陳 錫，吳建欣，王宗義，嚴(yán)國富，劉明博，廖學(xué)亮，趙修平，高婧怡

1 北京農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院/食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)產(chǎn)品有害微生物及農(nóng)殘安全檢測與控制 北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 1022062 北京雷力平衡農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，北京 1014073 鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司，北京 100081

0 引言

鐵（Fe）、鋅（Zn）是配方乳粉中重要的營養(yǎng)強(qiáng)化劑[1]，其標(biāo)簽值的符合性是企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)品質(zhì)量控制和市場監(jiān)管的重要內(nèi)容之一[2～4]。目前，配方乳粉中Fe、Zn的測定主要有紫外-可見分光光度法（UV-Vis）[5，6]、火焰原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子光譜法（ICP-OES）和電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）[7～9]；其中AAS、ICP-OES和ICP-MS較UV-Vis有較高的靈敏度和可靠性，也是現(xiàn)行國標(biāo)采用的方法，特別是ICP-OES和ICP-MS可實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)檢測，但這些方法的不足是均需要對樣品消解，檢測周期長或設(shè)備投入高，不能實(shí)現(xiàn)快速檢測。X射線熒光（XRF）光譜技術(shù)是一種應(yīng)用X射線照射樣品，通過識別待測元素的特征X射線熒光及其強(qiáng)度對待測元素進(jìn)行定性、定量測定的方法，可實(shí)現(xiàn)樣品的原位、無損和快速檢測[10～12]，特別是能量色散X射線熒光（ED-XRF）光譜技術(shù)，由于根據(jù)其原理制造的能量色散X射線熒光光譜儀結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)小型化，近年來發(fā)展迅速，在地質(zhì)冶金[13～15]、能源[16]、大氣[17]、土壤[18～20]、海洋沉積物[21，22]、考古[23～25]等方面，獲得廣泛應(yīng)用，但使用ED-XRF光譜技術(shù)檢測乳粉中Fe、Zn的方法還鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)擬建立ED-XRF光譜快速檢測配方乳粉中Fe和Zn的新方法。配方乳粉作為一種特殊食品[26]，其質(zhì)量安全監(jiān)管相對更為嚴(yán)格[27～29]。孕期飲食習(xí)慣和嬰幼兒時(shí)期喂養(yǎng)也會(huì)影響未來食物過敏發(fā)生的概率，同時(shí)，嬰幼兒生命早期“1000天”也被稱為成長的黃金年齡段[30]。有大量研究表明，應(yīng)適當(dāng)限制食用飽和脂肪酸含量高的動(dòng)物性食品，如牛肉、豬肉等；增加維生素D、維生素C及相關(guān)礦物質(zhì)和營養(yǎng)元素的攝入；攝入較多的二十二碳六烯酸（DHA）等食物干預(yù)措施，能夠有效降低食物過敏發(fā)生的概率[1]。

本研究通過將配方乳粉試樣調(diào)漿，利用漿狀試樣容易通過加標(biāo)而獲得均一加標(biāo)試樣的特點(diǎn)，進(jìn)行建標(biāo)，解決了商品化定值標(biāo)準(zhǔn)配方乳粉不易獲得或不易制備的難題，為使用ED-XRF光譜技術(shù)進(jìn)行配方乳粉的質(zhì)量控制與監(jiān)測提供了有價(jià)值的借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

配方乳粉（本地超市）；50 mL離心管，江蘇雨桐生物科技有限公司；國家標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液GSB 04-1726-2004 鐵（Fe）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液、國家標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液GSB 04-1761-2004鋅（Zn）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（標(biāo)準(zhǔn)值均為1000 μg/mL），介質(zhì)均為c（HNO3）=1.0 mol/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.2 儀器與設(shè)備

NX-100s 能量色散X射線熒光光譜儀、體積為10 mL的樣品杯，鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司；MS 3 basic 型渦旋混合儀，IKA公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

將50 mL離心管于分析天平上回零后，稱取14.00 g配方乳粉于其中，加入70～100 ℃的去離子水21 mL，再用移液器補(bǔ)加適量水至總質(zhì)量為35 g，蓋好離心管蓋，渦旋4 min，將樣品混勻至漿狀。

稱取5.0 g樣品漿液，至另一50 mL離心管中，加入去離子水500 μL，渦旋20 s，裝入樣品杯中待測。

1.3.2 系列標(biāo)準(zhǔn)加入溶液的制作

按1.3.1的方法制備樣品漿液，分別稱取5.0 g樣品漿液于5 個(gè)離心管中，按表1的體積值加入濃度為1000 μg/mL的鐵和鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后補(bǔ)加去離子水至總加入體積為500 μL，渦旋20 s，裝入樣品杯中待測。

表1 加標(biāo)樣品溶液配比

1.3.3 儀器工作參數(shù)

儀器工作參數(shù)見表2。

表2 儀器工作參數(shù)

1.3.4 標(biāo)準(zhǔn)加入定量方法

以系列加標(biāo)樣品漿液中待測元素相對熒光強(qiáng)度（與歸一化元素?zé)晒鈴?qiáng)度的比值）為縱坐標(biāo)，所取漿液中待測元素加入量（μg）為橫坐標(biāo)，建立校準(zhǔn)曲線。樣品中待測元素含量，按下式進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 X射線熒光譜線的選擇與干擾情況

試驗(yàn)選擇較靈敏的Kα線作為分析線，圖1給出了代表性配方乳粉基質(zhì)中譜線的干擾情況，F(xiàn)e-Kα、Zn-Kα周圍未見明顯的基質(zhì)元素干擾峰，理論上Cu-Kα對Zn-Kα有干擾，需要通過儀器控制軟件進(jìn)行校正。本試驗(yàn)中，由于配方乳粉試樣中Cu含量較低，干擾可忽略。

