ICP-MS法测定辅助降血糖类保健食品中6种有害的重金属元素

（西安市食品药品检验所，陕西西安710054）

近年来，随着人们生活水平的提高，营养成分的摄入不断增加，高血糖人群日益增多，对健康的追求成为现阶段人们的重要目标，为应对市场的需求，从而出现了各种玲琅满目的降糖类保健食品；辅助降血糖类保健食品主要含有植物的根类、块茎类等成分，然而这些根类、块茎类的植物在种植、灌溉以及加工过程中受土壤、水源和运输等过程中的影响易受重金属的污染，造成重金属超标；部分有害元素在人体内富集到达一定程度时会对人体的新陈代谢和生理功能会产生明显的伤害作用，从而导致各种疾病[1]的发生，所以有害重金属元素已经成为现阶段社会关注的焦点[2]，因此有害重金属元素的含量测定已成为辅助降血糖类保健食品质量[3]控制的重要指标之一。鉴于以上情况，准确测定有害重金属元素的含量对于保障辅助降血糖类保健食品安全性、提高其质量以及维护消费者身体健康[4]有极其重要的意义。

目前GB 16740-2014《食品安全国家标准保健食品》[5]中污染物限量规定了铅、砷和汞的限量，主要采用国家食品安全标准GB/T 5009系列中的检测方法，现在报道对重金属元素的测定主要方法有比色法[6]、原子荧光光谱法[7-8]、原子吸收光谱法[9-11]等。以上方法操作复杂，试剂消耗量大检测周期长、结果易受干扰，对各种元素灯的能量有很严格的要求，各元素灯能量降低时仪器的灵敏度大幅下降，从而影响仪器的灵敏度和数据的准确性。电感耦合等离子体法[12-15]具有灵敏度高可同时快速测定多种元素在食品、药品等领域已经广泛应用。因此本文建立了电感耦合等离子体质普法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法测定辅助降血糖类保健食品中6种有害重金属元素的方法，结果发现该方法可以用于保健食品中有害金属元素的测定。

1 材料与仪器

1.1 仪器

Nexlon 350X电感耦合等离子体质谱仪：美国Perkin Elmer公司；ETHOS UP微波消解仪：美国MILESTONE公司；VB15电热板：意大利Labtech公司；BSA124S-CW电子分析天平：赛多利斯科学仪器北京有限公司。

1.2 材料

Cr、Pb、Cd、As、Cu（批号：GNM-M251678-2013）多元素标准溶液、内标溶液Bi（批号：GSB 04-1719-2004）、Sc（批号：GSB 04-1760-2004）、Rh（批号：GSB 04-1746-2004）、In（批号：GSB 04-1731-2004）、Y（批号：GSB 04-1788-2004）、Ge （批号：GSB 04-1728-2004）、Au（批号：GSB 04-1715-2004） 单元素标准溶液：国家有色金属及电子材料分析测试中心，浓度均为 1000 μg/mL；Hg（批号：GBW 08617）单元素标准溶液，浓度为 1000 μg/mL、紫菜质控样（批号：GBW 08521）：中国计量科学研究院；猪肝成分分析标准物质（批号：GBW 10051）：地球物理地球化学勘查研究所；KED调谐液（批号：N8145052）、TED调谐液（批号：N8145051）：美国 PerkinElmer Pure Plus公司；硝酸为优级纯（批号：K48328756639）：默克股份两合公司；水为Milli-Q超纯水机制备，（电阻率≥18.2 MΩ·cm）。样品为监督抽检的不同厂家6批次降糖类保健食品分别为：20150701、20150413、20150823、20150911、20151121、20150219。

