电感耦合等离子体质谱法测定糕点中铝含量的能力验证结果与分析

◎ 谢青松，彭 术，王莎莎，严海元

（重庆市永川食品药品检验所，重庆 402160）

铝（Aluminium，Al）是一种活泼金属，在地壳中含量位居第三，在工业制造领域常被用于电缆、建筑装潢、汽车、航空航天等材料制造；在医学领域被广泛应用于疫苗佐剂来降低抗原用量，提高免疫应答；在人们日常生活中被广泛应用于炊具、食品的外包装材料和食品添加剂等[1]。人体摄入铝主要来源于食物性铝，部分来源于药源性铝、炊具溶出铝以及环境铝[2-3]。而食物性铝又主要来源于含铝食品添加剂的带入，如膨松剂、稳定剂、色素。常见的铝含量较高的有焙烤食品（含糕点）、油炸面制品、豆类制品、淀粉制品等。摄入过量的铝会对人体神经系统、消化系统、免疫系统、生殖系统、骨骼产生严重危害，诱发阿尔兹海默病、肠梗阻、便秘、免疫毒性、胎儿畸形、骨软化病等[3-4]。因此准确检测食品中铝含量对食品安全的监督和管理具有重要意义。

目前食品中铝的检测方法有分光光度法、乙二胺四乙酸滴定法、石墨炉原子吸收光谱法、荧光分光光度法、高效液相色谱法、电感耦合等离子体发射光谱法（Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry，ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）[5-6]等。分光光度法易受显色时间、温度、酸碱度外界因素干扰，检出限较高，不适合微量铝的检测；乙二胺四乙酸滴定法检出限较高，也不适用于微量铝的检测；石墨炉原子吸收光谱法检测铝时因原子化温度要求极高，对石墨管的损耗较大，且回收率不稳定；荧光分光光度法需要在络合反应完成2 h 内进行络合物荧光检测，不适用于大批量的检测；高效液相色谱法可用于大批量样品的检测，但检测时间较长；ICP-OES 法灵敏度高、检出限低，但存在谱线重叠干扰、耐盐量低的缺点；ICP-MS 法线性范围宽、检出限低、精密度高、分析速度快，相较于前述几种方法，ICP-MS 法优点更为突出[6-7]。

能力验证是利用实验室间比对，按照预先制定的准则评价参加者的能力[8]。参加能力验证是实验室外部质量控制的重要手段，有助于实验室评价其检验检测能力，识别自身存在的问题，及时采取纠正措施，提高实验室的检验检测技术水平。基于此，重庆市永川食品药品检验所实验室参加了中国检科院测试评价中心组织的糕点中铝的测定能力验证计划[ACAS-PT1736（2023）]。本文采用ICP-MS 法测定糕点中铝的含量，并对实验结果进行了分析与讨论，以期为糕点中铝的检测提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

样品基质为糕点，2 份样品，样品编号分别为23-K805、23-M508，铝箔袋真空包装，每份样品约为40 g。

铝标准溶液（1 000 μg·mL-1），国家有色金属及电子材料分析测试中心；6 种金属混合内标溶液（钪、锗、铟、铑、铼、铋，100 μg·mL-1），国家有色金属研究院；调谐液，Thermo Fisher Scientific；硝酸（GR），德国Merck 公司。

1.2 仪器与设备

iCAP Q 型ICP-MS，Thermo Fisher Scientific；ME204E（0.1 mg）型电子天平，上海梅特勒-托利多公司；CEM MARS6 型多功能消解仪，美国CEM 公司；GD25 赶酸器，奥普勒仪器公司；Integral5 型超纯水机，美国Millipore 公司。

1.3 方法

1.3.1 检测方法

按照参试指导书建议优先使用实验室常用的方法，结合实验室实际情况，采用《食品安全国家标准食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）第一法（ICP-MS）[9]进行检测，其中样品前处理方式采用微波消解法。

1.3.2 仪器工作条件优化

ICP-MS 工作参数：射频功率为1 548.6 W，等离子体气流量为14 L·min-1，载气流量为1.06 L·min-1，辅助气流量为0.8 L·min-1，氦气流量为5 mL·min-1，雾化室温度为2.6 ℃，样品提升速率设置到40 r·min-1。微波消解程序如表1 所示。

表1 微波消解程序表

1.3.3 标准溶液的制备

铝标准工作液（100 μg·mL-1）：吸取5.0 mL 铝标准溶液，用硝酸溶液（5+95）定容至50 mL 容量瓶中。

铝标准曲线工作液：吸取0 mL、0.1 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL 铝标准工作液，移入100 mL容量瓶中，硝酸溶液（5+95）定容至容量瓶刻度线处，得到浓度为0 mg·L-1、0.1 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、2.0 mg·L-1、3.0 mg·L-1的铝标准曲线工作液。

