高喜鳳，韓曉曉，趙寅，張寒霜，冉佼艷，劉艷明

山東省食品藥品檢驗(yàn)研究院，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（肉及肉制品監(jiān)管技術(shù)），山東省食品藥品安全檢測(cè)工程技術(shù)研究中心，山東省特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品質(zhì)量控制工程技術(shù)研究中心（濟(jì)南 250101）

鋁元素在地殼中的含量居第3位，僅次于氧和硅，是地殼中含量最豐富的金屬元素，但是鋁并不是人體必需的元素，多項(xiàng)醫(yī)學(xué)研究表明，過(guò)量攝入鋁對(duì)人體健康有著很大的危害，鋁具有聚積性，會(huì)在大腦、肝、脾、腎、甲狀腺等組織器官蓄積，容易導(dǎo)致阿爾茨海默癥、嬰幼兒智力障礙、腎功能障礙、骨質(zhì)疏松、關(guān)節(jié)疼痛等疾病，過(guò)多的鋁也會(huì)危及消化系統(tǒng)，影響人體對(duì)磷、鐵、鈣等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收[1-5]，多項(xiàng)調(diào)查研究數(shù)據(jù)顯示，食物是人體鋁來(lái)源的最主要途徑，特別是含鋁添加劑的食物[6]，油條、粉絲、糕點(diǎn)、水產(chǎn)品等食品在各地抽檢監(jiān)測(cè)中經(jīng)常出現(xiàn)鋁含量超衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限量的情況，主要是因?yàn)槭称吩诩庸み^(guò)程中過(guò)量使用明礬、泡打粉等含鋁添加劑[7-9]。GB 2760——2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定面制品等食品中添加劑的使用范圍、用量和殘留量，但是仍有不法商販為了降低成本、改善賣相，在食品中違規(guī)使用含鋁食品添加劑，造成鋁含量超標(biāo)，嚴(yán)重危害，因此加強(qiáng)對(duì)食品中鋁的監(jiān)管具有非常重要的意義。

GB 5009.182——2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鋁的測(cè)定》中規(guī)定4種鋁的檢測(cè)方法[10]：分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）和石墨爐原子吸收光譜法。分光光度法容易受到顯色時(shí)間、顯色穩(wěn)定、溶液酸堿度和體系內(nèi)其他成分的干擾，試驗(yàn)操作繁瑣、靈敏度低[11-13]；石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定鋁存在著非光譜干擾，導(dǎo)致測(cè)定靈敏度降低和干擾增加[14-17]；ICP-MS法具有檢出限低、動(dòng)態(tài)線性范圍寬、干擾少、精密度高、分析速度快等明顯優(yōu)勢(shì)[18-20]，但由于儀器價(jià)格昂貴，使用成本太高，普及性不廣；而ICP-OES法具有線性范圍寬、試劑用量少、結(jié)果重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，被企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于食品中鋁的測(cè)定，但是由于ICP-OES法測(cè)定鋁容易出現(xiàn)譜線重疊干擾或基體效應(yīng)的干擾，致使測(cè)定值偏高，因此如何應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法準(zhǔn)確測(cè)定食品中的鋁非常重要。

ICP-OES內(nèi)標(biāo)法根據(jù)分析元素與內(nèi)標(biāo)元素在等離子體中的行為相似，可在很大程度上抵消由于分析條件波動(dòng)引起的譜線強(qiáng)度波動(dòng)等因素帶來(lái)的影響，從而改善方法的精密度提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。標(biāo)準(zhǔn)加入法可以最大限度地消除基體干擾，當(dāng)樣品基體成分很高，而且變化不定或樣品中含有固體物質(zhì)而對(duì)吸收的影響難以保持一定時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法非常有效。

由于單純采用外標(biāo)法不能夠很好地解決電感耦合等離子體發(fā)射光譜法存在的光譜干擾現(xiàn)象和基體影響，試驗(yàn)建立內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法2種方法，對(duì)ICPOES測(cè)定食品中鋁進(jìn)行方法優(yōu)化和改進(jìn)，并應(yīng)用ICPMS法進(jìn)行結(jié)果比對(duì)驗(yàn)證，為準(zhǔn)確應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定食品中的鋁提供技術(shù)保障。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

