食用菌中镉、铅、砷、汞成分分析标准物质研究

食用菌重金属成分分析标准物质的研制，有助于提高食用菌重金属含量检测水平，提高食用菌种植的整体质量，促进食用菌产业平稳、健康发展。不过，目前国内同类食用菌有证标准物质仍处于较紧缺状态，难以满足国家量值溯源需求。因此，亟需投入力量，研发出具备均匀性、稳定性、量值精确性的食用菌重金属成分分析标准物质。

本文针对古田食用菌中心当地流通的食用菌品类重金属元素检测情况，选取两个样品作为标准物质研制的候选物，通过参考《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762-2022）等国家标准，选取铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）和汞（Hg）作为目标元素开展特性量值分析测量。同时，根据《标准物质的定值及均匀性、稳定性评估》（JJF 1343-2022）等国家计量技术规范，应用电感耦合等离子质谱法组织特性量值定值检测，采用ICP-MS方法进行样品均匀性、稳定性检验，并对样品均匀性、稳定性和定值过程引入的不确定度展开评估。

1. 标准物质样品制备和贮存

1.1 样品采集和筛选

针对古田食用菌中心当地流通的食用菌品类的重金属元素检测情况，选取20种代表性的食用菌（如竹荪、银耳、香菇等）作为标准物质研制的候选物，并使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对食用菌中的Pb、Cd、As和Hg元素进行半定量扫描。通过初步分析，研究确定了这些元素在食用菌中的含量范围，并从中筛选出含量较高的样品作为待选对象。为更准确地掌握相关元素的量值，运用ICP-MS定量方法对选中的样品进行进一步测量，最终选择了两个具有代表性的样品作为候选样并大量购入，以便后续进行深入处理和研究。

1.2 样品制备

将选购的食用菌干货除掉杂质及非食用部分后，在80℃恒定温度下烘干，直至其重量不再发生变化。将烘干后的干货分批放入高速粉碎机中进行精细粉碎处理，经过100目（即150μm）筛网精细筛分，将筛分样品装入PE自封袋内，确保密封并在干燥环境下保存。当粉碎、筛分步骤全部完成后，使用滚筒式摇匀仪，让样品在仪器内进行360°的全方位摇匀处理，持续24h，使样品尽可能达到均匀的分布状态。

2. 均匀性检验

2.1 均匀性检验取样原则

在进行均匀性检验取样时，对于样品的抽取单元数与重复测量次数，需紧密贴合所采用的统计检验方法要求。若总体单元数N满足不同范围，抽取的单元数也应遵循相应规定：当N≤200时，抽取单元数至少为11个；当N为200-500时，至少抽取15个单元；当N为500-1000时，至少抽取25个单元；而当N>1000时，抽取单元数应不少于30个。对于均匀性表现良好的样品，当N≤500时，抽取单元数至少为10个；而当N>500时，则至少抽取15个单元。

2.2 统计方法

均匀性评估需采用具有高精确度、灵敏度和可溯源性的测量方法，且在精密度上不可低于定值方法。在保持实验条件重复性的基础上，采用方差检验法进行均匀性检验，通过比较组间方差与组内方差大小判断各组测量结果之间是否存在系统误差，进而实现统计检验。当两者比值低于临界值时，认为样品是均匀的。

3. 稳定性检验

3.1 稳定性检验的方法

稳定性检验的时间间隔应遵循先密集后疏松原则，为确保标准物质量值的准确性与可靠性，需在预期有效期限内设置多个不同时间点的稳定性评估，并记录稳定性评估期间的环境条件，然后对多个时间间隔的测定结果进行t分布检验，当n次检验的|β1|<t（0.95，3）.s（β1）时，表明该标准物质的特性量值无显著变化。

3.2 长期稳定性检验结果

采用微波消解前处理和电感耦合等离子体质谱法（同定值测量方法），对香菇粉中的Pb、Cd、As和Hg元素成分开展特性量值考察。每次随机抽取3瓶样品，且每瓶样品从不同部位独立取样2次，从2023年11月到2024年4月共进行8次稳定性检测。

3.3 短期稳定性检验结果

为考察温度对香菇中4种元素特性值的影响，研究依据同步稳定性评估方案，每次随机取样2瓶，并定时分别置于50℃和-20℃条件下储存0、3、6、9、12、15d。每瓶样品从不同位置取样2次，取平均值。

4. 定值

4.1 溯源性

各元素作为标准曲线的标准溶液，均是国家一级或二级有证标准物质。所有香菇粉标准物质研制过程中使用的计量器具，均按国家计量部门相关规定开展检定或校准，以确保量值准确可靠。使用香菇粉标准物质开展方法验证，以保证标准物质定值的准确性。