2 方法与结果

2.1 ICP-MS工作条件

经优化的ICP-MS参数：RF功率为1200 W，等离子体气体流量为18 L/min；辅助气体流量1.2 L/min；雾化气流速为0.84 L/min；蠕动泵为24 r/mim；液氩0.6 MPa；脉冲电压900 V；鉴频器阈值 12；磁电压200 V；样品冲洗 35 s；延迟 15 s；调谐模式为 KED；数据采集模式全定量方式；重复次数3次。测定时52Cr、63Cu以Sc作内标物质；75As以Ge作内标物质；111Cb以In作内标物质；202Hg、208Pb以Bi作内标物质进行校正。

2.2 溶液的制备

2.2.1 混合标准储备溶液

分别精密量取 Cr、Pb、Cd、As、Cu 多元素标准溶液5 mL、Hg单元素标准溶液0.5 mL，用水稀释制成每1毫升分别含 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg 为 1 μg 的溶液。

2.2.2 混合标准系列溶液

精密量取上述2.2.1的混合储备溶液适量，用水稀释制成每 1 毫升中含 Cr 10、20、40、60、80 ng；含 Pb 10、20、40、60、80 ng；含 Cd 1、2、5、10、15 ng；含 As 5、10、15、20、40 ng；含 Cu 20、40、60、80、100 ng；含 Hg 1、2、5、10、15 ng的系列标准溶液。

2.2.3 混合内标系列溶液

精密量取 Rh、Sc、Au、Y、Bi、Ge 和 In 单元素标准溶液适量，用水稀释制成每1 mL分别含Rh、Sc、Au、Y、Bi、Ge和 In为 100 ng的溶液。

2.2.4 供试品溶液的制备

取批号为20150911的辅助降血糖类保健食品适量，研磨均匀，精密称取粉末0.5 g置于微波消解罐中，加入硝酸8 mL，混匀并盖好内盖和旋紧外装置，置于微波消解仪内，按表1微波消解仪工作条件进行消解。消解完后，将消解罐置于电热板上60℃将酸蒸发至约1 mL～2 mL时，用水少量多次洗涤消解罐并将消解液转移至50 mL聚四氟乙烯材料的容量瓶中，用水定容至刻度，同时做样品空白。

表1 微波消解仪工作条件Table 1 Working parameters of microwave digestion

2.3 线性关系考察

取适量2.2.2项下混合标准系列溶液，按照2.1项下的仪器工作条件进行分析测定，内标进样管插入2.2.4项下100 ng/mL的内标溶液中，同时依次将样品管插入各个混合标准系列溶液中测定，以3次信号值的平均值作为纵坐标Y，对应浓度为（ng/mL）作为横坐标X，计算线性回归方程。待测元素回归方程及相关系数等参数见表2。

表2 分析方法相关参数测定结果Table 2 Results of parameters for performance of the proposed method

2.4 精密度

在 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg 元素的线性范围内，分别取低、中、高3种不同浓度的混合标准系列溶液，按2.1项下的仪器条件进行测定，每种重复测定6次，记录测量值，结果Cr的RSD分别为：1.55%、0.35%和0.32%；Pb的RSD分别为：0.59%、0.21%和0.30%；Cd的 RSD分别为：1.35%、0.82%和 0.63%；As的RSD分别为：1.64%、0.83%和0.81%；Cu的RSD分别为：0.25%、0.34%和 0.31%；Hg的 RSD分别为：3.21%、0.22%和0.10%。RSD均在5%之内，表明仪器的精密度良好。

2.5 重复性

取批号为20150911的辅助降血糖类保健食品，按2.2.4项下的供试品溶液制备方法制备，按2.1项下的仪器条件进行测定，重复测定6次，分别计算各元素的含量，结果 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg 的平均含量为：7.28、6.09、0.25、3.55、12.38、0.28 mg/kg，测量值的 RSD分别为2.78%、2.91%、3.21%、1.78%、2.19%、2.36%。表明样品的重复性良好。

2.6 稳定性

取批号为20150911的辅助降血糖类保健食品，按2.2.4项下的供试品溶液制备方法制备样品溶液，按2.1 项下的仪器条件进行测定，分别于 1、2、4、8、12、16、20、24 h 进样测定，记录测定值。结果 Cr、Pb、Cd、As、Cu和Hg各个元素RSD值分别为2.16%、3.44%、4.39%、4.90%、2.76%和2.83%。结果表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.7 加样回收率

