国家标准《食品中锡的测定》新增两方法的协同性试验研究

吴 绒，蔡展帆，周瑞妮，张旭红，张佩霞，章锦涵，梁旭霞,

（1.广东省生物制品与药物研究所，广东 广州 510440；2.广东省食品检验所，广东 广州 510435）

标准方法制修订的一个重要环节是进行协同性试验，它是按照预定的程序所进行的多家实验室之间合作研究活动，目的是确定拟作为标准的分析方法在实际应用条件下可以达到的精密度和准确度，以及制定实际应用中分析误差的允许界限。《食品安全国家标准 食品中锡的测定》（GB 5009.16—2023）已于近日发布[1]，将于2024 年3 月6 日实施，其最大的变化是增加了电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体发射光谱法。为保证这两个新增方法的普遍适用性，标准承担单位在修订过程中组织了8 家不同地区和技术能力的实验室开展方法-性能协同性试验研究，为该标准实施提供科学准确的数据支持。

锡是人体必需的微量元素之一，但摄入过多会引发中毒，联合国粮农组织食品添加剂联合专家委员会（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）推荐锡的允许摄入量（每周）为14 mg·（kg bw）-1[2]。将罐头食品作为主食，可能是人体锡累积的原因之一[3]。镀锡罐内壁的锡受硝酸盐类、酸度、温度影响[4-5]，发生腐蚀并溶解[6]，溶出的锡导致罐头污染甚至引起中毒[7-12]。为此，《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中规定了镀锡包装食品的锡限量指标。其中，饮料类为150 mg·kg-1，婴幼儿配方食品及辅助食品为50 mg·kg-1，其他食品为250 mg·kg-1。联合国粮农组织[13]、巴西[14]等机构和地区的限量标准皆与我国一致，欧盟[15]更为严格，设定饮料为100 mg·kg-1，其他食品为200 mg·kg-1。BOOGAARD 等[16]的研究表明，人体耐受性支持罐头饮料限值为200 mg·kg-1，罐头食品限值为250 mg·kg-1。因此，所建立的分析方法[17-18]能否准确可靠测定含量范围较宽的锡是本次标准方法修订的研究重点。

1 材料与方法

1.1 协作研究

在全国范围内不同地区选取8 家实验室参与本次研究，涵盖政府监管、科研、仪器企业，其中5 家为官方检测实验室，3 家为外企检测实验室，均具有CNAS 和CMA 资质。检验员均能熟练操作电感耦合等离子体质谱仪（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP-MS）和电感耦合等离子体发射光谱仪（Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer，ICP-OES），具备操作资格，能保障实验结果的可靠性。

1.1.1 样品材料

对于验证样品的选择，需考虑其代表性、多样性及方法适用性。组织单位挑选了多种食品基质样品提供给各实验室，由其按所提供的方案方法，独立完成实验室间验证工作。样品均由组织单位取其可食部分进行匀质处理，分装后密封保存完好，冷链配送到各实验室。

1.1.2 统计分析方法

运用Horwitz 方程进行协同性试验验证数据分析[19-20]；运用Cochran 试验和Grubbs 试验识别实验数据的异常值[21]。

1.2 方法

1.2.1 试剂及标准溶液的配制

硝酸（电子级）；盐酸（优级纯）；锡标准溶液（1 000 μg·mL-1）；钪标准溶液（1 000 μg·mL-1）；锗标准溶液（1 000 μg·mL-1）；铑、铼标准溶液（1 000 μg·mL-1）；铋标准溶液（1 000 μg·mL-1）。研制单位为国家有色金属及电子材料分析测试中心等。

经多次试验，并结合限量要求，确定线性范围分别为2.50～50.00 μg·L-1和0.025 0～1.000 0 mg·L-1；标准曲线的酸为5%硝酸+1%盐酸；内标元素的参考浓度为10～100 μg·L-1。

