ICP-MS冷焰法測(cè)試食品中鈉鉀的研究

◎ 閆守品

（廣西華測(cè)檢測(cè)認(rèn)證有限公司，廣西 南寧 530007）

在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）的應(yīng)用中，ICP作為質(zhì)譜的高溫離子源（8 000～10 000 K），樣品在等離子體炬中進(jìn)行蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過程。離子通過樣品錐接口和離子傳輸系統(tǒng)進(jìn)入高真空的MS部分，MS部分為四極快速掃描質(zhì)譜儀，通過高速順序掃描分離測(cè)定所有離子，掃描元素質(zhì)量數(shù)范圍6～260，并通過高速雙通道分離后的離子進(jìn)行檢測(cè)，濃度線性動(dòng)態(tài)范圍從ng/kg到1 000 mg/kg直接測(cè)定。因此，與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)分析技術(shù)相比，ICP-MS技術(shù)提供了很低的檢出限、最寬的動(dòng)態(tài)線性范圍、干擾少、分析精密度高、分析速度快、可進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定以及可提供精確的同位素信息等分析特性。

ICP-MS測(cè)定食品中各種元素，快速高效，已普遍應(yīng)用。在常規(guī)功率條件下（1 500 W），金屬離子電離完全，多原子離子以及雙電荷離子產(chǎn)率較高，導(dǎo)致鈉和鉀檢出限很高，對(duì)于鈉、鉀元素有明顯質(zhì)譜干擾。基于提高儀器靈敏度、降低基體干擾、降低檢出限、更加準(zhǔn)確測(cè)試食品中鈉和鉀含量的考慮，采用ICP-MS冷焰法分析測(cè)試以及氬氣在線稀釋，減少雙電荷離子產(chǎn)生，規(guī)避多原子離子干擾，同時(shí)降低基質(zhì)影響，達(dá)到準(zhǔn)確檢測(cè)目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

儀器：安捷倫ICP-MS 7800，PE原子吸收900T（配鈉鉀空心陰極燈），CEM微波消解儀。試劑：高純水和GR硝酸。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鈉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）080127，中國(guó)科學(xué)計(jì)量研究院，標(biāo)準(zhǔn)值1 000 μg/mL。鉀標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）081590：北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司，標(biāo)準(zhǔn)值1 000 μg/mL。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10050（大蝦），地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1.2 樣品前處理流程

選取餅干為代表進(jìn)行鈉元素測(cè)試，羅漢果為代表進(jìn)行鉀元素測(cè)試，同時(shí)做加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)；用GBW10050作為質(zhì)控，做標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)確認(rèn)實(shí)驗(yàn)。

稱取樣品0.2～0.5 g，加6 mL硝酸100 ℃預(yù)消解20 min，按照微波消解程序消解至澄清透明。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內(nèi)蓋。150 ℃趕酸30 min，并定容于50 mL容量瓶，搖勻待測(cè)。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

1.3 ICP-MS冷焰測(cè)試儀器條件

ICP-MS冷焰測(cè)試儀器條件見表1。

表1 儀器測(cè)試條件表

在冷焰條件下，射頻功率的降低使得離子信號(hào)強(qiáng)度普遍降低，適量增加稀釋氣進(jìn)行在線稀釋，提高被測(cè)元素靈敏度同時(shí)減少基質(zhì)干擾。

2 結(jié)果與討論

2.1 ICP-MS冷焰檢測(cè)

ICP-MS冷焰條件檢測(cè)鈉和鉀受到的干擾見表2。

表2 干擾情況表

鈉、鉀電離能小于10 eV，屬于易電離元素。在低功率條件下，其電離度仍能達(dá)到離子被檢出的程度。在常規(guī)測(cè)試條件下，霧化器流量一般1 mL/min。減少霧化器流量為0.75 mL/min，增加稀釋氣體為0.25 mL/min，在進(jìn)樣過程中進(jìn)行在線稀釋，在更小氣溶膠粒徑和密度條件下進(jìn)行測(cè)試，提高被測(cè)元素靈敏度[1]，有效降低基體干擾。

2.2 檢出限

冷焰條件下測(cè)試鈉鉀混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，信號(hào)強(qiáng)度見表3，測(cè)試空白11次信號(hào)值見表4。

表3 不同濃度鈉鉀標(biāo)物信號(hào)和線性表

表4 鈉鉀11次空白信號(hào)值表

取樣0.5 g，定容于50 mL容量瓶，則檢出限見表5。

表5 檢出限表

由表3～5可知，冷焰條件下，鈉、鉀濃度在1～10 mg/L范圍內(nèi)，信號(hào)強(qiáng)度與濃度有良好線性關(guān)系；評(píng)估的檢出限也優(yōu)于GB 5009.268-2016第一法規(guī)定的檢出限（Na檢出限1 mg/kg、K檢出限 1 mg/kg）[2]。

2.3 加標(biāo)回收試驗(yàn)

以餅干為基質(zhì)進(jìn)行鈉加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，羅漢果為基質(zhì)做鉀加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)量和回收率見表6。

表6 加標(biāo)回收率表

加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)是常用的制控方式，可以驗(yàn)證樣品前處理過程是否對(duì)樣品測(cè)定產(chǎn)生影響，例如消解是否完全、樣品轉(zhuǎn)移是否損失等；也可以驗(yàn)證測(cè)量過程是否有基體干擾。

由表6可知，ICP-MS冷焰法測(cè)試鈉鉀加標(biāo)回收率在GB 27404-2008規(guī)定的范圍內(nèi)，可以保證結(jié)果準(zhǔn)確度。

2.4 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)確認(rèn)

ICP-MS冷焰測(cè)試國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10050，結(jié)果見表7。

表7 標(biāo)物驗(yàn)證表

由表7可知，GBW1050測(cè)試結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可以保證數(shù)值準(zhǔn)確度。

2.5 儀器比對(duì)實(shí)驗(yàn)

ICP-MS冷焰法和AAS火焰分別測(cè)試餅干中鈉含量和羅漢果中鉀含量，結(jié)果見表8。

圖8 儀器比對(duì)表

由表8可知，ICP-MS冷焰法和AAS火焰法測(cè)試鈉鉀儀器比對(duì)，結(jié)果沒有顯著差異，偏差在允許偏差范圍內(nèi)，可以保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

電感耦合等離子體質(zhì)譜法熱焰測(cè)試食品中鈉、鉀元素時(shí)，多原子離子和雙電荷離子產(chǎn)率較高，高鈉基體也有明顯的基體效應(yīng)干擾，用冷焰法測(cè)試可以有效減少干擾，用氬氣在線稀釋可以減少基體影響。ICP-MS冷焰條件下測(cè)試，可以得到更低檢出限；基質(zhì)驗(yàn)證做加標(biāo)回收，回收率在合理范圍內(nèi)；進(jìn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；同時(shí)做ICP-MS冷焰法和AAS火焰法測(cè)試鈉鉀，做方法比對(duì)實(shí)驗(yàn)，樣品濃度偏差在合理范圍內(nèi)；由此可知ICP-MS冷焰法測(cè)試食品中鈉鉀結(jié)果準(zhǔn)確可靠，方法選擇性好，且操作簡(jiǎn)單效率高，可滿足實(shí)驗(yàn)室日常分析的需求。

[1]劉鵬宇，劉文華，邵光灼.冷焰ICP-MS法測(cè)定高純稀土氧化物中鐵和鈣的研究[J].分析試驗(yàn)室，1999（2）：74-76.

[2]國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局.GB 5009.268-2016食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.