ICP-OES法测定辣条中的多种金属元素

李梦洁

上海德诺产品检测有限公司（上海 200436）

辣条别名大面筋、素牛筋等，主要以小麦粉或其他谷物粉类为主要原料，添加食盐及多种食品添加剂制成，是一种常见的即食方便食品[1]。近年来辣条产业发展迅速，2016年调味面制品行业的年生产总值从2009年的100多亿元增至330亿元，市场销售额从170多亿元增至510亿元[2]。但是，适用于辣条的标准仅有DB 41/T515—2007《调味面制食品》以及DBS 43/002—2017《挤压糕点》两个地方标准[3-4]。为规范调味面制品市场，国家卫生健康委员会组织拟订了《食品安全国家标准 调味面制品》，并于2018年5月9日发布征求意见稿（国卫办食品函[2018]317 号），目前尚未正式发布。

近两年，各地针对辣条的抽检结果显示，部分辣条存在食品添加剂超限量使用和超范围使用等问题，食品添加剂往往有重金属超标的风险，因此辣条中的金属元素含量同样值得关注，因为有害金属元素能通过食物链层层富集，然后被人体摄入并积累，损害人体健康[5]。特别是对于体重相对较轻，神经系统和身体各器官都仍在快速发展阶段的青少年来说，危害尤为严重[6-8]。

在现行检测方法中，多采用原子吸收光谱法检测金属元素[9]，需要逐个元素进行标准溶液配置和样品稀释测定，方法繁琐，检测周期比较长。近年来，电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法已经成为多种金属元素同时检测的重要手段，在食品安全领域中得到了广泛的应用[10]。ICP-OES比原子吸收光谱法有更高的灵敏度、更低的检出限以及更宽的线性范围，特别是能够多元素同时测定，使得检测效率有了很大的提升[11]。而与ICP-MS相比较，ICP-OES基体干扰少，检测和维护成本低[12]，是监测辣条中金属污染风险的可靠手段。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

Millipore超纯水制备装置；Mars 6微波消解系统（美国CEM公司），配有聚四氟乙烯消解罐；控温电热板；iCAP 7200全谱直读等离子体发射光谱仪（ICP-OES）（Thermo Fisher Scientific）。

1.2 材料和试剂

MOS级纯浓硝酸；30%优级纯H2O2；多元素（锰、铜、铁、铝、铅、银、镉、钼、镍、铬）混合标准储备液（100 mg/L），使用时以5%的HNO3稀释配置成各元素的混合标准溶液系列；试验用水均为超纯水（电阻率≥18.2 MΩ·cm）；载气为99.999%的高纯氩气。试验中使用的所有玻璃仪器均在使用前经稀酸浸泡过夜，超纯水冲洗干净，干燥备用。

1.3 方法

1.3.1 微波消解条件

精确称取约0.50 g（精确到0.000 1 g）的辣条于聚四氟乙烯微波消解内罐中，加入5 mL硝酸和1 mL H2O2，盖上内盖后旋紧外盖，按照微波消解仪的标准操作步骤放入微波消解仪中进行消解。具体微波消解程序见表1。样品消解完全冷却后，将消解液转移到试管中并于140℃赶酸，最后将消解液转移至50 mL容量瓶中，并用少许水洗涤消解罐3～4次，洗液合并于容量瓶中，用水定容至刻度，定容、摇匀，得到样品溶液，微孔滤膜过滤待测。同时，做样品空白。

1.3.2 仪器及工作参数

仪器使用前将矩管清洗干净，用含0.2 mg/L Zn的标准溶液进行矩管准直，然后优化仪器工作参数，使谱线强度、信噪比、雾化效率、稳定性等各项指标达到最优状态。优化后的仪器工作条件见表2。

表1 微波消解程序

表2 全谱直读等离子体发射光谱仪操作参考条件

1.3.3 标准溶液配制

标准使用溶液：吸取1.00 mL多元素（锰、铜、铁、铝、铅、银、镉、钼、镍、铬）混合标准储备液（100 mg/L），用5%硝酸溶液定容至100 mL，标准使用溶液浓度为1.00 mg/L。