硝酸、鹽酸、30%過(guò)氧化氫（優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液、釔標(biāo)準(zhǔn)溶液（均為1 000 μg/mL，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；銦標(biāo)準(zhǔn)溶液、鈧標(biāo)準(zhǔn)溶液（均為1 000 μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粉條（批號(hào)F0022308，北京曼哈格生物科技有限公司）；硝酸（酸純化儀純化后使用）。

1.2 儀器與設(shè)備

Optima 8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國(guó)PerkinElmer公司）；Mars 6微波消解儀（美國(guó)CEM公司）；Advantage A10超純水機(jī)（美國(guó)密理博公司）；MS204S電子天平（瑞士梅特勒-托利多公司，精度0.1 mg）；FED240電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

稱取0.5 g左右經(jīng)過(guò)干燥、粉碎等手段進(jìn)行預(yù)處理后的樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL硝酸和1 mL過(guò)氧化氫進(jìn)行微波消解，設(shè)定微波消解程序，見(jiàn)表1，消解完畢冷卻后取出內(nèi)罐，置于趕酸電熱板上，140 ℃趕酸至近干，用超純水定容至50 mL容量瓶中。

表1 微波消解程序

1.3.2 儀器工作條件

功率1 500 W；等離子體流量10 L/min；霧化器流量0.55 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；進(jìn)樣延遲30 s；選取Al 396.153 nm作為分析譜線進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

1.3.3.1 內(nèi)標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)溶液

用體積分?jǐn)?shù)2%的硝酸溶液將1 000 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)配制成質(zhì)量濃度為0，0.10，0.50，1.00，1.50，2.00，5.00，10.00和20.00 μg/mL的一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，并分別取0.1，0.2，0.4和0.5 mL 1 000 μg/mL的鈧、銦、釔內(nèi)標(biāo)溶液至50 mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)系列中，配制成內(nèi)標(biāo)濃度分別為2，4，8和10 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液中鋁元素的信號(hào)響應(yīng)值，以各標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液中鋁元素與內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)信號(hào)值的比值為縱坐標(biāo)，鋁元素濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)溶液

將微波消解前處理后的實(shí)際樣品溶液均分成6份，第1份樣品溶液不加入鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，另外5份樣品溶液分別加入100 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，使加標(biāo)的溶液質(zhì)量濃度分別為0.10，0.50，1.00，1.50和2.00 μg/mL，將未加標(biāo)樣品作為標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)處理到標(biāo)準(zhǔn)溶液中，加標(biāo)曲線反向延長(zhǎng)線對(duì)應(yīng)的濃度即為樣品溶液中鋁的濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 分析譜線的選擇

鋁的常見(jiàn)分析波長(zhǎng)有396.153，308.215，394.401，237.313和309.271 nm，以2.0 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液作為測(cè)試液，在儀器最佳條件下，觀察各譜線的干擾和背景影響情況，選擇其中峰形窄、干擾少、背景值低、信噪比高的譜線396.153 nm作為分析譜線進(jìn)行測(cè)試。

2.2 內(nèi)標(biāo)元素及濃度的選擇

ICP-OES中普遍存在基體效應(yīng)，內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法是消除基體效應(yīng)引起的非光譜干擾的主要手段[21-23]，內(nèi)標(biāo)法是根據(jù)分析譜線相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行定量分析，可使由光源波動(dòng)引起的譜線強(qiáng)度變化得到補(bǔ)償，從而消除干擾。一般的內(nèi)標(biāo)元素有Sc、In、Tb、Lu、Re、Rh、Bi和Y，試驗(yàn)選取Sc、In和Y進(jìn)行內(nèi)標(biāo)法研究和結(jié)果比對(duì)，因?yàn)槠渑c鋁元素有相近的蒸發(fā)性質(zhì)、相近的激發(fā)電位和電離電位，相近的光譜背景影響[24]。

