（甘肅省食品檢驗研究院，甘肅蘭州730030）

食用明膠是由動物皮膚、骨等結締組織中的膠原部分降解而成，屬于一種大分子的親水膠體，具有吸水性強、黏度高、不含膽固醇等特性，可以用來制作糖果添加劑、冷凍食品添加劑等，也被廣泛應用到醫(yī)藥和化工產業(yè)中。工業(yè)明膠是從皮革中將水解蛋白脫出而制成的明膠，熬制過程相對簡單、價格低廉，一些不法分子在利益的驅使下使用工業(yè)明膠代替食用明膠。但是工業(yè)明膠中鉻含量嚴重超標，過量的鉻將破壞人體骨骼及造血干細胞，體內蓄積有致癌性并可能誘發(fā)基因突變，因此明膠鉻含量檢測已成為食品檢測的一個重要指標[1]。衛(wèi)生部制定的《食品添加劑明膠生產企業(yè)衛(wèi)生規(guī)范》強調，禁止使用制革廠鞣制后的任何廢料生產食用明膠[2-3]，國家標準GB 2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》中也規(guī)定明膠中的鉻含量不得超過2.0 mg/kg[4]。

國家現(xiàn)行標準食品中鉻元素測定的方法一種是石墨爐原子吸收光譜法[5-7]，根據(jù)GB 5009.123-2014《食品安全國家標準食品中鉻的測定》[8]，石墨爐法靈敏度雖高，但每次只能檢測1種元素，測樣時間較長，延長了試驗分析時間，且因樣品基體成分復雜而容易產生背景干擾；另一種是電感耦合等離子體質譜法（inductively coupled plasma massspectrometry，ICP-MS）[9-11]，根據(jù) GB 5009.268-2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》[12]，ICP-MS具有更高的穩(wěn)定性和更低的檢出限，靈敏度高等優(yōu)點，但是檢測設備價格過高，極大地增加了檢測成本，限制了其方法的使用范圍，且存在光譜及非光譜的干擾較多。故綜合考慮干擾、檢測靈敏度和資金投入等因素，本試驗采用微波消解-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定考核樣明膠中的鉻含量，對其測試條件、試驗準確度和精密度進行了研究，并與石墨爐原子吸收法的測試結果進行比較，以期為電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma optical emission specrometry，ICP-OES）在食品鉻含量測定中的研究提供可靠的試驗數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

超純水（比電阻為18.2 MΩ·cm）：美國熱電公司；硝酸（優(yōu)級純）：國藥集團化學試劑有限公司；鉻元素標準溶液 （1 000 μg/mL，GBW08614）、奶粉標準物質（GBW10017）：中國計量科學研究院；磷酸二氫銨（優(yōu)級純，批號：20080507）：美國PE公司；明膠考核樣品：中國食品藥品檢定研究院組織的能力驗證考核樣品。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（iCAP7000）：Thermo Fisher Scientific公司；原子吸收分光光度計（ICE3500）、超純水機（LAB Tower ED1）：Thermo Fisher Scientific公司；微波消解儀（UltraCLAVE）：意大利Milestone；趕酸板：Lab Tech VB ClaveA。

1.2 方法

1.2.1 儀器工作條件

1.2.1.1 石墨爐原子吸收光譜儀工作條件相關參數(shù)

波長為357.9 nm，燈電流為100%，狹縫寬為0.5 nm，氬氣流量為0.2 L/min，讀數(shù)方式為峰高，縱向加熱，塞曼扣背景，測試模式為吸收，石墨爐升溫程序如表1。

1.2.1.2 ICP-OES法的測定工作條件相關參數(shù)

ICP-OES測定工作條件見表2。

1.2.1.3 微波消解儀器相關參數(shù)

微波消解儀測定參數(shù)見表3。

表1 石墨爐原子吸收光譜儀測定工作條件Table 1 Working conditions of graphite furnace atomic absorption spectrometer

