ICP-MS测定沙葱中5种重金属元素

于颖

（辽东学院化学工程学院，辽宁丹东118003）

ICP-MS测定沙葱中5种重金属元素

于颖

（辽东学院化学工程学院，辽宁丹东118003）

建立电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定沙葱样品中铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）和镍（Ni）、铜（Cu）含量的方法。样品加HNO3和H2O2后采用微波消解进行预处理，探索了微波消解样品的实验条件，并对ICP-MS工作参数进行优化和选择。结果表明：该方法测定沙葱中5种元素的线性关系良好（r=0.999 7～0.999 9），方法检出限为0.001 5 μg/L～0.010 1 μg/L，重复性实验的相对标准偏差为1.3%～3.4%，回收率为97.85%～100.09%。

电感耦合等离子体质谱法；微波消解；沙葱；重金属元素

沙葱，又名蒙古葱（Allium mongolicum regel）属百合科，多年生草本植物。分布于内蒙古、甘肃、新疆、辽宁等省区[1]。不仅具有消炎、清火、祛湿、滋补养颜的功效，还具有降血压、降血脂、开胃消食、治便秘、健肾益智，预防老年痴呆之特殊功效，是美食中的极品，被誉为“菜中灵芝”。开发沙葱资源不仅有极高经济价值和生态价值，还能带来巨大的社会效益[2-3]。虽然沙葱中富含人体必需的K、Se、Mg、Ca、Fe等多种微量元素，但同时也含有Pb、Cu、Cd等毒性较大的重金属元素[4-5]。在人体内蓄积至一定量时可引起免疫系统障碍和多种功能损害，并影响人体的新陈代谢及正常的生理功能[6-7]。目前，测定沙葱中重金属元素的方法主要有原子吸收光谱法、原子荧光法、分光光度法和电化学分析法。但这些方法操作步骤较为繁琐、分析周期长，引起误差的因素也较多，不能满足多种金属元素的同时测定。近年来，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）在无机元素的痕量分析上得到迅速发展，其克服了传统方法的大多缺点，可测定的元素涵盖了元素周期表中的绝大部分。具有较高的灵敏度，干扰小，样品制备和进样技术简单、质量扫描速度快、运行周期短、动态范围宽、多种元素测定等优点，是一种具有广阔应用前景的痕量无机多元素分析技术[8-11]。利用ICP-MS法对沙葱中的重金属元素进行分析，尚未见相关文献报道。本试验探讨一种用微波消解进行样品前处理，采用ICP-MS法同时测定沙葱中铅、镉、铬、镍、铜元素含量，实现了沙葱中多种重金属元素的快速准确分析，获得了满意的结果。对于制定沙葱的重金属限量标准，保障其食用安全性提供参考，具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 7500ce型电感耦合等离子体质谱仪：美国Agilent公司；ELAN DRCe ICP-MS仪：美国Perkin Elmer公司；Mars-xp型微波消解仪：美国CEM公司；CP225D电子天平：德国Sartorius公司。

沙葱：市售；过氧化氢、盐酸、硝酸均为优级纯；试验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

微波消解条件：起始温度为室温，10 min升温至150℃，保持15 min；再25 min升温至180℃，保持30 min。

ICP-MS条件：射频功率1 300 W，载气流量为1 L/min，辅助气流量为0.8 L/min，雾化气流量为0.5 L/ min，样品提升量0.2 L/min，蠕动泵：0.30 r/s，采样深度为8 mm；测量时间为10 s。

1.3 溶液配制

对照品贮备液的制备：镍、铜、镉、铬、铅元素标准储备溶液（均为1 000 μg/L，中国计量科学研究院）。Pb、Ni、Cu、Cr、Cd标准混合溶液：量取一定体积的上述标准储备溶液，用硝酸（5+95）溶液分别稀释为0、5、10、20、50、100 μg/L的混合标准系列溶液。

1.4 测试方法

将试样于干燥箱中烘干，粉碎至0.4 mm。称取0.500 0 g样品（精确到0.000 1 g）于微波消解罐中，加入5 mL硝酸和3 mL过氧化氢，加盖放置1 h，旋紧罐盖，按1.2仪器工作条件进行微波消解。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在超声水浴箱中，于100℃加热或超声脱气5 min，赶去棕色气体，取出消解内罐，将消化液转移至50 mL容量瓶中，并定容至刻度，混匀备用；同时做试剂空白试验。