1.2.2 仪器与设备

参与协同性试验验证的仪器及型号：ICP-MS 仪有Agilent 7800（美国Agilent 公司）、Plasma Quant MS（德国Analytik Jena 公司）、NexION 300Q（美国Perkin Elmer 公司）；ICP-OES 仪有Agilent 5110（美国Agilent 公司）、PQ 9000（德国Analytik Jena 公司）、iCAP 7600（美国Thermo Fisher Scientific 公司）。它们能代表目前市场上的主流型号。

1.3 过程

1.3.1 样品的前处理

（1）样品的制备。样品取可食部分（包括可食用液体部分）匀浆均匀。

（2）样品的消解。①酸体系的选择。硝酸主要作用是把有机锡转化为无机锡，但硝酸无法进一步与无机锡反应生成均一溶液，因为硝酸与部分无机锡反应生成β-锡酸（xSnO2·yH2O）或氧化锡（SnO2）沉淀。而浓盐酸能够在加热条件下溶解氧化锡或β-锡酸[17-18]。参考BS EN 15765：2009[22]，采用“5 mL 硝酸+1 mL盐酸”的消解酸体系，微波消解后采用90 ℃赶酸30 min，定容至50 mL。②消解方法的选择。因为压力罐消解法中盐酸对不锈钢外罐腐蚀严重，空白本底较高，故不推荐；盐酸沸点低且易挥发，故也不推荐湿法消解及干灰化法。本次验证主要采用微波消解法。

1.3.2 ICP-MS 的测定条件

锡元素虽然存在多达10 个天然同位素，118Sn 的丰度最大，且没有同量异位素的干扰，所以ICP-MS法测定锡选择118Sn。常用的内标元素中，质量数与锡元素相近的有89Y、103Rh、115In、185Re，电离能与锡元素相近的有103Rh、185Re、209Bi，115In 与115Sn 互相干扰，因此合适的内标元素为103Rh，其次是185Re。对于锡的测定，由于118Sn、103Rh（或185Re）没有明显的多原子离子等干扰，普通模式和碰撞反应池模式均可选用[18]。

1.3.3 ICP-OES 的测定条件

经研究，189.925 nm 谱线以轴向观测测定的结果最佳，没有明显的干扰谱线，且灵敏度较高，检出限最低，线性好。因此，确定ICP-OES 法测定锡的条件：分析谱线选用189.925 nm，观测方式推荐选用轴向观测[17]。

1.3.4 样品测定

（1）线性实验。各单位使用ICP-MS 法及ICPOES 法进行标准曲线测定，并计算线性相关系数。

（2）检出限和定量限实验。各单位采用与样品同样的方法消解试剂空白后定容至50 mL，测定，以至少11 次独立消化空白响应值的3 倍标准差除以标准曲线斜率为检出限（Limit of Detection，LOD），即LOD=3SD/b；10 倍标准差除以标准曲线斜率为定量限（Limit of Quantitation，LOQ），即LOQ=10SD/b。以0.5 g 取样量定容至50 mL，计算方法检出限及方法定量限。

（3）方法准确度和精密度实验。各单位对4 个有值样品分别进行7 平行测定，4 个有值样品分别为果汁（T07321QC）、柚子（T07332QC）、西红柿酱（T07330QC）、蔬菜泥（T07323QC），均来源于FAPAS 质控样。

（4）加标回收实验。各单位对2 个样品分别进行3 水平3 平行加标实验，2 个样品分别是午餐肉和海鱼罐头，均来源于实验室日常检品。

（5）盲样实验。各单位对奶粉、面粉和咖喱粉3 个盲样分别进行7 平行测定，其中奶粉为婴幼儿配方食品加标样品，面粉和咖喱粉来源于实验室日常检品。

2 结果与分析

2.1 线性实验

对于ICP-MS 法，各单位的线性相关系数均≥0.999 6；对于ICP-OES 法，各单位的线性相关系数均≥0.999 4，均符合测定要求。

2.2 方法检出限和定量限

本次标准修订，拟定ICP-MS 法的检出限和定量限分别为0.08 mg·kg-1和0.25 mg·kg-1，ICP-OES 法的检出限和定量限分别为0.8 mg·kg-1和2.5 mg·kg-1，所有验证单位的方法检出限和定量限均能满足要求。

