柯曉鳳

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

多種消化法-電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定葡萄酒中4種金屬元素

柯曉鳳

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350002）

文章采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種金屬離子的定量測(cè)定，通過對(duì)比干法消化、微波消化和直接消化3種不同的前處理方法，建立了快速、可靠且穩(wěn)定的葡萄酒中金屬元素測(cè)定方法。通過比較葡萄酒金屬元素含量的測(cè)定結(jié)果，結(jié)果表明，采用直接消化-電感耦合等離子質(zhì)譜儀測(cè)定葡萄酒中金屬元素的方法快速、簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確度高，適用于批量測(cè)定葡萄酒中金屬元素的含量。

葡萄酒；干法消化；微波消化；直接消化；電感耦合等離子質(zhì)譜儀；金屬元素

1 概述

研究表明葡萄酒含有氨基酸、維生素以及多種人體必需的微量元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1-2]，如鐵、錳、鋇和銅等，對(duì)人體的生長(zhǎng)發(fā)育及健康狀況起著重要作用，具有延緩衰老，預(yù)防心腦血管疾病、預(yù)防癌癥、美容養(yǎng)顏等功效。隨著社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高，在歐、美等地葡萄酒銷量增加，近些年來，國(guó)內(nèi)也掀起了葡萄酒熱。

由于受種植土壤、農(nóng)藥、環(huán)境、釀酒過程中的所使用器具等的影響，葡萄酒中金屬離子含量會(huì)偏高，從而影響葡萄酒的質(zhì)量和穩(wěn)定性[3-4]。因此準(zhǔn)確快速地對(duì)葡萄酒中重金屬進(jìn)行定量分析顯得十分重要。隨著科技的發(fā)展，許多高靈敏度的元素分析技術(shù)得到了發(fā)展，目前應(yīng)用于酒中的元素分析的方法主要有電化學(xué)分析法、原子吸收光譜法[5]、原子熒光法[6]、等離子體原子發(fā)射光譜法、色譜法[7]等。但是，這些方法中有的必須單元素逐一分析，速度較慢；有的方法雖然可以進(jìn)行多元素分析，但是對(duì)于特定元素的靈敏度不夠。

本文采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種金屬離子的定量測(cè)定，通過對(duì)比干法消化、微波消化和直接消化3種不同的前處理方法，建立了快速、可靠且穩(wěn)定的葡萄酒中金屬元素測(cè)定方法。

2 材料與方法

2.1 儀器設(shè)備與試劑

2.1.1 儀器設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Agilent7700x，美國(guó)Agilent公司）；微波消解儀（Ethos T型，意大利Milestone公司）；超純水機(jī)（Purelab flex，美國(guó)ELGA公司）；馬弗爐(PHOENIX SAS，美國(guó)CEM公司)；電熱板（廈門精藝興科技有限公司）；試驗(yàn)所用的玻璃塑料器皿均用10%的硝酸浸泡過夜。

2.1.2 試劑

硝酸和高氯酸混合液（5∶1）；硝酸（優(yōu)級(jí)純）；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鐵、銅、鋇和錳（1000 mg/L，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供）。

2.2 試驗(yàn)部分

2.2.1 干法消化

取10.0mL樣品于25mL 瓷坩堝中，在電熱板中灼燒近干后，于馬弗爐內(nèi) 600℃下灼燒2h，取出坩堝，冷卻后將樣品轉(zhuǎn)移至250mL錐形瓶中，用少許水濕潤(rùn)后，依次加入新配硝酸和高氯酸混合液（5∶1）30mL，去離子水30mL，加蓋表面皿置于低于200℃的電熱板上加熱溶解，蒸發(fā)至約20mL體積時(shí)加入去離子水50mL，在電熱板上微熱10min取下。待溶液冷卻后將溶液和沉淀全部轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻后靜置48h以上。

2.2.3 微波消化

在消化罐中加入5mL20%硝酸后放入微波消解儀進(jìn)行清洗，并重復(fù)清洗1次，然后取1mL樣品于消化罐中，加5mL硝酸，放入微波消解儀進(jìn)行消化，升溫程序如表1，完畢后將樣品溶液定容至50mL，搖勻。

2.2.3 直接消化

取1mL樣品于50mL塑料容量瓶中，加入2mL 5%硝酸反應(yīng)10min后定容搖勻。

2.2.4 儀器參數(shù)

電感耦合等離子體參數(shù)：采樣深度8.0 mm；載氣1.00L/min；補(bǔ)償氣0.00L/min；提取透鏡10.00V；omega偏轉(zhuǎn)電壓-70V；omega透鏡電壓8.8V；碰撞池入口-40V；碰撞池出口-60V；氦氣流量4.0mL/min；八級(jí)桿偏轉(zhuǎn)電壓-180 V；八級(jí)桿RF200 V；能量歧視5.0 V；反饋功率2W；射頻功率1500W。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品前處理的比較