2 结果与讨论

2.1 消解方法和消解酸的选择

目前常用的样品前处理方法有干法消化、湿法消解以及微波消解。干法消化基体效应高，样品回收率低，且由于温度过高，易造成易挥发重金属元素的损失。湿法消解费时、耗力，且由于需要用到强氧化性酸作消解试剂，容易对操作者造成危险且污染环境，同时其需要敞口进行，也容易造成易挥发重金属元素的损失。微波消解是近些年来发展起来的一种快速、高效的样品前处理方法。其利用微波辐射的“内加热”作用，能够加快消解的速度，最大限度的发挥酸的作用，减少干扰，提高效率。且微波消解是在密闭容器中进行的，可确保样品快速完全消解，操作简单，分析成本低，基本避免了样品污染和元素损失，空白值低，准确度高，适合大批量处理样品。因此，本试验选择微波消解对样品进行前处理[12]。

消解体系的选择试验考察了硫酸、磷酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸、硝酸、硝酸-过氧化氢等消解体系对测定的影响，结果表明：用过多的硫酸、高氯酸、氢氟酸对引入的基体干扰，磷酸和硫酸的粘滞性容易造成氢化物反应不充分，加重气相干扰导致原子化效率降低，信号减弱，甚至有可能检测不到信号。氢氟酸对仪器的石英雾化器和石英炬管也有一定的腐蚀，高氯酸分解产生的压力对密闭的罐可能会造成安全隐患，其所含的氯元素引起的多原子离子对测定元素有干扰作用，影响检测的准确性[13]。用盐酸消解样品，白烟过多，并且溶液中存在不溶物。硝酸密度小、挥发性强，可以将样品中的痕量元素释放出来，形成易溶解的硝酸盐，并且硝酸还是良好的微波吸收体，但单独采用硝酸消解时发现样品消解不彻底，在消解液中残存有少量残渣，在双氧水作催化剂的作用下，能加速分解样品中的有机物，样品消解完全。所以采用HNO3-H2O2混合酸较为合适[14-15]。

2.2 分析线波长的选择

试验中对每个测定元素选取2～3条谱线进行测定。考虑分析强度、干扰情况及稳定性，选用无其它元素光谱干扰的、同时检出限能满足要求的谱线作为分析线。试验选择各元素的分析线波长：Pb 220.353 nm、Cd 228.802nm、Cu324.754nm、Ni221.647nm、Cr283.563nm。

2.3 标准曲线与检出限

在仪器工作条件下进行测定，测得Pb、Ni、Cu、Cr、Cd 5种重金属元素的工作曲线。标准曲线的相关系数均大于0.999 7。连续11次对样品空白溶液进行测定，根据D.L=3S/N的计量方法，求得镍、铅、镉、铬、铜5种元素的方法检出限见表1。

2.4 精密度试验

取按“1.4”方法处理的待测样品，在“1.2”的仪器条件下，测定样品中5种重金属元素的含量，再将5种重金属元素的标准溶液加入待测样品中，按试验方法测定，计算加标回收率。对同一样品平行测定5次，计算相对标准偏差。测定结果、回收率及标准偏差见表2。其相对标准偏差（RSD）均低于3.4%，表明方法的重现性良好。

表1 线性回归方程、相关系数和检出限Table 1 Linear regression equation,correlation coefficient and detection limit

表2 样品的测定结果及加标回收率（n=5）Table 2 The results of sample and recovery（n=5）

2.5 不同地区沙葱中重金属元素含量分析

用建立的试验方法和国标方法（GB 5009.12-2010《食品安全国家标准食品中铅的测定》；GB/T 5009.13-2003食品中铜的测定；GB 5009.15-2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》；GB/T 5009.123-2003食品中铬的测定；GB/T 5009.138-2003食品中镍的测定）对不同地区沙葱样品进行对照分析，其结果列于表3。