2.3 方法准确度和精密度

各验证单位对4 个有值样品分别进行了7 平行测定，2 家验证单位对番茄酱标准物质（ERM-BC084a）进行了测定，结果见表1。对于ICP-MS 法，除了蔬菜泥（T07323QC）有1 例精密度偏大（5.28%）外，其余各项精密度数据均≤5.05%，符合GB/T 27404—2008 的技术要求；对于ICP-OES 法，除了蔬菜泥（T07323QC）有1 例精密度偏大（5.72%）外，其余各项精密度数据均符合GB/T 27404—2008 的技术要求。

表1 质控样品测定结果表（n=7）

2.4 加标回收实验

各验证单位对午餐肉和海鱼罐头2 个样品分别进行了3 水平3 平行的加标实验，结果见表2、表3。对于ICP-MS法，除了1例加标回收率（79.5%）略小于80%外，各验证单位的加标回收率数据均符合GB/T 27404—2008的技术要求；对于ICP-OES 法，有3 例加标回收率（89.7%、89.6%、88.0%）小于90%，有3 例加标回收率（112.0%、118.0%、117.0%）大于110%，其余各验证单位的加标回收率数据均符合GB/T 27404—2008的技术要求。

表2 加标回收实验测定结果表（ICP-MS）

表3 加标回收实验测定结果表（ICP-OES）

2.5 盲样分析

各验证单位对3 个盲样分别进行了7 平行测定，结果见表4。对于ICP-MS 法，各项精密度数据均符合GB/T 27404—2008 的技术要求；对于ICP-OES 法，奶粉和面粉的各项精密度数据均符合GB/T 274044—2008 的技术要求，而咖喱粉由于锡含量值低，在该方法检出限（0.8 mg·kg-1）与定量限（2.5 mg·kg-1）之间，有验证机构的测定结果相对标准偏差较大。

表4 盲样分析测定结果表（n=7）

2.6 协同性试验验证数据统计分析

数据采用柯克伦（Cochran）和格拉布斯（Grubbs）法检验，剔除离群值，分别进行协同性试验验证数据分析，结果见表5 和表6。表中，用Horwitz 公式计算预计重现性相对标准偏差：PRSDR=2C-0.15，（C为样品浓度，以质量分数表示）；HorRat r=RSDr/PRSDR；HorRat R=RSDR/PRSDR。通常来说，HorRat 值越小表示实验室间的精密度越让人满意，数值小于1 说明精密度比预期的好；大于1 说明精密度比预期的差[19,23]。当HorRat 值大于2 时，则认为该分析方法的变异太大或者说大于根据Horwitz 方程计算的预期变异[19,24]。从统计分析结果看出，ICP-MS 法、ICP-OES 法的HorRat r 和HorRat R 均小于2，符合《食品法典委员会程序手册》（第二十四版）[25]中的规定。说明两种方法的重复性和再现性均符合要求。

表5 协同性试验验证数据统计分析表（ICP-MS）

表6 协同性试验验证数据统计分析表（ICP-OES）

3 结论

本研究通过组织8 家实验室对多基质类型、多含量水平的罐头食品中锡元素进行测定，对ICP-MS法及ICP-OES 法的各项性能参数进行了实验室间验证，同时进行协同性试验验证数据的统计与分析。结果表明，基于硝酸-盐酸混合消解法的ICP-MS 法及ICP-OES 法测定罐头食品中的锡元素，在不同地区和技术能力实验室之间的方法精密度、准确度能够满足国家标准方法的要求，是稳定、准确、可行的方法。本研究为《食品安全国家标准 食品中锡的测定》（GB 5009.16—2023）的修订与实施提供了可靠的数据支持。