标准系列溶液：吸取1.00 mL多元素标准使用液，用5%硝酸溶液配成标准系列工作溶液，浓度梯度为0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50和1.00 mg/L。

1.3.4 谱线的选择

不同的金属元素有多条不同的特征发射波长，选择分析线主要根据强度大、噪音小、背景影响小、干扰元素少等原则[13]，经多次试验选出各金属元素最佳波长，结果见表3。

表3 各金属元素最佳选择波长

1.3.5 测定与计算

以元素浓度为横坐标，以信号响应值（1000CPS）为纵坐标，绘制工作曲线得到回归方程。按与测定标准工作液相同的仪器条件测定样品空白和样品溶液中金属元素的强度，由工作曲线计算出相应质量浓度。按式（1）计算试样中金属元素含量。

式中：X为试样中的各金属元素含量，mg/kg；C为测试用样品溶液中各金属元素的质量浓度，mg/L；C0为空白样品溶液中各金属元素的质量浓度，mg/L；V为样品处理后的定容体积，mL。

2 结果与讨论

2.1 微波消解条件的选择

与干法消解、湿法消解相比，微波消解具有试剂耗量少、消解速度快、分析元素回收率高等优点[14]。

常用的消解体系有HNO3、H2O2、H2SO4、HF、HCLO4等单一或混合体系，其中HNO3具有强氧化性能，应用广泛；H2O2一般与其他酸混合使用，既能促进有机物的彻底消解，又不会引入新的杂质，而且能减少氮氧化物的生成。鉴于辣条是高盐高油的调味面制品，故选择HNO3和H2O2消解体系消解，不同程序下的消解液澄清度对比如表4所示。

表4 不同消解温度和微波消解时间对比

2.2 方法的线性方程、相关系数、检出限和定量限

调节各元素最佳工作条件，制作标准曲线。从表5可以看出，多种元素的标准曲线均具有良好的线性关系，线性范围为0.01～1.0 mg/L，相关系数均在0.999 8以上，可以满足辣条中多种微量元素的检测和质控的需要。检出限的确认参考GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》，连续测定20个空白样品，取3倍的标准偏差除以标准曲线的斜率，以此确认检出限，以3倍检出限为定量限。

表5 多种元素的标准曲线方程和检出限

2.3 加标回收试验和方法精密度

准确称取3份0.50 g某品牌辣条样品，做加标回收试验，向样品中分别加入三个梯度多元素混标准液，经上述试验处理后测定加标回收。结果显示，各元素回收率在90.0%～102.0%之间，其相对标准偏差为方法精密度，RSD结果范围为0.82%～7.71%，符合GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》的要求（＜15%），说明该方法准确性较高（表6）。

表6 加标回收试验结果

2.4 实际样品的测定

按照上述优化的试验条件，用该方法对50批次辣条样品进行了检测。由表7可见，10种金属元素中，锰、铜、铁、铝全部检出，铅、镉、铬、镍有部分检出，银和钼元素均未检出。

表7 辣条中10种金属元素含量分析

3 结论

作为一种廉价零食，辣条深受广大青少年特别是学生的欢迎，市场体量极速增大而标准体系建设落后，导致食品安全问题频出，对青少年的健康成长产生危害。鉴于金属的蓄积性，辣条中的各种金属元素含量值得关注。试验采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法建立了测定辣条中10种金属元素（锰、铜、铁、铝、铅、银、镉、钼、镍、铬）的方法。该方法简单快速，且具有较高的精密度和准确度，适用于大批量样品的同时检测，为今后加强对辣条生产中的金属污染物的风险监测提供了科学依据。

此次检测的市售50批次辣条样品中，均检出了锰、铜、铁、铝四种元素，铅、镉、铬、镍也有部分检出，可能与原材料的污染以及加工生产过程有关。重金属在体内长期积累后的危害是多方面的，所以辣条生产企业应重视原材料的选取，加强对生产环境的监测，建立健全食品安全生产制度，有关部门应及时评估从辣条中摄入有害金属的健康风险，为食品安全保驾护航。