ICP-MS法测定食品中溴化物及溴酸盐含量研究

周陶鸿 程 慧 林 津 黄 徽 彭青枝 万旭刚 胡家勇

(湖北省食品质量安全监督检验研究院,武汉 430074)

溴酸根早在1992年就被世界卫生组织确认为氧化性致癌物，主要导致动物的肾和膀胱组织发生癌变，人过量使用会损坏血液、中枢神经和肾脏[1-3]。溴酸钾作为小麦粉处理剂可加强其强度和弹性，从而显著改善小麦粉的烘焙效果。虽然经过发酵、醒发、烘焙等工艺后，溴酸钾部分会转化成其他形态，但是经检测证实其中仍会有较大的残留量，我国于2005年宣布全面禁止在小麦粉中使用溴酸钾[4-7]。

国内对于食品中低浓度的溴污染物尚无充分检测研究，FAD/WHC联合残留农业专家委员会的报告认为人体每日允许的溴摄入量是1.0 mg/kg[8-9]。美国环保署对食品内或表面的无机溴化物制定了限量，过量的溴元素进入人体会产生中毒[10-14]。我国出口的茶叶、蔬菜、水果等均需检测溴化物含量[15-18]，而通常食品中的溴化物低于1 mg/kg，常规理化、液相及离子色谱均无法检测。目前我国检测小麦粉中溴酸盐的标准GB/T 20188—2006容易出现假阳性结果，因为离子色谱的电导检测器对于样品中氯离子响应灵敏，从而导致溴酸根的色谱峰被掩盖，在检测低浓度的溴酸盐时具有一定难度[19-20]。电感耦合等离子体质谱仪检出限大大低于电导检测器，线性动态范围宽[21-22]，并且能够避免面制品中有机酸和阴离子的干扰。根据国标检测食品中溴酸盐同时建立了ICP-MS测定食品中溴酸盐的方法，另外利用HPLC-ICP-MS分析食品中各种形态溴的含量验证了ICP-MS法测定溴酸盐的可行性。10批小麦粉、10批面条及10批大米的检测结果显示所检米面食品中溴酸盐均为未检出，但是溴离子含量足以引起重视。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

8800 ICP-MS：Agilent；nexion350x ICP-MS：PerkinElmer；Dionex UltiMate 3000液相色谱仪：Thermo；iCAP Q ICP-MS(带联用工作站)：Thermo；Purelab Chorusl超纯水器：威立雅水处理技术(英国)有限公司；Cleanert IC-Ag/H；SB25-12DTS超声波清洗机：宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 样品处理

称取试样3.0 g于50 mL离心管中，定量加入30 mL的超纯水后混匀。超声提取30 min，每隔5 min震荡一次。再以3 900 r/min离心5 min后，收集上清液于离心管中，重复提取1次，合并提取液。取提取液10 mL用10%氨水调pH值至9.0，经0.25 μm水相滤膜过滤，此为待测样液。

1.3 ICP-MS法

1.3.1 ICP-MS法工作条件

功率：1 600 W；辅助气流量：1.2 L/min；雾化气流量：0.96 L/min；等离子气流量：18.0 L/min；采集质量数：溴79；模式:KED；碰撞气：He 3.0 mL/min。

1.4 HPLC-ICP-MS法验证

1.4.1 HPLC-ICP-MS工作条件

Dionex IonPaxAG19阴离子柱(4 mm×50 mm)；流动相：1%甲醇(50 mmol/L硝酸铵，氨水调pH 9.0)，等度洗脱，0.4 mL/min；柱温室温；进样量20 μL。混标作为标准工作溶液。

2 结果与分析

2.1 ICP-MS条件的选择及其质谱干扰

由于溴的电离能较高，溴在ICP-MS上的灵敏度相比其他元素要低，所以要针对溴进行仪器工作条件的优化。在质量数选择方面，溴有79和81 2个同位素，丰度分别为50.54%和49.46%，因81Br有40Ar40Ar1H的干扰，本底要比79Br高4～5倍，故用79Br作为测量质量数。但79Br同样存在39Kr40Ar，Cu63O16，1H78Se的干扰问题[4,17]。图1给出了不同浓度K和Se对79Br的影响，可见在食品中K%小于2%，Se%小于1%时，KED模式基本无影响，且实际样品中这2种元素的含量远低于此水平。同时，通过实验证实Ag/H柱可以完全除去样品中的K和Cu等阳离子，几种金属多原子离子干扰可被完全消除。

