唐本玲，王立秋

1. 鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司 (北京 100081)2. 青島市糧油質(zhì)量檢測和軍隊糧油供應(yīng)中心 (青島 266000)

近年來, 食品安全中食品添加劑、重金屬殘留、食品毒素污染物、農(nóng)獸藥殘留等問題備受國內(nèi)外關(guān)注, 對食品的質(zhì)量控制已成為質(zhì)量監(jiān)督檢驗等機(jī)構(gòu)的工作重點之一[1]。其中，重金屬由于具有不可降解、可累積、可通過食物鏈污染環(huán)境[2]和危害人體的特性引起民眾的廣泛關(guān)注。據(jù)報道我國受鎘、砷、鉛、鉻、銅等重金屬污染的耕地面積近2 000萬hm2，約占耕地總面積的1/5，被重金屬污染的糧食多達(dá)1 200萬t，合計損失至少200億元[3]。為了保障食品安全從而保障民眾的健康，我國制定了GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[4]，規(guī)定食品食中Cd、Pb、As的最高含量不得超過0.2 mg/kg，Hg的最高含量不得超過0.02 mg/kg，Cr的最高含量不得超過1.0 mg/kg。

食品安全強(qiáng)有力的監(jiān)管手段是加強(qiáng)食品中污染物的檢測工作，而食品安全質(zhì)量檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、可比性是開展公平貿(mào)易、維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益及正確執(zhí)行食品法規(guī)的有效保障[5]。檢測離不開標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，食品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量直接影響食品安全檢測數(shù)據(jù)的可靠、可比與國際互認(rèn)。食品中微量元素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為開展測量儀器校準(zhǔn)、測量方法評價確認(rèn)、測量過程質(zhì)量控制等的重要工具，隨著全世界對檢測結(jié)果可靠性與可比性的不斷追求，得到廣泛的應(yīng)用。

為得到質(zhì)量可靠的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在研制過程中需要開展一系列的檢測活動，包括：均勻性檢驗、穩(wěn)定性檢驗、定值檢驗等。在這些檢測活動中，要求方法具有較高的準(zhǔn)確度、良好的精密度、明確的溯源性。食品中重金屬元素含量較低，還需要檢測方法具有較低的檢出限，常用的方法有電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)[6-14]、中子活化法(neutron activation analysis，NAA)[15]、原子吸收法(atomic absorbance spectrometry，AAS)[16-20]以及原子熒光法(atomic fluorescence spectrometry，AFS)[21-25]。其中ICP-MS法由于具有檢出限低、線性范圍寬、可以多元素同時測定等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用。本文依據(jù)GB 5009.268—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》，對分析方法進(jìn)行優(yōu)化，建立了微波消解-ICP-MS法同時測定Pb、Cd、As、Hg、Cd、Ni、Cu、Zn，并將其應(yīng)用于大米、小麥、玉米成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制中。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與裝置

iCAPQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國Thermo Fisher公司，配有Qtegra數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；MASTER-40 40罐超高通量密閉微波消解儀，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司。

1.2 主要材料與試劑

1.2.1材料

從不同地點農(nóng)田選取樣品。每個樣品的初始重量約為70 kg。將候選樣品去殼、清洗干凈后，在80 ℃下干燥24 h。然后，將樣品放入高鋁陶瓷球磨機(jī)中，進(jìn)一步研磨，直到99%以上的樣品通過0.180 mm的篩網(wǎng)。樣品充分混合后，裝入高密度聚乙烯瓶中，鋁塑膜密封，每瓶35 g。每種樣品大約1 000瓶。所有包裝均用60Co輻照，室溫下置于陰涼干燥處保存。

1.2.2試劑

硝酸(MOS級)、H2O2(優(yōu)級純)國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；實驗用水為純水(電阻率為18.25 MΩ·cm)；標(biāo)準(zhǔn)溶液Pb GBW(E) 082136、Cd GBW(E) 082123、Hg GBW(E) 082134、As GBW(E) 082113、Cr GBW(E) 082100、Ni GBW(E) 082105、Cu GBW(E) 082108、Zn GBW(E) 082109、Au GBW(E) 082133、In GBW(E) 082124、Sc GBW(E) 082167、Bi GBW(E) 082137，濃度均為100 μg/mL，用時稀釋到相應(yīng)濃度。

