□ 王學(xué)敏 山西省分析科學(xué)研究院

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ICP-AES及ICP-AES分析技術(shù)在食品質(zhì)量和安全研究中的應(yīng)用

□ 王學(xué)敏 山西省分析科學(xué)研究院

隨著生活水平的提高，豐富多樣的食品極大地滿足了人們的需要。然而，食品的質(zhì)量和安全問(wèn)題，也給人們的健康帶來(lái)了隱憂。準(zhǔn)確檢測(cè)食品中存在的各種微量及痕量元素（特別是對(duì)身體有害的元素）對(duì)于評(píng)價(jià)食品質(zhì)量、保護(hù)人類(lèi)健康具有重要的意義，因而成為食品檢測(cè)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（inductively coupled plasma atomic emission spectro scopy，ICP-AES）是將樣品在等離子體中激發(fā)，以使待測(cè)元素發(fā)射出特有波長(zhǎng)的光，經(jīng)分光后，根據(jù)元素的特征譜線進(jìn)行定性分析，根據(jù)特征譜線的強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的檢測(cè)方法。ICP-AES具有檢出限低、準(zhǔn)確度高、線性范圍寬、同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于食品質(zhì)量和安全檢測(cè)領(lǐng)域。

電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inducti vely cou pled p lasma mass spectrometry，ICP-MS）是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種痕量、超痕量元素分析技術(shù)。它具有靈敏度高、檢出限低、干擾少、精度高、線性范圍寬、能夠同時(shí)快速測(cè)定多種元素及其同位素等優(yōu)點(diǎn)，在食品中微量及痕量元素的分析中有重要應(yīng)用。

ICP-AES及其在食品質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

ICP-AES的原理

ICP-AES是將射頻發(fā)生器提供的高頻能量加到感應(yīng)耦合線圈上，并將等離子炬管置于線圈中心，在炬管中產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，用微電火花引燃通過(guò)炬管中的氬氣并使其電離產(chǎn)生電子和離子而導(dǎo)電，導(dǎo)電的氣體受高頻電磁場(chǎng)作用形成與耦合線圈同心的渦流區(qū)，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高熱從而形成火炬狀、可以自持的等離子體。樣品由載氣（氬氣）帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征譜線，由光柵分光系統(tǒng)將各種組分原子發(fā)射的多種波長(zhǎng)的光分解成光譜，并由光電倍增管接受。根據(jù)元素的特征譜線進(jìn)行定性分析，根據(jù)特征譜線的強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。

ICP-AES的特點(diǎn)

ICP-AES具有優(yōu)良的分析特性：第一，分析速度快；第二，常量元素、微量元素可同時(shí)進(jìn)行分析；第三，靈敏度高、檢出限低（溶液中元素的最低檢測(cè)濃度在ppb級(jí)）；第四，精密度高（元素單次測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在千分之幾到百分之幾水平）；第五，分析含量動(dòng)態(tài)范圍寬，工作曲線可達(dá)5～6個(gè)數(shù)量級(jí)；第六，成本較低。

ICP-AES在食品質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

ICP-AES可以分析大多數(shù)的金屬元素和硅、磷、硫等少量的非金屬元素，被廣泛地應(yīng)用于食品質(zhì)量和安全檢測(cè)中的微量及痕量元素的分析和檢測(cè)。譚和平、張玉蘭 等采用ICP-AES分析技術(shù)建立了準(zhǔn)確、可靠、能滿足茶葉中磷和硫的分析要求的檢測(cè)方法。該方法具有良好的回收率和較低的檢出限（磷、硫的檢出限分別為0.02 ug/g、0.03 ug/g）。索金玲、徐軍 等建立了一種采用ICPAES同時(shí)測(cè)定向日葵花盤(pán)中13種金屬元素（鉀、鈣、鈉、鋇、鋁、鉻、銅、鎂、鐵、錳、鎳、鍶、鋅）的方法，為開(kāi)發(fā)向日葵花盤(pán)的藥用價(jià)值提供了參考。

ICP-MS及其在食品質(zhì)量和安全檢測(cè)中的應(yīng)用

ICP-MS的原理

ICP-MS由離子源、質(zhì)譜儀和接口部分組成。ICP為離子源，其主體是三層的同心石英玻璃炬管，炬管上端繞有感應(yīng)線圈，產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場(chǎng)。通過(guò)高頻裝置電離的氬離子和電子在電磁場(chǎng)作用下通過(guò)碰撞形成閉合環(huán)形路徑的渦流，其產(chǎn)生的高溫可以瞬間形成氬氣的等離子體焰炬。接口是連接ICP與MS的裝置。質(zhì)譜儀是ICP-MS的檢測(cè)系統(tǒng)，其通過(guò)選擇性地使不同質(zhì)荷比的離子通過(guò)并到達(dá)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)離子類(lèi)型及強(qiáng)度，從而進(jìn)行定性和定量分析。

ICP-MS的特點(diǎn)

ICP-MS具有諸多優(yōu)點(diǎn)：第一，ICP產(chǎn)生的高溫度和高能量可以使樣品的高效率解離來(lái)獲得高的靈敏度和低的檢測(cè)限（fg/mL范圍）；第二，具有元素和同位素分析的雙重優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行多元素同時(shí)分析；第三，線性范圍寬；第四，譜線簡(jiǎn)單；第五，常壓進(jìn)樣，且具有與其他技術(shù)（高效液相、離子色譜、電熱蒸發(fā)等）聯(lián)用的能力；第六，分析周期短。

ICP-MS在食品質(zhì)量和安全檢測(cè)中的應(yīng)用

ICP-MS是近年來(lái)發(fā)展較快的一種新型的分析技術(shù)，是目前痕量和超痕量成分多元素快速分析和同位素豐度測(cè)定的最有效方法之一。劉江暉、焦紅 等應(yīng)用ICP- MS建立了快速、準(zhǔn)確測(cè)定植物性食品中痕量級(jí)稀土元素的分析檢測(cè)方法。趙立凡、唐紅兵 等應(yīng)用ICP- MS建立了快速測(cè)定面食中鋁含量的方法，具有較低的檢出限和良好的回收率。

總結(jié)與展望

ICP-AES及ICP-MS分析技術(shù)具有能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)食品中存在的各種微量及痕量元素等特點(diǎn)，近年來(lái)在食品質(zhì)量和安全研究領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。ICP-AES技術(shù)的成本較低，應(yīng)用較為廣泛。ICP- MS是迅速發(fā)展起來(lái)的一種微量、痕量、超痕量元素分析技術(shù)。與ICP-AES技術(shù)相比，ICP-MS具有檢出限更低（低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)）且能夠進(jìn)行元素形態(tài)分析的優(yōu)勢(shì)，因而具有更廣闊的應(yīng)用空間。