圖1 配方乳粉中Fe、Zn的X射線熒光光譜

2.2 方法的線性與定量下限

為便于定量結(jié)果的計(jì)算，本試驗(yàn)使用相對熒光強(qiáng)度對待測元素加入量（μg）做校正曲線，5 g樣品漿液中加入0～300 μg的Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液和0～200 μg的Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液和（相當(dāng)于固態(tài)配方乳粉中待測元素的加入濃度分別為0～137.4 mg/kg、0～89.2 mg/kg），結(jié)果見表3，在加入的量值（或濃度）范圍內(nèi)線性良好，值均大于0.995。

考慮無Fe、Zn的空白乳粉樣不易獲得，定量下限不能通過加標(biāo)的方式獲得，參考《GB/T 27417—2017 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 合格評定化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》中關(guān)于定量限的有關(guān)說明，按樣品測定值標(biāo)準(zhǔn)差的10 倍進(jìn)行評估，結(jié)果見表3。

表3 方法線性和定量下限

2.3 加標(biāo)回收率與精密度

任取一種配方乳粉，按1.3.1的方法制備樣品漿液，再分別取5 g樣品漿液，參照表1的方法進(jìn)行3水平6重復(fù)的加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收率與精密度見表4。根據(jù)GB/T 27417—2017中回收率范圍和偏差指導(dǎo)范圍的規(guī)定，當(dāng)被測組分含量＞100 mg/kg時(shí)，回收率范圍為95%～105%；當(dāng)被測組分含量為1～100 mg/kg時(shí)，回收率范圍應(yīng)為90%～110%。當(dāng)真值含量為0.010～10 mg/kg時(shí)，RSD應(yīng)在-20%～+10%；當(dāng)真值含量為10 ～1000 mg/kg時(shí)，RSD應(yīng)小于15%。試驗(yàn)結(jié)果顯示加標(biāo)回收率為99.66%～102.88%，RSD為0.22%～ 0.12%，均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。

表4 Fe和Zn測定的加標(biāo)回收率與精密度（n=6）

2.4 實(shí)際樣品的檢測

應(yīng)用本方法對市場上某3 個(gè)品牌的配方乳粉產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際檢測，見表5，結(jié)果顯示標(biāo)簽符合性良好。

表5 實(shí)際樣品的檢測結(jié)果

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)建立了ED-XRF光譜快速檢測配方乳粉中Fe、Zn的快速檢測方法。該方法具有操作簡單，快速，無需樣品消解，對操作人員和環(huán)境都極為友好的特點(diǎn)，方法準(zhǔn)確度高、精密度好，為配方乳粉中Fe、Zn標(biāo)簽值的合格性檢驗(yàn)提供了有效的手段。ED-XRF雖具有簡單、快速、可實(shí)現(xiàn)原位無損檢測等特點(diǎn)，但針對食品樣品，基質(zhì)復(fù)雜多變，同類基質(zhì)的樣品通常需要應(yīng)用同種基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)樣品制作校準(zhǔn)曲線，而由于同種基質(zhì)的標(biāo)樣不容易制備或成本較高，成為ED-XRF技術(shù)在食品中相關(guān)元素檢測的限制因素之一。就配方乳粉樣品而言，制作含有準(zhǔn)確Fe、Zn含量值的系列固態(tài)乳粉標(biāo)準(zhǔn)樣，難度較大，而商品標(biāo)準(zhǔn)樣通常不易獲得。

本試驗(yàn)以配方乳粉中Fe、Zn的檢測為例，通過制備樣品漿液，利用液態(tài)試樣溶液容易通過加標(biāo)而獲得準(zhǔn)確、均一試樣的特點(diǎn)，制備標(biāo)準(zhǔn)系列樣品，建立加標(biāo)校準(zhǔn)曲線，從而能夠克服固態(tài)標(biāo)準(zhǔn)試樣制作困難的問題；本試驗(yàn)通過應(yīng)用加標(biāo)曲線，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量，解決了基質(zhì)效應(yīng)的相關(guān)問題；同一批次的樣品僅需建立一次加標(biāo)曲線，方法較為簡單，能夠很好的達(dá)成本次試驗(yàn)的目標(biāo)。本試驗(yàn)亦為應(yīng)用ED-XRF技術(shù)建立類似食品中的相關(guān)元素的快速檢測方法提供了有價(jià)值的借鑒。

4 展望

隨著居民生活水平的不斷提高，對安全、營養(yǎng)需求的不斷增加，對食品的質(zhì)量安全期望度更高，這也要求食品檢測的速度更快、精度更準(zhǔn)、方法更簡單?？焖贆z測行業(yè)，尤其是ED-XRF技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮?。ED-XRF技術(shù)相較于其他的傳統(tǒng)經(jīng)典方法的樣品前處理非常簡單，且檢測較為快速，1 種元素的檢測只需180 s，既可以快速得出檢測結(jié)果，又可以應(yīng)對數(shù)量較多的樣品的檢測。ED-XRF方法操作步驟簡便，但需要操作人員有較高的分析譜圖的能力。未來，可開展有關(guān)ED-XRF技術(shù)樣品前處理方法的研究與細(xì)化、樣品基質(zhì)效應(yīng)的評價(jià)、EDXRF儀器的檢測評價(jià)的研究，制定ED-XRF儀器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等，這些措施將極大推動(dòng)ED-XRF技術(shù)在食品中的應(yīng)用，促使我國的快速檢測行業(yè)更進(jìn)一步發(fā)展。