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食品
超级微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定大豆粉中铅、砷、汞、镉含量

      大豆粉是由脱脂大豆制成的豆粉,大豆蛋白质、不饱和脂肪酸含量较高,具有抗衰老、健脑等功效,是一种营养成分较高的食物。其主要加工方式有压榨法和溶剂浸出法两种,在其生长及加工制作过程中容易引入或残留重金属元素,因此对其中重金属含量的检测具有重要意义。

      即将实施的《GB 2762-2022 食品安全国家标准 食品中污染物限量》明确指出:豆类制品中铅含量≤0.3 mg/kg,镉含量≤0.2 mg/kg,汞含量≤0.2 mg/kg。《GB 5009.11 食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》,《GB 5009.12 食品安全国家标准 食品中铅的测定》,《GB 5009.15 食品安全国家标准 食品中镉的测定》,《GB5009.17 食品安全国家标准 食品中总汞及有机汞的测定》分别对食品中砷、铅、镉、汞的测定方法做出了指导性说明,其中镉采用石墨炉原子吸收光谱法;总汞采用原子荧光光谱法及冷原子吸收光谱法;砷、铅的测定可采用电感耦合等离子体质谱法。电感耦合等离子体质谱法具有分析速度快,准确度高,可一次性测定多种元素等优势。

      本文采用EXPEC 790S超级微波消解仪直接对大豆粉完全消解后,用SUPEC 7000型电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)对铅、砷、汞、镉元素含量进行测试,测试实际样品具有较好的平行性和准确性,可以作为大豆粉实际样品分析方法。

关键词:大豆粉;超级微波;电感耦合等离子体质谱法

实验部分

实验仪器

表1 电感耦合等离子体质谱仪和超级微波消解仪

image.png

表2 电感耦合等离子体质谱仪检测参数

仪器参数

设定值

RF功率(W)

1600

雾化气流量(L/min)

1.21

辅助气流量(L/min)

1.00

冷却气流量(L/min)

15.0

碰撞气流量(mL/min)

1.00

冲洗/分析泵速(rpm)

20

采样深度(mm)

2.31

驻留时间(ms)

50

采样锥

镍锥

试剂及标准品

试剂:优级纯硝酸;

纯水:18.25 MΩ·cm去离子水;

标准溶液:镉、砷、铅、汞和金元素标准溶液,ρ = 1000 μg/mL,国家有色金属研究院。

 样品前处理

消解管中加入2 mL超纯水,再准确称取样品1.0 g(精确至0.0001 g)于消解管中,后加入8 mL硝酸,摇匀。将消解管装入消解管架,转移至超级微波平台,预加压4 MPa,按照表1设定程序进行消解,最后用去离子水定容至25 mL,上机测试。同时做空白实验。

表3 超级微波消解程序

升温时间/min

温度/℃

保温时间/min

15

110

10

25

260

25

标准曲线

分别精密量取As,Cd,Pb单元素标准溶液用5%硝酸配制,再单独精密量取Hg单元素标准溶液溶液用5%硝酸配制成的2 mg/L Au溶液配制,后进一步稀释得到表4所示浓度梯度。

表4 标准溶液浓度梯度

溶液编号

元素

标准溶液浓度(μg/L)

1

Hg

0/0.05/0.1/0.25/0.5/1.0/2.0

2

As、Cd、Pb

0/0.1/0.2/0.5/1.0/2.0


标准曲线与检出限

在表3所示的浓度范围内,所有待测元素线性相关系数值均大于0.9997。以全程序样品空白试样连续分析11次所得测定值的3倍标准偏差所对应的样品浓度为方法检出限,各元素方法检出限见表5。

表5 测定元素质量数、相关系数及检出限

元素

质量数

线性相关系数

方法检出限 (μg/kg)

内标元素

As

75

0.9997

0.52

103Rh

Cd

111

0.9998

0.13

103Rh

Hg

202

0.9997

0.48

185Re

Pb

208

1.0000

0.02

185Re

方法精密度测试

制备7份平行样品进行方法精密度测试,未检出元素以加标后含量进行方法精密度测试,各元素精密度测试结果见表6,各元素RSD均小于4.38%,表明该方法精密度良好。


测试序列

测试1

测试2

测试3

测试4

测试5

测试6

测试7

平均值

RSD%

75As

9.73

9.67

9.65

9.83

9.70

9.68

9.82

9.73

0.74

111Cd

13.2

12.6

12.6

11.8

12.2

12.8

12.7

12.6

3.56

202Hg

2.81

3.09

2.91

2.97

3.22

2.96

2.99

2.99

4.38

208Pb

18.2

17.5

18.9

18.2

17.8

18.5

17.8

18.1

2.62

样品加标测试

以实际样品进行样品加标测试,测试结果见表7。实际样品中各元素加标回收率为91.8% ~ 105%,表明样品加标测试具有较好的加标回收率。

表7样品加标回收率测试结果(单位:µg/kg)

测试序列

平均值

加标量

测试总量

加标回收率%

75As

9.73

10.0

20.1

104

111Cd

12.6

10.0

22.8

102

202Hg

2.99

2.00

4.83

91.8

208Pb

18.1

20.0

39.1

105

实际样品测试

实际样品中各元素含量测试结果见表8。

表8 样品测试结果 (单位:µg/kg)

测试序列

样品1

样品2

样品3

75As

9.50

9.73

8.73

111Cd

12.2

12.6

10.2

202Hg

3.09

2.99

2.56

208Pb

25.0

18.1

20.6

结论

      本文通过优化消解方法,实现了一次性对12份1 g大豆粉进行全消解,该消解方法具有称样量大、加酸量少、操作简便等优势,同时采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对大豆粉中铅、砷、汞、镉含量进行测试。从实验结果来看,本文所建立标准曲线的线性系数均大于0.999;实际样品中待测元素的精密度测试RSD均小于4.38%;且实际样品中各待测元素加标回收率为91.8% ~ 105%,样品测试具有较好的稳定性和准确性。以上一系列方法学验证实验表明本文所开发的方法有效可行,可以利用该方法对实际样品进行测定。


附录


仪器配置及试剂相关信息

一、EXPEC 790S型超级微波化学工作站配置详情

配件类型

货号

名称

规格

配置

消解管

P00705-014

18位-TFM消解管

15 mL

消解管盖

P00705-015

18位-独立式

15 mL

消解管架

P00705-008

18位消解管架


内衬桶

P00705-022

消解腔内衬桶-TFM


二、SUPEC 7000型ICP-MS 标准进样系统配置详情

配件类型

货号

名称

规格

配置

雾化器

P00493-016

同心雾化器


雾化室

P00493-017

旋流雾化室


接口

P00493-047

采样锥,镍


截取锥,镍

高灵敏

炬管

P00493-018

石英炬管


中心管

P00493-019

2.5mm 中心管


耗材

泵管

P00493-020

进样管

0.51mm,2卡扣,材质PVC,带扩口

P00493-022

内标管

P00493-023

排废管

1.02mm,2卡扣,材质PVC,带扩口

气体

P01141-XX

氦气

纯度:99.999%

 


 



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