微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定貉肉中16种元素

曹秀梅， 杨赵伟， 闫玉杰， 赵雅楠， 武孝丽， 杜顺丰*， 崔 晶， 王 滢

（1.秦皇岛市农产品质量安全监督检验中心，河北秦皇岛 066000；2.河北科技师范学院，河北秦皇岛 066000）

貉子是我国重要的经济动物，河北省昌黎县的地理位置和气候条件适合貉子生长繁育，同时饲料资源丰富，养殖的乌苏里貉体型较大，貉皮毛绒丰足、针毛细致。昌黎县及周边地区貉子养殖年保有量在1300万只左右，打皮后可得貉肉和骨 2.6万 ～3.9万 t（张锐，2015），其营养价值丰富，可以作为貉肉罐头、狗粮等的原料，开发利用的潜力较高，具有较高的经济价值（宋金昌等，2016；常秀云等，2015；袁玉超等，2005；李宏全等，1994）。皮用貉子在养殖过程中普遍使用铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）等微量元素（杨赵伟等，2016），而微量元素对貉子影响的研究较少。本实验建立微波消解联合ICP-MS测定貉肉样品中16种元素含量的方法，对皮用养殖貉肉中的元素进行测定，为貉肉的开发研究提供高效的方法和科学的依据。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂 电感耦合等离子体质谱，ICAP RQ，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；自动进样器，ASX-560，TELEDYNE CETAC TECHNOLOGIES；电子天平，CP 214，奥豪斯仪器（上海）有限公司；微波消解仪，WX-4000，上海屹尧仪器科技发展有限公司；超声波清洗器，SB-5200DT，宁波新芝生物科技股份有限公司；超纯水系统，Synergy，Millipore。 硝酸（BV-Ⅲ，北京化学试剂研究所)，过氧化氢（AR，天津市科密欧化学试剂有限公司)， 调谐液（Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U，1.0 μg/L，赛默飞世尔科技（中国)有限公司），钠、镁、钾、钪、铬、锰、钴、镍、铜、锌、锗、砷、硒、银、金、镉、铟、锡、汞、铅、铋单元素标准储备液（1000μg/mL），国家有色金属及电子材料分析测试中心。实验中混合标准溶液由各单元素标准储备液逐级稀释而得，稀释液为5%硝酸溶液。

1.2 样品前处理方法 打皮期间选取健康乌苏里貉胴体18只，采集腿部肌肉，均质后放入塑料袋中，-20℃冷冻保存。

样品解冻后准确称取貉肉样品0.5 g（精确到0.1 mg），将称取的样品置于消解罐内，加入硝酸3.00 mL和过氧化氢1.00 mL，静置过夜，混匀。用扩口器平整密封罐边缘，防止泄露，正确放入一片安全膜，保证仪器及人员安全。密封消解罐，连接好温度和压力检测器，开机预热5 min，并且风扇运行正常，设置4阶段的梯度升温消解程序，程序如下：（1）温度 90℃，压力 10 atm，维持 2 min；（2）温度 130 ℃，压力 15 atm，维持 2 min；（3）温度 160℃，压力 25 atm，维持 2 min；（4）温度 180℃，压力30 atm，维持20 min。消解程序执行结束后待消解罐温度低于80℃以下时放出气体，用纯水把消解罐盖子上的液体冲洗到消解罐内，将消解罐置于超声波清洗器内超声5 min。用纯水多次冲洗消解罐并定容于50 mL容量瓶中即为试样溶液，所得试样溶液清澈透明。同时制备试样的空白溶液。

1.3 结果计算和数据处理

貉肉中无机元素的含量采用下式计算：

式中：X为试样中待测元素含量，mg/kg；ρ为试样溶液中被测元素质量浓度，μg/L；V为试样消化液定容体积，mL；f为试样稀释倍数；m为试样称取质量，g。

使用Excel 2013和SPSS 18.0进行数据统计和分析，元素含量均以湿重mg/kg计。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理方法 样品预处理是影响样品分析结果的重要因素，微波消解技术是现代分析技术发展的结果，它很好地解决了干灰化法和湿法消解等传统预处理中存在的问题，具有速度快、试剂用量少、样品不易被沾污、节约能源等优点，可以有效的提高分析结果的准确度和精确度（周勇义等，2004）。本实验使用微波消解作为貉肉样品的预处理方法，0.5 g的貉肉样品可以被3.00 mL硝酸与1.00 mL过氧化氢混合溶液消解完全，消解试剂的用量少，加入消解试剂后放置过夜，使样品达到预消解的效果，避免在开始阶段瞬间释放大量气体，出现压力超过微波消解仪警戒值而温度未达到预设值的现象。用扩口器平整密封罐边缘，防止泄露造成损失。正确使用安全膜，保证消解过程正常进行，保障仪器设备和工作人员的安全。消解液没有赶酸过程，不会出现高温赶酸引起的损失。消解液经超声处理可以排出消解过程中产生的红棕色气体，用纯水定容后得到的样品消解溶液清澈透明，其硝酸含量与标准溶液的稀释液相近，总溶解固形物＜2%，适用于ICP-MS分析。