取批号为20150701的辅助降血糖类保健食品，精密称取0.25 g，平行制备6份样，置于消解罐内，分别加入2.2.1项下的混合标准储备溶液1 mL，按2.2.4项下的供试品溶液制备，同时做样品空白；按2.1项下的仪器条件进行测定，计算各元素加样回收率和RSD，测定结果见表3。

表3 6种元素的回收率试验结果（n=6）Table 3 Result of the recovery rate of 6 elements

续表3 6种元素的回收率试验结果（n=6）Continue table 3 Result of the recovery rate of 6 elements

结果表明各元素的回收率均在80%～120%之间，RSD在5%之内，符合痕量分析的要求。

2.8 方法准确性

本试验采用紫菜质控样（批号：GBW 08521）和猪肝成分分析标准物质（批号：GBW 10051）中的相应元素成分作为参考值，对该方法做准确度评价。结果见表4。结果表明测定值与标准值基本一致，方法可靠。

表4 猪肝、紫菜成分分析标准物质参考值与实际测量值（n=6）Table 4 Reference value and actual measurement of standard substance for analysis of pork liver and laver

2.9 检出限

按2.2.4项下的供试品溶液制备方法制备空白溶液，按2.1项下的仪器条件进行测定，平行测定空白溶液 11 次，计算空白溶液中的 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg的标准偏差s，以3 s/k作为被测元素的检出限，计算出各个元素的检出限，结果 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg的检出限分别为 0.007、0.010、0.004、0.008、0.006、0.001 mg/kg。

2.10 样品测定

取监督抽检样品6批次，每批次样品平行消解2份，按2.2.4项下的供试品溶液制备方法制备样品溶液和空白溶液，按2.1项下的仪器条件进行测定，取3次读数的平均值，从标准曲线上计算出相应各元素的浓度，即得各元素对应的含量，测定结果见表5。

表5 样品分析结果（n=2）Table 5 Analytical results for samples（n=2）（mg/kg，n=2）

3 结果与讨论

3.1 消解方法的选择

重金属样品前处理方法分为湿法消解和干法消解，由于干法消解会造成元素的挥发，影响试验测定，因此本文采用湿法消解，湿法消解包括压力罐消解、高压密闭消解、微波消解等方法。微波消解是一种快速高效、安全的常用样品前处理方法，整个前处理过程中试剂消耗量少、不影响试验环境、耗时短等优点，因此本试验采用微波消解并对消解溶液进行考察，分别采用HNO3，HNO3-HF（9∶1，体积比），HNO3-H2O2（3∶1，体积比），最后发现HNO3消解样品无残渣且溶液清澈对实验测定干扰小，因此选用HNO3作为消解溶液。

3.2 ICP-MS测定的优点

食品安全国家标准中 Cr、Pb、Cd、Cu 采用石墨炉原子吸收光谱法和火焰原子吸收光谱法测定，食品安全国家标准中Hg、As常用原子荧光光谱分析法；而本试验用ICP-MS法测定辅助降血糖类保健食品中重金属元素具有简便、快速、灵敏度高以及多元素同时测定等优点，解决了石墨炉原子吸收光谱法对重金属元素逐个分析的现状，大大缩短了试验时间，提高了试验效率；试验过程中加入对应元素的内标物质，补偿了基体效应，抗干扰能力强。