表2 ICP-OES測定工作條件Table 2 Operating conditions of ICP-OES

表3 微波消解儀測定參數(shù)Table 3 Determination parameters of microwave dissolver

1.2.2 鉻標準溶液的配制及測定

1.2.2.1 ICP-OES法鉻標準溶液的配制及測定

吸取 1 mL鉻元素標準溶液（1 000 μg/mL），用超純水定容于100 mL容量瓶中，得到鉻元素儲備液（10 000 μg/L）備用。取6個100 mL的容量瓶，分別吸取鉻元素儲備液 0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 mL，用6%的硝酸溶液定容至100 mL，混勻，配制成濃度為 0.0、10.0、20.0、30.0、40.0、50.0 μg/L 的鉻元素標準系列溶液，并按1.2.1.2 ICP-OES儀器工作條件測定。

1.2.2.2 石墨爐原子吸收法鉻標準溶液的配制及測定

吸取 1 mL 鉻元素標準溶液（1 000 μg/mL），用超純水定容于10 mL玻璃試管中，得到鉻元素儲備液I（100 μg/mL）備用。接著，吸取1 mL鉻元素儲備液I（100 μg/mL），用超純水定容于100 mL容量瓶中，得到鉻元素儲備液П（1 000 μg/L）備用。取6個50 mL的容量瓶，分別吸取鉻元素儲備液 П（1 000 μg/L）0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL，用 1%的硝酸溶液定容至50 mL容量瓶中，混勻，配制成濃度為0.0、4.0、8.0、12.0、16.0、20.0 μg/L 的鉻元素標準系列溶液，并按

1.2.1.1 石墨爐原子吸收儀器工作條件測定。

1.2.3 樣品前處理微波消解法

準確稱取約0.500 0 g（精確至0.000 1 g）的明膠樣品于石英消化管中，加入4 mL硝酸，加蓋密封后放入微波消解儀中，按1.2.1.3設定好的消解程序進行樣品消解。消化完畢后取出消化管，進行趕酸再定容及不趕酸直接定容的樣品處理。其中，不需趕酸的樣品消化液直接用6%的硝酸溶液定容至50 mL容量瓶中；需要趕酸處理的消化液放置在趕酸板上于140℃趕酸，當樣品殘余量約為1 mL時，取出并冷卻至室溫后，將剩余消化液用1%的硝酸轉移至50 mL容量瓶中，用超純水多次洗滌，合并洗滌液，定容至刻度,混勻備用，同時做試劑空白。

2 結果與討論

2.1 方法線性范圍和檢出限

根據(jù)樣品的含鉻量范圍及儀器的實際使用情況，按1.2.2配制石墨爐原子吸收法（atomic absorption spectroscopy，AAS）和 ICP-OES標準溶液梯度，其線性范圍 AAS 為 0～20 μg/L、ICP-OES 為 0～50 μg/L。ICPOES法測定明膠中的鉻元素標準曲線的相關系數(shù)為0.999 9，石墨爐原子吸收光譜法的鉻元素標準曲線相關系數(shù)為0.999 0。將樣品空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標準偏差計算儀器檢出限，AAS法為0.025 ng/mL，ICP-OES法為0.000 2 ng/mL。

2.2 干擾的消除

石墨爐原子吸收法常因樣品基體成分復雜而產生背景干擾，常用方法是加入基體改進劑消除或減少干擾。本試驗采用磷酸二氫銨為基體改進劑，反應過程提高了灰化和原子化溫度，降低了背景干擾，增加了元素測定的穩(wěn)定性。在1 100℃的灰化溫度和2 400℃的原子化溫度下，測試結果重復性好、靈敏度高。ICPOES法分析技術的干擾主要有電離、光譜、記憶效應干擾、基體效應等，本研究采用最優(yōu)化的儀器條件，通過基體匹配和外標法消除干擾，得到的鉻元素標準曲線相關系數(shù)好，測試結果重復性好。

2.3 樣品加標回收率、精密度試驗

2.3.1 石墨爐法和ICP-OES法的兩種檢測方法結果比較

石墨爐法和ICP-OES法檢測結果比較見表4。

表4 石墨爐法和ICP-OES法檢測結果比較Table 4 Comparison of different instrument test results of graphite furnace and ICP-OES method

