食品安全已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問題,近年來隨著生態(tài)環(huán)境的惡化、工業(yè)的發(fā)展,水稻中重金屬超標(biāo)的問題時(shí)有報(bào)道[1-2]。鉛、砷、鎘均為有害重金屬元素,鉛、砷進(jìn)入人體后會(huì)損害人的神經(jīng)系統(tǒng),具有致癌突變作用;鎘進(jìn)入人體后主要累積在腎臟、骨骼中,可引起“痛痛病”[3-4],因此加強(qiáng)水稻中重金屬污染狀況的監(jiān)測(cè)研究變得尤為重要。本研究對(duì)比分析不同前處理方法結(jié)合ICP-MS檢測(cè)大米粉中重金屬的含量[5-13],以期找到一種更加快捷、準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)方法。
ICAP RQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Thermo Scientific);MARS6微波消解儀(美國CEM公司);EHD36石墨消解儀(萊伯泰科有限公司);電子分析天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。
HPLC硝酸(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);過氧化氫(分析純,體積分?jǐn)?shù)30%,天津市永大化學(xué)試劑有限公司);濃度為1 μg·L-1的質(zhì)譜調(diào)諧液:Ba、Li、Ce、Co、In、U(Thermo Scientific);濃 度 為100 μg·mL-1的Pb、Cd、As、Mn、Hg、Cu、Ni、Se、Mo、Cr、Sn多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心);濃度為100 μg·mL-1的Bi、In、Sc、Tb內(nèi)標(biāo)溶液(國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心);大米粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),GBW(E)100351,鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司;本研究用水均為超純水,所用玻璃器皿均在硝酸(1+4)溶液浸泡24 h,并用超純水沖洗干凈備用。
1.2.1 樣品前處理-微波消解
稱取干燥后的大米粉樣品0.300 0 g(精確至0.000 1 g)于聚四氟乙烯的消解罐中,加入5 mL硝酸,旋緊蓋塞,浸泡過夜,微波消解,125 ℃趕酸至消解液剩余1 mL左右,純水定容至10 mL,混勻備用,同時(shí)做試劑空白。微波消解程序見表1。
表1 微波消解程序表
1.2.2 樣品前處理-快速消解
稱取干燥后的大米粉樣品0.300 0 g(精確至0.000 1 g)于聚丙烯管中,加入硝酸與雙氧水的混合液2 mL(硝酸∶雙氧水=3∶1),置于石墨消解儀中進(jìn)行消解,125 ℃消解30 min,冷卻至室溫,定容至10 mL,混勻備用,同時(shí)做試劑空白。
1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線
將100 μg·mL-1多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液用1%硝酸逐級(jí)稀釋成濃度為1 μg·mL-1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,儲(chǔ)備液用1%硝酸 逐 級(jí) 稀 釋 成 濃 度 為0 μg·L-1、1 μg·L-1、5 μg·L-1、10 μg·L-1、50 μg·L-1、100 μg·L-1、200 μg·L-1和400 μg·L-1的Pd、Cd、As混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。
1.3.2 內(nèi)標(biāo)溶液
用1%硝酸將濃度為100 μg·mL-1內(nèi)標(biāo)溶液逐級(jí)稀釋成濃度為20 μg·L-1的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。
質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾是影響ICP-MS測(cè)定準(zhǔn)確性的兩大干擾,在進(jìn)行研究前,采用調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行優(yōu)化,消除質(zhì)譜干擾,氧化物(CeO/Ce)≤0.02,雙電荷(Ba2+/Ba)≤0.03,通過質(zhì)量校正、交叉校正,各項(xiàng)參數(shù)處于最佳狀態(tài),非質(zhì)譜干擾主要源于大米粉樣品基體,克服基體效應(yīng)的方法是內(nèi)標(biāo)校正,優(yōu)化后的儀器參數(shù)如表2所示。
表2 電感耦合等離子體儀器操作條件表
在優(yōu)化好的儀器工作條件下,ICP-MS測(cè)定鉛、鎘、砷的標(biāo)準(zhǔn)系列,得到樣品各元素的線性范圍、方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、線性相關(guān)系數(shù);同時(shí)分別測(cè)定微波消解和濕法消解的試劑空白11次,得到相應(yīng)前處理方法的檢出限,如表3所示。
表3 不同消解方法鉛、鎘、砷的線性范圍及檢出限表