1.3 方法

1.3.1樣品前處理

稱取0.5 g樣品于聚四氟乙烯內(nèi)罐中，加入5 mL HNO3，1 mL H2O2，將樣品置入微波消解儀上調(diào)節(jié)微波消解程序進(jìn)行消解；待微波消解結(jié)束后打開外罐，取出內(nèi)罐，置于趕酸器60 ℃趕酸30 min，再將樣品轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，加內(nèi)標(biāo)Bi，In，Sc及作為Hg穩(wěn)定劑的Au元素(濃度均為1 μg/L)，定容，搖勻待測。

1.3.2質(zhì)譜條件

霧化氣流量0.9 L/min；輔助氣體流量0.8 L/min；冷卻氣體流量13.0 L/min；泵速40 r/min；射頻功率1 500 W。

1.3.3均勻性檢驗

均勻性是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重要特性。均勻性分為單元內(nèi)均勻性和單元間均勻性。單元間均勻性保證不同包裝單元間特性值一致，單元內(nèi)均勻性保證可以多次取樣的單元內(nèi)的特性值一致。根據(jù)JJF 1343規(guī)定，樣品包裝單元大于500、小于1 000時，抽取25瓶樣品，進(jìn)行均勻性檢驗。每瓶重復(fù)測試3次，測試結(jié)果用單因素方差法進(jìn)行分析。

1.3.4穩(wěn)定性檢驗

穩(wěn)定性是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的基本屬性，是用來描述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性量隨時間變化的性質(zhì)，即描述標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)特性隨時間分布特征的。穩(wěn)定性分為長期穩(wěn)定性和短期穩(wěn)定性(通常指運(yùn)輸穩(wěn)定性)。

1.3.5短期穩(wěn)定性的測定

為評價樣品的短期穩(wěn)定性，設(shè)計4個極端條件：低溫(-20 ℃)、高溫(60 ℃)、運(yùn)輸(郵寄)、高濕(約80%RH)，每個條件持續(xù)10 d。10 d后，對樣品進(jìn)行檢測。測試結(jié)果采用t檢驗法進(jìn)行分析。

1.3.6長期穩(wěn)定性的測定

對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在1年的時間內(nèi)進(jìn)行5次穩(wěn)定性檢驗。時間間隔分別是0個月、1個月、2個月、3個月、6個月。每種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)隨機(jī)抽取2瓶，每瓶測試2次。測試結(jié)果采用趨勢分析法進(jìn)行處理。

1.3.7定值

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值方式通常為：由單一實驗室采用單一基準(zhǔn)方法定值；由一個實驗室采用兩種或更多不同原理的獨立參考方法定值；使用一種或多種已證明準(zhǔn)確性的方法，由多個實驗室合作定值；利用特定方法進(jìn)行定值。基體類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通常采取多家實驗室采用多種方法協(xié)作定值的方式，一般實驗室個數(shù)大于6個。每個實驗室發(fā)放2瓶樣品，并要求每瓶樣品每個元素出具2～3個獨立數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 試劑的選擇

糧食中Cr、As、Pb、Hg的含量較低，通過比較國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司分析純、優(yōu)級純、MOS級HNO3和H2O2進(jìn)行分析試驗。MOS級試劑中測試元素空白值均較低，可滿足同時測定多種元素的需求。同時對硝酸和H2O2的使用量進(jìn)行實驗，如果硝酸量和H2O2量過少，消解不完全；如果硝酸量和H2O2量過大，會造成聚四氟乙烯內(nèi)罐因壓力過大而變形。本實驗選取5 mL HNO3加1 mL H2O2作為實驗試劑用量能滿足分析要求。

2.2 工作曲線及檢出限

為了防止二次污染，本實驗采取對單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行逐級稀釋，重量法定容的方式配制。在優(yōu)化好的儀器條件下對消解試劑進(jìn)行11次空白測試，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍空白標(biāo)準(zhǔn)偏差為本實驗方法檢出限。在調(diào)試至ICP-MS最佳狀態(tài)的儀器條件下，檢測線性結(jié)果及檢出限如表1所示，結(jié)果表明線性較好，檢出限較低，且每種濃度測試3次相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于2%，滿足實驗分析要求。