表3 本法与国标法测定结果对比Table 3 Comparison between the results obtained by the proposed method and those obtained by GB method mg/kg

由表3可以看出，本法与国标法检测结果相吻合，均在国家标准允许范围内，表明本方法的准确度良好。

3 结论

本试验建立了微波消解—电感耦合等离子体质谱法测定沙葱中铅、镍、铬、镉和铜5种重金属元素的方法，采用微波消解法作为样品的前处理方法，消解速度快，试剂用量少，消解完全，省时省力，与其他方法相比，减少了酸的使用量，对人体和环境的危害小。电感耦合等离子体质谱法能同时测定沙葱中多种重金属元素，是一种简单、快速、有效的分析方法。可以掌握沙葱中重金属元素的潜在危害，易于推广，也为食品检测提供了参考。

[1]中国植物志编辑委员会.中国植物志(14卷）[M].北京：北京科学出版社,1980：170-172

[2]中国科学院植物研究所.高等植物图鉴(第二册)[M].北京：科学出版社,1972：48

[3]刘瑛心.中国沙生植物志[M].北京：科学出版社,1985：21

[4]张巧娥.沙葱提取物中营养成分的分析[J].畜牧与兽医,2008,40 (5)：53-54

[5]敖长金.沙葱化学成分及其生物学功能研究进展[J].饲料工业, 2010(18)：1-5

[6]骆新峥.食品中常见的重金属污染及检测技术研究进展[J].质量技术监督研究,2010,28(6)：39-43

[7]李玉,冯志华,李谷祺,等.海产品中重金属汞、镉、铅对人体健康的潜在风险评价[J].食品科学,2010,31(21)：390-393

[8]SANZ-MEDE Ll A,MONTES-BAYON M,BETTMER J,et al.ICP MS for absolute quantification of proteins for het eroatom tagged, targeted proteomics[J].Trends in Analytical Chemistry,2012,40：52-63

[9]VERBOKET P E,BOROVINSKAYA O,MEYER N,et al.A new micro fluidics-based droplet dispenser for ICP-MS[J].Analytical Chemistry,2014,86（12)：6012-6018

[10]刘虎生,邵宏翔.电感耦合等离子体质谱技术与应用[M].北京：化学工业出版社,2005：176-28

[11]冯先进,屈太原.电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)最新应用进展[J].中国无机分析化学,2011,1(1)：46-52

[12]张阳,周玮,董璨,等.微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定牛乳中Pb、Cr和Hg的含量[J].分析检测,2014,37(6)：18-21

[13]刘虎生,邵宏翔.电感耦合等离子体质谱技术与应用[M].北京：化学工业出版社,2005：150

[14]聂西度,符靓,唐莉娟,等.电感耦合等离子体质谱法测定黑小麦中多种元素[J].食品科学,2015,36(12)：125-128

[15]李业军,张青,李永太.电感耦合等离子体质谱法测定土壤中重金属元素[J].当代化工,2015,44(4)：864-867

Determination of 5 Kinds of Heavy Metals in Allium mongolicum regel by ICP-MS

YU Ying
（School of Chemical Engineering，Eastern Liaoning University，Dandong 118003，Liaoning，China）

The method of simultaneous determination of 5 heavy metals（Ni，Pb，Cd，Cr，Cu）in Allium mongolicum regel by inductively coupled plasma mass spectroscopy（ICP-MS）was studied.The sample of Allium mongolicum regel after added into HNO3and H2O2was pre-processed by means of microwave dissolving technique.The experimental conditions of the microwave digestion sample were researched and the experimental parameters of ICP-MS were discussed and optimized.The results showed that the determined method of the simultaneous determination of 5 heavy metals in Allium mongolicum regel had good linear relationship（r=0.999 7-0.999 9），the detection limit of the method was 0.0015 μg/L-0.010 1 μg/L，the relative standard derivation of the developed method was 1.3%-3.4%，its mean recovery was 97.85%-100.09%，the measured value of the standard matter in agreement with the standard value.

inductively coupled plasma mass spectroscopy；microwave dissolving；Allium mongolicum regel；heavy metals

2016-11-28

于颖（1971—），女（汉），高级实验师，本科，研究方向：食品微量元素检测。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.030