依據(jù)本實(shí)驗(yàn)條件,采用微波消解和濕法消解兩種前處理方法聯(lián)合ICP-MS同時(shí)測(cè)定大米粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),每個(gè)樣品平行測(cè)定6次,得到兩方法的測(cè)定值(表4),計(jì)算RSD均小于10%,符合《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)》(GB 27404—2008)的相關(guān)要求[14]。同時(shí)對(duì)大米粉質(zhì)控樣品進(jìn)行高、中、低3個(gè)濃度進(jìn)行加標(biāo),每個(gè)水平平行測(cè)定3次,得到樣品的加標(biāo)測(cè)定值,3個(gè)水平的加標(biāo)回收率在88.9%~109.8%。采用t檢驗(yàn)分析,對(duì)于鉛、鎘、砷3種元素,在95%的置信度下,標(biāo)準(zhǔn)(GB 5009.268—2016)中微波消解的方法和快速處理方法所測(cè)得的結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),說明兩種消解方法均可以滿足定量分析的要求。
表4 兩種消解方法ICP-MS測(cè)定鉛、鎘、砷的準(zhǔn)確度、精密度及加標(biāo)回收率表
2021年5月參加國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心組織的大米粉中鉛、鎘、總砷能力驗(yàn)證項(xiàng)目的測(cè)定,按照本實(shí)驗(yàn)方法條件,分別對(duì)大米粉盲樣進(jìn)行微波消解和快速消解,ICP-MS法測(cè)定,每份樣品平行測(cè)定6次,得到鉛、鎘、總砷的測(cè)定值(表5),發(fā)現(xiàn)兩方法的RSD<10%,且快速消解ICP-MS的相標(biāo)準(zhǔn)偏差小于微波消解ICP-MS的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,同時(shí)對(duì)兩方法的測(cè)定值采用SPSS 25.0進(jìn)行比對(duì)分析,經(jīng)t檢驗(yàn),盲樣中兩方法測(cè)定鉛的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.423,P>0.05);兩方法測(cè)定鎘的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.275,P>0.05);兩方法定總砷的結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.200,P>0.05,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)上報(bào)快速消解ICP-MS法結(jié)果,國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心采用《利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)進(jìn)行能力驗(yàn)證的統(tǒng)計(jì)方法》(GB/T 28043—2019)推薦的算法A計(jì)算穩(wěn)健平均值,依據(jù)《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南》(CNAS-GL002:2018)采取穩(wěn)健Z比分?jǐn)?shù)法對(duì)各實(shí)驗(yàn)室提交的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),按照要求,|Z|≤2,結(jié)果滿意,反饋回的鉛、鎘、總砷考核結(jié)果均為滿意(Pb 0.150 mg·kg-1,Z=0.34;Cd 1.02 mg·kg-1,Z=-0.56;As 0.104 mg·kg-1,Z=0.57)。
表5 兩種消解方式大米粉盲樣的測(cè)定值及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表
大米粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中分別加入2 mL硝酸和2 mL硝酸-雙氧水(1∶1、1∶2、1∶3、2∶1和3∶1)混合消解液,消解測(cè)定比較發(fā)現(xiàn)采用硝酸-雙氧水3∶1處理下測(cè)定值與認(rèn)定值差異最小,因此確定硝酸-雙氧水(3∶1)為最終消解體系;按照硝酸-雙氧水(3∶1)配制消解體系,大米粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中分別加入2 mL、3 mL、4 mL的消解液,考察不同消解液用量對(duì)元素回收率的影響,發(fā)現(xiàn)消解液用量對(duì)回收率基本沒有影響,本著節(jié)約試劑的原則,確定消解液的用量為2 mL;本研究待測(cè)元素為鉛、鎘、砷,砷化物在130 ℃時(shí)開始揮發(fā),硝酸沸點(diǎn)122 ℃,因此設(shè)定消解溫度在125 ℃;消解時(shí)間在20~60 min,均可使大米粉中鉛、鎘、總砷在認(rèn)定值范圍內(nèi),考慮到剩余酸度的影響,選擇快速消解時(shí)間為30 min。
本研究分別采用微波消解和快速消解兩種前處理方法聯(lián)合ICP-MS同時(shí)測(cè)定大米粉質(zhì)控樣、盲樣中的鉛、鎘、總砷,對(duì)質(zhì)控樣的測(cè)定值從準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收率方面進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)均符合方法學(xué)驗(yàn)證要求;對(duì)盲樣的測(cè)定值分別采用SPSS 25.0軟件t檢驗(yàn)比對(duì)分析,發(fā)現(xiàn)P>0.05,說明兩方法差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,均具有較好的適用性和可靠性。但相比微波消解,快速消解具有試劑用量少、耗時(shí)短、操作簡(jiǎn)單以及效率高等優(yōu)點(diǎn),可適用于突發(fā)食品重金屬中毒、質(zhì)控考核的測(cè)定,同時(shí)ICP-MS線性范圍寬,檢測(cè)元素多,具有較高靈敏度和準(zhǔn)確度,成為測(cè)定各元素常用的分析方法,已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)中大批量樣品的檢測(cè)。