图1 不同浓度K和Se对在ICP-MS上响应值的影响

2.2 方法学验证

2.2.1 方法线性范围及检出线

在本实验所确定的实验条件下，分别将标准工作溶液依次进样测定。以标准溶液中溴酸盐浓度为横坐标，以对应峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。溴酸盐在0.5～50.0 μg/mL范围内呈良好线性相关性，线性方程为y=193 36x+696.66，相关系数为1.000 0；根据3倍信噪比确定其方法检出线为0.05 mg/kg。

2.2.2 方法的回收率及精密度

试样中添加不同浓度的标准溶液，使溴酸盐的含量水平分别为2、10、50 μg/kg，充分混匀，使标准溶液与样品充分混合均匀，每个添加水平重复测定6次，结果显示低浓度加标回收率在83.5%～92.8%，相对标准偏差在2.53%～3.28%，高浓度加标回收率在91.9%～100.7%，相对标准偏差在1.12%～3.63%，实验结果见表1。以上结果表明本方法的回收率和精密度较好符合GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》对回收率和精密度的要求。

2.3 酸提取、碱提取、水提取3种提取效果比较

表1 加标回收及精密度实验(n=6)

注：1号样品为蔬菜,2号样品为牛奶,3号样品为鱼。

2.4 Ag/H柱除Br-

2.6 实际样品分析与HPLC-ICP-MS验证

图和Br-混合标液过Ag/H柱后在ICP-MS上的回收率

图和Br-混合标液以不同流速过Ag/H柱后在ICP-MS上的回收率

图4 面条样品在KED、STD模式的色谱图和10 μg/L的混合标准溶液图

表2 食品中水溶性溴化物及溴酸盐测定结果

模式时，杂峰立即消失。提高He气流量对降低背景很有用，但背景等效浓度无变化，故选用KED模式测定，气流量3 mL/min。

2.7 ICP-MS法与HPLC-ICP-MS法比较

表3 样品中的含量测定结果

表2表明，小麦粉中添加溴酸盐后ICP-MS和HPLC-ICP-MS测定结果相近，ICP-MS结果稍低，可能是因为过柱有少量损失(国标方法同样存在过柱损失)；烘焙后溴酸钾回收率降低，可能其部分转化为有机溴；小麦粉加工成面包后质量变化也有可能导致回收率变化。

3 结论

[1]ERIK B,PAT S,FRANK D,et al.Stri bar sorptive extraction SBSE,a novel extraction technique for aqueous samples;theory and principles[J].Journal of Microcolumn Separations,1999,11(10):737-747

[2]CROSBY L M,MORGAN K T,GASKILL B,et al.Origin and distribution of potassium bromate-induced testicular and peritoneal mesotheliomas in rata[J].Toxicologic Pathology,2000,38(2):253-266

[3]刘崴，李冰，杨红霞，等.高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定小麦粉中溴酸盐与溴化物[J].分析化学，2009,37(9):1337-1340 LIU Wei,LI Bing,YANG Hongxia,et al.Specific determination of bromate and bromide in flour by high performance liquid Chormatography-inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Chinese Journal of Analytical Chemistry,2009,37(9):1337-1340

[4]戴骐，林晓娜，邹学权，等.微波萃取-HPLC-ICP-MS联用技术在玉米及膨化食品中的确证研究[J].食品科学，2014 39(5):282-287 DAI Qi,LIN Xiaona,ZOU Xuequan,et al,Analysis of bromine speciation in fl our and rice products and puffed food by HPLC-ICP-MS combined with microwave extraction[J].Food Science and Technology,2014 39(5):282-287

[5]杨振宇，邓晓军.离子色谱-电感耦合等离子体质谱法测定小麦粉及其制品中溴酸盐残留量[J].理化检验-化学分册，2009,45(4):471-473 YANG Zhenyu,DENG Xiaojun.IC-ICP-MS Determination of Residual Amounts of Bromate in Flour and Flour Products[J].Physical Testing and Chemical Analysis(Part B:Chemical Analysis),2009,45(4):471-473