4.2 定值方法

4.2.1 样品前处理方法。消解前先将香菇粉在80℃条件下烘干3h，然后置于盛有无水CaCl2干燥器中保存，达到室温后称量。在事先清洁好的消解罐中依次称取约0.5g的香菇粉样品，精确至0.0001g，罐壁不能挂样，再向罐中加入6mL的浓硝酸，并在加入时将罐壁样品冲至罐底。设定微波消解方法，包括各消解步骤的最高功率、时长和最高温度限值等，具体如表1所示。将称好样的消解罐和空白罐放于设定好的消解仪中消解，并在消解结束后把消解罐放入赶酸转子中，运用微波赶酸法，直至酸液量缩减至约0.5mL，具体操作如表2所示。最后将处理后的样品移至50mL带盖聚乙烯管中，加入超纯水定容至近50mL，精确称重并记录数据，摇匀备用。

4.2.2 仪器工作条件。为确保仪器性能达到最优状态，需进行调谐，使灵敏度最大化。在调谐过程中，需确保156CeO+/140Ce+与70Ce++/140Ce+比值分别控制在1.5%与2.0%以下。调谐完成后，仪器工作条件设置如下：RF功率为1500W；载气流量维持在0.90L/min；He流速精确至4.3mL/min。此外，Omega透镜电压设为10.8V；Omega偏转电压为-80V；提取透镜电压调至-160V；Deflect电压设为1.4V。截取锥与采样锥均采用铂锥材质，配备PFA同心雾化器，积分时间设置为0.1s，采样深度为8mm。

4.2.3 标准曲线。首先，准确量取待测元素的溶液标准物质，并将其转移至带有盖子的50mL聚乙烯管中。其次，依据样品中各元素的具体含量，精准配置标准溶液，并用2%的HNO3溶液进行稀释，直至溶液质量浓度达到各元素测量所需的标准混合状态，即制成标准储备溶液。再次，用2%的HNO3溶液对标准储备溶液进行逐级稀释，制备出待测元素的标准溶液。最后，将待测元素的信号与内标元素信号的比值，与标准溶液质量浓度进行比对，并绘制元素的标准曲线。该标准曲线的相关系数均超过0.9998，表明待测样品质量浓度始终保持在标准曲线的线性范围内。

4.2.4 加入内标。内标方法可以有效弥补因样品基体引发的强度波动与变化，从而显著提升分析的精确度和可靠性。在挑选内标元素时，要确保所选元素在样品中不存在或含量极低，可忽略不计，内标元素的质量数和第一电离能也需与待测元素相近，以确保数据有效性。在配置内标溶液时，推荐将内标浓度设置在标准曲线的中间范围，以确保最佳的比较效果，而对于多元素分析，采用双内标或多内标策略更为理想。此外，在加入内标之前，需对样品进行全元素半定量分析，以精准筛选出合适的内标元素，提升分析质量。内标元素的浓度依具体情况而定，超干净的样品可以使用低浓度的内标物溶液，而复杂基体、有少量分子离子或内标物污染的样品，则应选择较高浓度的内标溶液。

根据上述分析，ICP-MS测量过程中考虑到基体干扰，分别将消解后的样品稀释为不同倍数，并选择不同浓度的内标经多次优化比较，最后选取在部分样品前处理条件的基础上定容稀释至50mL。此外，通过全元素半定量分析，发现样品中不含有Ge、In、Bi。因此，测量Pb、Cd、As、Hg元素时，选择Ge、In、Bi作为内标元素，并将其内标在线加入浓度确定为20ug/kg，回收率为90%-110%。

4.2.5 待测元素的同位素。在元素周期表中，大多数元素拥有不止一种同位素，选择待测元素同位素时，除了要关注同位素的天然丰度外，还要考虑其受干扰程度。为准确测定元素的质量数，通常会优先选择那些丰度高且干扰较小的同位素作为待测对象，以确保测量结果的准确性和可靠性。因此，实验分别在No Gas模式和He碰撞模式下对有多个同位素的元素进行了考察，并检测其受干扰情况。考察发现，在He碰撞模式下，多原子离子的干扰基本可以消除。因此，最终选取ICP-MS方法测量过程中，样品中待测元素的质量数和对应元素为208Pb、111Cd、75As、202Hg。

综上所述，本文针对食用菌中镉、铅、砷、汞等重金属成分，研发了标准物质，并利用微波消解-电感耦合等离子体质谱法进行了精准的元素分析。结果表明，研究所制的标准物质不仅可用于检测实验室的质量控制与分析方法确认，还为量值溯源和测量仪器校准提供了可靠基准。随着社会对食品安全和环境健康的关注度不断提高，本研究成果将为食用菌产业的健康发展和生态环境的持续改善作出积极贡献。

作者简介：于萍（1980-），女，汉族，福建福州人，高级工程师，硕士研究生，研究方向为化学计量。