由表4看出石墨爐分光光度法測得明膠含鉻量的RSD值在0.20%～1.10%范圍內，ICP-OES法測得明膠含鉻量的RSD值在0.20%～0.32%的范圍內，兩種方法所得結果的重復性都很好。對比不同分析方法的明膠中鉻含量測定結果的相對偏差為0.14%，其方法精密度均小于20%，證明兩種檢測方法均滿足檢測要求。比較發(fā)現(xiàn)，石墨爐法測定的3個平行樣間的相對標準偏差為0.21%，ICP-OES法的為0.08%，均小于3%，且不同檢測方法測定的結果十分接近，并沒有顯著差異。根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB 5009.123-2014《食品安全國家標準食品中鉻的測定》，微波消解前處理之后，樣品需要在趕酸板上于140℃～160℃趕酸至0.5 mL～1.0 mL后定容，才能進行石墨爐法分析。但是，ICP-OES法可以將不趕酸的消解樣品直接定容，進行分析測定，在保證了試驗數(shù)據(jù)準確性的前提下，避免了趕酸過程中產生的酸霧及NO2等有毒氣體對檢驗人員的身體危害，大大簡化了明膠樣品前處理的步驟，節(jié)省了試驗時間，加快了分析檢測速度，減少了趕酸過程帶入的誤差，分析結果更為可靠，證明了ICP-OES法有利于大批量快速檢測的需求。同時，發(fā)現(xiàn)ICP-OES測試結果的RSD值明顯低于石墨爐法的相應數(shù)值，證明該方法使得試驗穩(wěn)定性和準確性明顯改善，得到了較為滿意的試驗結果。

2.3.2 加標回收試驗

石墨爐法和ICP-OES法加標回收試驗結果見表5和表6。

表5和表6結果表明，采用微波消解前處理方法，對比石墨爐法和ICP-OES法的測定結果，兩種檢測方法均得到穩(wěn)定性和重復性很好的檢測結果，其中石墨爐法測定的加標回收率為96.9%；而ICP-OES法測定的加標回收率平均值為95.5%，均在回收率90%～110%的滿意范圍內。但相比較發(fā)現(xiàn)，ICP-OES法分析1個樣品的時間約為2 min，而石墨爐原子吸收法分析1個樣品經(jīng)過干燥、灰化、原子化、清洗、冷卻等升溫程序，再加上進樣、沖洗和重復檢測時間，至少需要9 min。ICP-OES法具有分析速度快、動態(tài)線性范圍寬、靈敏度高的明顯優(yōu)勢，能夠顯著提高工作效率，有利于工作的快速進行。因此，在樣品數(shù)量較多時，ICP-OES法在分析速度和靈敏度上具有非常明顯的優(yōu)勢[13-16]。

表5 石墨爐法加標回收試驗結果Table 5 Result of recovery test for graphite furnace

表6 ICP-OES加標回收試驗結果Table 6 Result of recovery test for ICP-OES

2.3.3 準確度驗證試驗

采用微波消解前處理方法，將奶粉標準物質（GBW10017）作為質控樣品加入到試驗過程中，通過石墨爐法與ICP-OES法分別對奶粉標準物質（GBW10017）中鉻元素含量測定，進行試驗結果準確度的驗證試驗，測定結果見表7。

由表7可知，兩種方法的測定結果平均值分別為0.354 mg/kg和0.364 mg/kg，均在標準物質（0.39±0.04）mg/kg的誤差范圍內，說明該兩種方法測定明膠中鉻含量均準確可靠。

表7 不同檢測方法的奶粉標準物質結果比較Table 7 Comparison of standard substances of milk powder with different detection methods

3 結論

本試驗采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定考核樣明膠中的鉻含量，在保證檢測結果準確性的前提下，與石墨爐法相比，發(fā)現(xiàn)ICP-OES法的微波消解前處理后可以省略趕酸過程直接定容分析樣品，降低了分析誤差，同時避免了趕酸時產生的酸霧和有毒氣體對檢驗員的身體危害。同時，通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）與石墨爐原子吸收光譜法分別對明膠考核樣品和奶粉標準物質中的鉻含量進行了測定，比較發(fā)現(xiàn)兩種方法所得到的結果重復性、準確性及加標回收率都很好，表明這兩種方法在測定明膠含鉻量時均可以滿足檢測要求，但ICP-OES法能更快速、準確地對樣品進行分析，節(jié)約時間、提高工作效率、具有更高的穩(wěn)定性和更低的檢出限，有利于檢驗工作的有效進行。