技术研究。