[6]符克军，曹光辉，徐艳钢，等.人体生命元素[M].北京：中国医药科技出版社，1995:574 FU Kejun,CAO Guanghui,XU Yangang,et al.Human life elements[M].Beijing:Chinese medical science and technology press,1995:574

[7]日本药学会.卫生实验法[M].中华预防医学会组，译.北京：华文出版社，1995:475-574 Pharmaceutical Society of Japan.Hygiene test method[M].Chinese preventive medical association group,translation.Beijing:The Huawen press.1995:475-574

[8]DBS 50/027—2016 食品安全地方标准 包装饮用水中溴酸盐的测定 高效液相色谱法-电感耦合等离子体质谱法[S] DBS 50/027-2016 Local food safety standards Packing on the determination of bromate in drinking water HPLC-ICP-MS[S]

[9]SN/T 3138—2012出口面制品中溴酸盐的测定 柱后衍生离子色谱法[S] SN/T 3138-2012The determination of bromate in flour products for export Ion chromatography of posterior column derivative[S]

[10]冯德建，邹燕，史谢飞，等.茶叶中高氯酸盐的液相色谱-串联质谱测定方法研究[J].中国测试，2016,42(4):1-4 FENG Dejian,ZOU Yan,SHI Xiefie,et al.Study on the determination of perchlorate in tea by LC-MS/MS[J].China measurement and test,2016,42(4):1-4

[11]邵琳智，吴映旋，欧阳少轮，等.离子交换高效液相色谱-串联质谱法测定鸡肉和鸡肝中的高氯酸盐[J].食品科学，2016,37(20):167-171 SHAO Linzhi,WU Yingxuan,OUYANG Shaolun,et al.Determination of perchlorate in chicken meat and Liver by ion exchange high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J].Food science and technology,2016,37(20):167-171

[12]宁啸俊，朱伟，杜茹芸,等.离子色谱-串联质谱法测定婴幼儿配方奶粉中的高氯酸盐[J].理化检测，2016,52(1):19-23 NING Xiaojun,ZHU Wei,DU Ruyun,et al.Determination of perchlorate in infant formula by IC-MS/MS[J].Physical Testing and Chemical Analysis，2016,52(1):19-23

[13]张萍，史亚利，蔡亚岐，等.离子色谱-质谱联用测定牛奶中的高氯酸盐、溴酸盐和碘离子[J].分析测试学报，2016,26(5):690-693 ZHANG Ping,SHI Yali,CAI Yaqi,et al.Analysis of Perchlorate,Bromate and Iodide in Milk Using Ion Chromatography-Electrosp ray Tandem Mass Spectrometry[J].Journal of Instrumental Analysis.2016,26(5):690-693

[15]EPA-method-317.0 Determination of inorganic oxyhalide disinfection by-products in drinking water using chromatography with the addition of a potcolumn reagent for trace bromated analysis[s].July 2001

[16]EPA-method-326.0 Determination of inorganic oxyhalide disinfection by-products in drinking water using chromatography incorporating the addition of a potcolumn reagent for trace bromate analysis[s].June 2002

[17]EPA-method-302.0 Determination of bromated in drinking water using two-dimensional ion chromatography with suppressed conductivity detection[s].September 2009

[18]EPA-method-302.0 Determination of haloacetic acids,bromated and dalapon in drinking water by IS-ESI-MS/MS[s].September 2009

[20]ALANOWD O.Megder.A comparison between ion chromatographay and inductively coupled plasma for the determination of bromate in certain samples of foodsuffs[J].Oriental Journal of Chemistry，2015,31(2):1043-1049

[21]林立，陈玉红,王海波，等.离子色谱-电感耦合等离子体质谱法联用测定饮料中的溴形态[J].食品科学，2010,31(12):226-228 LIN Li,CHEN Yuhong,WANG Haibo,et al.Determination of existing forms of bromine in beverage by IC-ICP-MS[J].Food Science,2010,31(12):226-228

[24]王建宏，蒋明蔚，尹建军，等.Ag-H柱去除氯离子提高包装水中溴酸盐的检测精度[J].分析检测，2010,31(12):349-351 WANG Jianhong,JIANG Mingwei,YIN Jianjun,et al.Remove choride ion by column Ag-H and improve detection precision of bromate in bottled water[J].Journal of Instrumental Analysis，2010,31(12):349-351.