2.2 仪器工作条件的优化和干扰校正 ICP-MS在定量分析时存在质谱干扰和非质谱干扰，质谱干扰包括多原子离子干扰、同量异位素干扰、难熔氧化物干扰和双电荷离子干扰，非质谱干扰包括抑制或增强型干扰和高盐溶液引起的物理效应（游小燕等，2014）。本实验使用调谐液优化仪器条件的方法来降低质谱干扰，在STD模式下经过质量校正和自动调谐，使得调谐液中7Li、59Co、115In、238U 的计数分别不低于 7.9×104cps、1.3×105cps、2.9×105cps、4.2×105cps， 难熔氧化物产率的指示值140Ce·160/140Ce为1.7%，双电荷产率的指示值137Ba++/137Ba为 2.0%，ICP-MS在氦气碰撞模式（KED）下运行30 min后，多原子离子产率指示值59Co/35Cl·16O为20，最终优化得到的仪器条件见表1。本实验采用在线内标的方法监测和校正基体效应，减少非质谱干扰，23Na、24Mg、39K、55Mn、52Cr的内标 为45Sc，59Co、60Ni、63Cu、66Zn、75As、77Se 的 内 标 为72Ge，107Ag、111Cd、118Sn 的内标为115In，202Hg、208Pb 的内标为209Bi，内标元素的质量浓度均为50μg/L。标准溶液中含100μg/L的金元素作为汞元素的稳定剂，以去除汞元素的记忆效应。

表1 ICP-MS工作条件

2.3 线性关系分析以及方法检出限 按照仪器优化后的工作条件在KED模式下运行30 min，仪器稳定后，对各标准溶液进行测定，得到各元素线性回归方程和相关系数。取10次平行测定试剂空白溶液的结果及3次平行测定一定浓度各元素标准溶液的结果，按下式计算该方法的检出限（王雪梅等，2017）。如表2所示，各元素在线性范围内相关系数良好，方法检出限低。

方法检出限/（μg/L）=3σ（S-B）C；

式中：σ为试剂空白的标准偏差；S为一定浓度各元素标准溶液的信号强度（CPS）；B为试剂空白的CPS；C为各元素标准溶液的浓度，μg/L。

表2 各元素线性范围内回归方程、相关系数和方法检出限 μg/L

2.4 方法的准确度和精确度 同一样品连续测定6次，计算此方法的相对标准偏差（RSD）；称取貉肉样品，加入测定元素相应的标准溶液，按照上述试验方法进行加标回收实验。如表3所示，加标回收率为91.4% ～102.8%，RSD均小于5%，准确度和精确度良好，该方法适用于貉肉中无机元素的分析。

2.5 貉肉中16种元素分析 按照本实验的方法测定貉腿部肌肉中16种元素的含量，结果见表4。貉肉中Na、Mg、Cu的含量与羊肉相近，K、Zn 的含量略高于羊腿（杨月欣等，2002），Mn、Se的含量略低于羊肉，Cr的含量低于食品中Cr限量指标（中华人民共和国卫生部，2017），Co、Ni、As、Ag、Cd、Sn、Pb、Hg 等元素均未检出。 因此，皮用养殖的貉肉中营养元素含量与羊肉相近，具有较高的开发价值，存在健康风险的重金属元素低于限量指标或未检出，其不存在重金属污染的威胁。

表3 方法的准确度和精确度

表4 貉肉中16种元素含量mg/kg

3 结论

本实验采用微波消解技术处理貉肉样品，前处理耗时短，消解效果良好。使用ICP-MS同时测定16中元素，采用自动调谐优化仪器参数降低质谱干扰，在线内标减少非质谱干扰，定量分析的方法检出限低，准确度和精确度高，适用于测定貉肉中元素的含量。本实验测定貉肉中营养元素含量与羊肉相近，具有较高的开发价值，存在健康风险的重金属元素低于限量指标或未检出，其不存在重金属污染的危险。