3.3 结果的判定

目前食品安全国家标准保健食品GB 16740-2014中规定了：铅的限量为2.0mg/kg、砷的限量为1.0mg/kg、汞的限量为0.3 mg/kg，5批次辅助降血糖类保健食品Pb、As、Hg均在标准值范围内，1批次辅助降血糖类保健食品Pb、As、Hg超标准值范围；可能是由于原料中重金属超标准值，另外加工生产和运输过程中存在被污染的风险以及包装容器和包装材料存在污染等因素，其次土壤污染也是影响重金属超标的原因。GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定了铬的限量为0.5 mg/kg、镉的限量为0.2 mg/kg，但无明确的保健食品分类，按上述限量规定6批次辅助降血糖类保健食品Cr均超标准值，1批次辅助降血糖类保健食品Cd超标准值范围，因此辅助降血糖类保健食品中的重金属应该引起重视，将元素铬和元素镉纳入食品安全国家标准保健食品GB16740-2014的限量规定中，作为其质量控制的一种方法。

3.4 汞的测定分析

本试验中发现Hg元素与其他的元素的前处理有一定的不同之处，在汞测试分析时，为了防止汞元素还原为单质态的汞，确保汞元素以汞离子的形式存在，通常需加入金单元素标准溶液作为稳定剂，可以防止汞吸附在采样锥上。供试品消解结束后，进行60℃赶酸后上机测定Hg元素基本未检出，从而说明赶酸这个实验步骤已经将Hg元素整个损失了；而未赶酸的供试品消解液，直接将消解液用水定容至50 mL的聚四氟乙烯材料的容量瓶中，再根据供试品中Hg元素的含量将溶液进一步稀释，通过稀释将溶液浓度控制在1%～2%以内进行测定，整个试验过程有效的控制了Hg元素的损失，并且避免了溶液酸度本身对ICP-MS雾化器的影响。

[1] 张璐,姜伟,骆瑜.ICP-MS测定4种药食同源根茎类药材中重金属含量[J].江西中医药,2017,48(10):73-74

[2]张祥.ICP-MS半定量法快速检测食品中微量重金属的方法研究[J].安徽农业科学,2016,44(5):107-108

[3] 刘开庆,张晓南,曹红云,等.采用ICP-MS同时测定十七种酒中8种重金属元素的含量[J].广州化工,2016,44(20):93-95

[4] 马兴,高健会,肖亚兵,等.微波消解-ICP-MS同时测定酒类样品中11种元素[J].食品研究与开发,2016,37(18):155-157

[5]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GB16740-2014食品安全国家标准保健食品[S].北京:中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会,2014:1-2

[6] 谢婷婷,戚爱棣,杨美华.有害残留物快速检测技术研究进展[J].中国卫生检验杂志,2010,20(4):936-938

[7] 邹亮,周浓,杨颖,等.不同产地滇重楼中重金属含量的湿法消解-原子荧光光度法测定[J].时珍国医国药,2010,21(4):1014-1015

[8] 张瑜,谈献和,蒋国斌,等.原子荧光法测定中药白花蛇舌草中重金属的含量[J].南京中医药大学学报,2007,23(6):382-384

[9] 徐向彩,李家忠,姜晓路,等.原子吸收光谱法测定重金属铬的含量[J].光谱实验室,2011,28(6):2957-2960

[10]王北洪,马智宏,付伟利.密封高压消解罐消解-原子吸收光谱法测定土壤重金属[J].农业工程学报,2008,24(s2):255-259

[11]王兆丹,曲留柱,韩林,等.微波消解-火焰原子吸收光谱法测定三峡库区鲤鱼中4种重金属元素[J].食品与发酵工业,2017,43(6):250-254

[12]吴一兵,苏建.ICP-MS法测定减肥茶中铅、汞、镉、砷、铜重金属元素[J].北方药学,2013,10(4):1-2

[13]张喜琦,王骏,陈晓媛.等离子体质谱法测定高钠食品中微量铅的应用研究[J].中国调味品,2013,38(7):93-95

[14]张喜琦,董瑞,陈晓媛.等离子体质谱法同时测定保健食品中多种重金属元素残留[J].药学研究,2015,34(2):84-86

[15]李金英,石磊,鲁盛会,等.电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及其联用技术研究进展[J].中国无机分析化学,2012,2(2):1-5