钪（Sc）内标使用液（100 μg·L-1）：吸取0.1 mL 6 种金属混合内标溶液（钪、锗、铟、铑、铼、铋），用硝酸溶液（5+95）定容至100 mL 容量瓶中，配制成在线内标使用液。

1.3.4 样品前处理

称取0.3 ～0.4 g（精确至0.000 1 g）能力验证样品于聚四氟乙烯消解罐中，加入9.0 mL 浓硝酸，加盖静置1 h，按消解程序消解样品，待消解结束，开盖排气后置于赶酸器中，140 ℃下赶酸至0.5～1.0 mL。冷却后，用超纯水冲洗消解罐内壁，将消化液和冲洗液合并于25 mL 容量瓶中，超纯水定容待测。同法做空白试验。

1.3.5 样品测定

仪器经调谐达到测定要求后，将铝标准曲线工作液、样品溶液依次通过进样泵管引入仪器，同时在线加入钪内标使用液，根据绘制的标准曲线得到样品中铝的质量浓度。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

将铝标准曲线工作液从低浓度到高浓度依次注入ICP-MS 中，测定27Al 与内标45Sc 的信号响应值。以27Al 与内标45Sc 的信号响应比值为纵坐标，铝标准曲线工作液的浓度为横坐标绘制标准曲线，得到线性方程y=399 180.358 9x+906.365 0，相关系数为0.999 8。结果表明，铝含量在0 ～3.0 mg·L-1线性关系较好，能满足GB/T 27404—2008 附录F.2 对标准曲线相关系数的要求。

2.2 能力验证结果

每个能力验证样品在相同条件下分别平行测定两次，铝含量计算公式为

式中：X为铝元素含量，mg·kg-1；C为扣除空白后试样中铝元素的浓度，mg·L-1；V为样品溶液的定容体积，mL；m为样品称取质量，g。

能力验证组织方评价结果方式为|Z|≤2.0为满意结果，2.0 ＜|Z|＜3.0为可疑结果，|Z|≥3.0为离群结果。能力验证结果如表2 所示，样品编号23-K805 的Z值为-0.5，样品编号23-M508 的Z值为0.4，|Z|值均小于2.0，说明测定结果接近指定值，结果为满意；两个样品的精密度均小于3.0%，满足GB 5009.268—2016第一法对精密度不得超过10%的要求。

表2 能力验证结果表

2.3 加标回收实验

称取能力验证样品，在样品中加入适量铝标准工作液，测定加标样品中的铝含量，计算回收率，每个能力验证样品同法测定两次。加标回收实验结果如表3 所示，样品编号23-K805 的加标回收率为97.9%～104.8%，样品编号23-M508 的加标回收率为95.4 ～96.4%，均满足GB/T 27404—2008 附录F.1 对回收率的要求，说明用该方法测定糕点中铝含量结果可靠。

表3 加标回收实验表

3 结论与讨论

为消除ICP-MS 测定铝含量时的干扰因素，本实验采用在线加入钪内标液的方式来克服基体效应消除非质谱的干扰；质谱干扰主要是多原子12C15N、11B16O、9Be18O 对27Al 的干扰，本实验采用优化仪器参数和动能歧视碰撞模式来消除质谱干扰，碰撞气为惰性气体氦气，不会产生新的干扰物。为保证实验结果数据的准确性，样品到达实验室后，要按照要求冷藏储存，能力验证组织方要求检测结果以湿基计，样品开封后，应立即进行检测，取样时避免使用含铝器具，以免影响检测结果；样品消解后赶酸过程为开放式，应确保环境符合要求，避免污染消解液；消解罐应使用硝酸（1+5）浸泡24 h 以上，自来水多次冲洗干净后经超纯水润洗，干燥备用；根据仪器维护规程按要求对ICP-MS 雾化器、雾化室、炬管、采样锥、截取锥进行维护，使设备在最佳检验状态，在检测前要调试好蠕动泵，确保泵管完好松紧适宜，避免造成数据结果不稳定。

本次能力验证糕点中铝的测定Z值分别为-0.5和0.4，能力验证组织方反馈结果为满意。在检测过程中，实验室通过平行样品测定、样品加标回收实验进行了质量控制，平行样品测定结果精密度满足GB 5009.268—2016的要求，加标回收率满足GB/T 27404—2008 附录F.1对回收率的要求，检测结果的准确性得到了保证。