表1 線性方程和檢出限

2.3 方法的準(zhǔn)確度

為了驗證本方法的準(zhǔn)確性，采用本方法對標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10043～GBW10045進(jìn)行測試，結(jié)果見表2，結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合；將本文建立的ICP-MS法測定得到的數(shù)據(jù)與其它方法檢測得到的數(shù)據(jù)比較，結(jié)果一致(見表3)，說明方法準(zhǔn)確可靠。

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測試結(jié)果

表3 不同檢測方法測得結(jié)果比較

2.4 均勻性檢驗結(jié)果

通常采用單因素方差分析法進(jìn)行均勻性檢驗結(jié)果的評估，對m組n次測量的數(shù)據(jù)分別計算單元間均方MSamong和單元內(nèi)均方MSwithin，并作統(tǒng)計量F，比較F與F臨界值(Fα)的大小，一般認(rèn)為F

2.5 穩(wěn)定性檢驗結(jié)果

2.5.1短期穩(wěn)定性

由4個模擬試驗得出的結(jié)果經(jīng)t檢驗統(tǒng)計判斷, 結(jié)果t值均小于臨界值?？梢哉J(rèn)為, 在一般運(yùn)輸條件下溫度、濕度對食品中重金屬元素標(biāo)準(zhǔn)值均無顯著性影響。

2.5.2長期穩(wěn)定性

依據(jù)JJF1343—2012《標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的通用原則及統(tǒng)計學(xué)原理》中有關(guān)穩(wěn)定性研究的結(jié)果評估，對檢測結(jié)果進(jìn)行趨勢分析。

如以X表示穩(wěn)定性考察的時間(月)，Y表示每次穩(wěn)定性考察的檢測結(jié)果，則存在Y=β1X+β0。通過以下公式分別計算斜率β1及其不確定度s(β1)，然后比較斜率的絕對值∣β1∣和t(α,n-2)×s(β1)的大小，考察斜率β1的顯著性。如果∣β1∣小于t(α,n-2)×s(β1)，說明穩(wěn)定；∣β1∣大于t(α,n-2)×s(β1)，則不穩(wěn)定。

將5次穩(wěn)定性檢驗數(shù)據(jù)按趨勢分析進(jìn)行處理，所有的∣β1∣均小于t(α,n-2)×s(β1)，說明樣品的穩(wěn)定性良好。

2.6 定值結(jié)果

2.6.1標(biāo)準(zhǔn)值的確定

全部定值分析數(shù)據(jù)收齊后，將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行格拉布斯(Grubbs)檢驗是否存在異常值、科克倫(Cochran)檢驗是否等精度，然后經(jīng)夏皮羅-威爾克(Shapilo-Wilk)法檢驗正態(tài)性。剔除異常值后，各元素的單元平均值作為一組新的測試數(shù)據(jù)，計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差。取各實驗室各元素定值數(shù)據(jù)平均值的均值作為該特性量的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.6.2不確定度評定

特性值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(standard uncertainty，uCRM由以下幾方面合成：

(1)因測定引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(standard uncertainty of characterization，uchar)；

(2)因瓶間(不)均勻性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(standard uncertainty of homogeneity，ubb)；(3)因短期(不)穩(wěn)定性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(standard uncertainty of short-time stability，usts)；(4)因長期(不)穩(wěn)定性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(standard uncertainty of long-time stability，ults)。特性值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算公式為：

特性值的擴(kuò)展不確定度計算公式為：U=kuCRM

k為包含因子，95% 的置信概率時k=2。

3 結(jié)論

采用本文建立的微波消解-ICP-MS法測定Pb、Cd、As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn用于大米成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)100348～GBW(E)100362、小麥成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)100493～GBW(E)100496、玉米成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)100497～GBW(E)100498研制中的均勻性檢驗、穩(wěn)定性檢驗和定值，方便、快捷，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。