按照1.3.1的方法配制成內(nèi)標(biāo)元素鈧、銦、釔質(zhì)量濃度分別為2，4，8和10 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，并制作標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線。

選取購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粉條（鋁標(biāo)示值169±17 mg/kg），在85 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥4 h后進(jìn)行稱樣測(cè)定，樣品溶液同樣與內(nèi)標(biāo)溶液相匹配，并對(duì)樣品進(jìn)行3次加標(biāo)回收測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表2。

表2 不同內(nèi)標(biāo)溶液的加標(biāo)回收情況（n=3）

分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，Y作為內(nèi)標(biāo)元素濃度為4~10 μg/mL時(shí)，加標(biāo)回收率較好、檢測(cè)結(jié)果與質(zhì)控樣中位值更接近，由于選擇內(nèi)標(biāo)元素時(shí)，內(nèi)標(biāo)元素的濃度在100倍檢出限時(shí)為最佳[25]，試驗(yàn)測(cè)得儀器Y的檢出限為30 μg/L，所以選擇Y作為ICP-OES測(cè)定鋁的內(nèi)標(biāo)元素，將內(nèi)標(biāo)Y的濃度確定為4 μg/mL。

2.3 方法學(xué)驗(yàn)證

2.3.1 線性方程、相關(guān)系數(shù)

應(yīng)用ICP-OES對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，線性相關(guān)系數(shù)如圖1~圖3所示。R2大于0.999，說(shuō)明無(wú)內(nèi)標(biāo)和選用內(nèi)標(biāo)Y的質(zhì)量濃度在4.0 mg/L時(shí)，在0.10~20.0 μg/mL的濃度范圍內(nèi)、標(biāo)準(zhǔn)加入法0.10~2.0 μg/mL的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)均呈現(xiàn)良好線性關(guān)系。

圖1 外標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線

圖2 內(nèi)標(biāo)Y為4.0 mg/L時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線

圖3 標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線

2.3.2 方法一致性研究

選用小麥粉、粉條等不同基質(zhì)、不同含量水平的樣品進(jìn)行樣品的微波消解前處理，通過(guò)ICP-OES外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行檢測(cè)分析，并應(yīng)用ICPMS法進(jìn)行方法一致性驗(yàn)證。

驗(yàn)證結(jié)果如表3所示，應(yīng)用ICP-OES外標(biāo)法質(zhì)控樣檢測(cè)值不在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，相對(duì)誤差（SRE）、加標(biāo)回收率均不符合GB/T 27404——2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范》的要求，ICP-OES標(biāo)準(zhǔn)加入法、內(nèi)標(biāo)法和ICP-MS法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)粉條的檢測(cè)結(jié)果符合質(zhì)控樣的要求，加標(biāo)回收率分別為94.2%~107.2%，95.7%~104.7%和96.7%~103.6%，均符合GB/T 27404——2008對(duì)于加標(biāo)回收率的要求，且對(duì)每種樣品進(jìn)行5次平行測(cè)定，SRSD分別為4.82%，2.14%和1.54%，相對(duì)偏差小、方法精密度高，說(shuō)明ICP-OES內(nèi)標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)加入法和ICP-MS法均能準(zhǔn)確測(cè)定食品中的鋁。

表3 不同方法間結(jié)果比對(duì)

3 結(jié)論

試驗(yàn)通過(guò)選用不同基質(zhì)的樣品進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定食品中鋁的方法研究，并將測(cè)定結(jié)果與電感耦合等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行比對(duì)分析，對(duì)同一樣品的測(cè)定，ICP-OES外標(biāo)方法其測(cè)定值高于ICPMS的測(cè)定值，為此建立ICP-OES內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入的方法測(cè)定食品中的鋁，并進(jìn)行質(zhì)控樣試驗(yàn)和加標(biāo)回收試驗(yàn)，均滿足實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的要求。這2種方法精密度好、準(zhǔn)確性高，能夠有效解決ICP-OES可能存在的譜線重疊和基體效應(yīng)的影響，是對(duì)電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定食品中鋁的方法的優(yōu)化和改進(jìn)，從而更好地為企業(yè)和監(jiān)管部門提供技術(shù)支持。