干法消化是金屬元素檢測(cè)中常用方法，其優(yōu)點(diǎn)在于稱樣量大，對(duì)于混合不均勻不易消化的樣品有很大的優(yōu)勢(shì)，儀器價(jià)值不高、檢測(cè)成本低；缺點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)，步驟繁復(fù)極易造成痕量元素的污染和損失。微波消解的前處理辦法，可以有效避干法消化的操作繁瑣以及可能對(duì)人體造成傷害的后果，樣品在封閉的微波爐里進(jìn)行消解，可有效防止樣品損失，降低環(huán)境對(duì)樣品的污染，同時(shí)通過操作軟件對(duì)每一步消解條件進(jìn)行量化，增加了試驗(yàn)的可重復(fù)性，對(duì)含量低的樣品檢測(cè)尤為重要；缺點(diǎn)是微波消化儀價(jià)值高耗材貴，要經(jīng)常維修保養(yǎng)，成本高。直接消化法，優(yōu)點(diǎn)事步驟簡(jiǎn)單，不容易污染，樣品的平行性與回收率都很高；缺點(diǎn)是消化能力差，只適合固形物含量低的樣品，如葡萄酒樣等。

3.2 金屬含量的測(cè)定

3.2.1 線性關(guān)系

配制鐵、錳、鋇和銅等4種金屬元素線性標(biāo)準(zhǔn)溶液，在設(shè)定的儀器參數(shù)條件下進(jìn)行測(cè)定，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，4種金屬元素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢測(cè)限如表2所示：

表1 微波消化樣品升溫程序表

表2 4種金屬元素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢測(cè)限

3.2.2 三種前處理方法的重復(fù)性比較

分別使用干法消化、微波消解和直接消化三種方法對(duì)紅酒樣品進(jìn)行前處理，并使用ICP-MS對(duì)樣品中鐵、錳、鋇和銅等4種金屬元素進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，采用直接消化法的樣品相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）小于干法消化與微波消化。采用干法消化、微波消化及直接消化測(cè)定金屬元素的結(jié)果分別如表3、4、5所示：

表3 干法消化后測(cè)得的金屬含量表（n=5）

表4 微波消化后測(cè)得的金屬含量表（n=5）

表5 直接消化后測(cè)得的金屬含量表（n=5）

3.3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

選用已知本底值樣品，進(jìn)行不同添加水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3種前處理方法的準(zhǔn)確度沒有顯著差異，均滿足能檢測(cè)要求?；厥章式Y(jié)果見表6、表7、表8。

4 結(jié)論

微量元素是人體必需的營(yíng)養(yǎng)成分，特別是葡萄酒中的微量元素（如鐵、錳、鋇和銅）對(duì)葡萄酒的質(zhì)量具有較大的影響。重金屬含量是目前食品安全研究的重點(diǎn)之一，所以尋找一種可以同時(shí)快速、簡(jiǎn)便地檢測(cè)金屬元素的方法具有重要意義。本文采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種金屬離子的定量測(cè)定，通過試驗(yàn)比較干法消化、微波消化、直接消化三種樣品前處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)果表明：直接消化的前處理方法具有快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度好、精密度高等優(yōu)點(diǎn)，直接消化-電感耦合等離子質(zhì)譜法適用于葡萄酒中鐵、錳、鋇和銅4種元素的批量檢測(cè)。

表6 干法消化回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表（n=2）

表7 微波消化回收率結(jié)果表（n=2）

表8 直接消化回收率結(jié)果表（n=2）

[1]連曉文,楊秀環(huán),梁旭霞.ICP-MS法快速測(cè)定葡萄酒中11種微量元素[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2005(8)∶ 102-105.

[2]張玉芝.微量元素與人體健康[J].微量元素與健康研究,2004(3)∶53-54.

[3]李記明,姜忠軍,段輝,等.葡萄酒中主要礦質(zhì)元素的研究[J].中外葡萄與葡萄酒,2004(5)∶7-10.

[4]白穩(wěn)紅,徐愛榮,何宏權(quán).葡萄酒中礦物元素的檢測(cè)[J].葡萄釀酒,2003(5)∶60-61.

[5]王森勛,王鋒,馬峰.火焰原子吸收法測(cè)定葡萄酒中的銅、鉛的含量[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2000(3)∶87-89.

[6]江志剛,牟志春,程剛.氫化物-原子熒光法測(cè)定進(jìn)口葡萄酒中的微量鉛[J].檢驗(yàn)檢疫科學(xué),2003(2)∶ 48-49.

[7]王軍,趙墨田.熱表面電離同位素稀釋質(zhì)譜法測(cè)定紅酒中衡量鉛[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào),2003(4)∶69-70.

[8]高建會(huì),葛寶坤.原子吸收光譜法測(cè)定進(jìn)口葡萄酒中的鐵、錳、銅、鋅[J].口岸衛(wèi)生控制,1999,5(1)∶ 30-32.

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.09.004

O657.63

A

1007-550X（2017）09-0046-05

2017-06-15

柯曉鳳（1984-），女，福州永泰人，本科學(xué)歷，主要從事食品檢驗(yàn)工作。