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电感耦合等离子体质谱法测定食品中的锡

更新时间:2009-03-28

食品安全是当前重大的民生问题,而现阶段我国食品安全基础薄弱,总体素质不高,生产经营缺少规范化管理,食品安全事件频频发生,制约食品安全的瓶颈问题亟待解决[1]。随着生活水平的不断提高,人民群众对食品安全的关注日益增强,全面提高食品安全保障水平已成为我国经济社会发展中一项重大而紧迫的任务[2]。锡是人体必需的一种微量元素[3],但如果食入或者吸入过多,会出现头晕、腹泻、恶心、胸闷、呼吸急促、口干等不良症状,并且导致血清中钙含量降低,严重时还可能引发肠胃炎。锡等重金属会通过各种途径污染食物,沿食物链进入人体后,给人体健康带来严重危害。因此食品中锡的测定对于食品安全具有重要意义。

食品中锡的测定现有国家标准GB 5009.16–2014中只有两种方法:氢化物原子荧光光谱法和苯芴酮比色法[4]。这两种方法样品前处理过程比较繁琐,消耗大量化学试剂,造成环境污染,同时分析速度慢,准确度低。微波消解–电感耦合等离子体质谱法(ICP–MS)比国标方法灵敏度高,操作简单,分析速度快,对测定结果的干扰少,线性范围较宽,目前已成为分析微量和痕量重金属元素的先进技术。该技术操作简便[5–6],尤其在多元素同时测定方面具有显著优势。笔者参照GB/5750.6–2006 《生活饮用水标准检验方法金属指标》[7]及2017年国家食品污染物和有害因素风险监测工作手册,采用电感耦合等离子体质谱法测定食品中的锡。由于食品成分比较复杂,用原子吸收法测定仪器背景值较高,而电感耦合等离子质谱仪可以避免这种情况,特别是内标法的应用,能进一步缩小标准系列与样品溶液的基质差异造成的检测误差。该方法样品前处理简单,可以直接分析液态食品,与其它配件相结合,还可以检测固态及气态样品。

式中:即为膨胀力对应的等效水重度,kN/m3;Pe为膨胀力,kPa;h即为膨胀力作用高度或裂隙水的深度,m。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪:Aurora M90型,美国布鲁克公司;

微波消解炉:QWAVE2000型,北京吉天仪器有限公司;

电子天平:ML203E/02型,梅特勒–托利多仪器(上海)有限公司;

会议期间,现代农业产业技术体系生猪创新团队废弃物与资源化利用岗位专家王占武、华裕有机肥公司总经理李明、河北工程大学农学院教授宋金祥、省农科院农业机械化研究所畜禽废弃物资源化项目技术负责人袁兴茂、中机华丰 (北京)科技有限公司总经理张华强等分别作了题为 《养殖废弃物循环利用模式及关键技术》、《华裕公司养殖废弃物资源化利用工作汇报》、《养殖场有害气体(臭气)检测与控制》、《养殖场粪污快递发酵工艺与装备研究》、《畜禽粪污肥料化利用及其关键技术》等的精彩报告。

分别采用电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)法和国标方法(GB 5009.16–2014 第一法)对同一样品进行测定,结果见表4。由表4可知,本方法与国标法相比,测定结果的相对偏差小于3%。

金属锡标准溶液:500 mg/L,编号为GSB G62042–90,国家钢铁材料测试中心;

生物成分分析标准物质(猪肝):编号为GBW 10051(GSB–29),中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;

得益于科学大洋钻探,我们知道了在6 600万年前的一次小行星撞击事件中,所有的非鸟类恐龙均未能幸免于难;之后,火山口边缘形成了新的生命。在接下来的3万年,一个完整的生态系统蓬勃发展。在陨石撞击过程中,一些深海生物存活了下来。

硝酸:500 mL/瓶,德国默克公司;

内标液:5%HNO3溶液 (其中 6Li,Sc,Y,In,Tb,Bi的含量均为 100 µg/mL),美国 Bruker 公司;

调谐液:200 mL/瓶,批号为 11G100,美国Bruker公司;

调谐液:5% HNO3溶液 (其中 Be,Mg,Co,In,Ba,Pb,Th,Ce,Tl的含量均为 10 µg/mL),美国Bruker 公司;

实验用水为超纯水(由纯水仪制备)。

1.2 实验原理

ICP作为质谱的高温离子源(7 000 K),样品在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等。离子通过样品锥接口和离子传输系统进入高真空的MS部分,MS部分为四极快速扫描质谱仪,通过高速顺序扫描分离测定所有离子,扫描元素质量数范围从6到260,并通过高速双通道分离后的离子进行检测[8–9]

一直到高一结束,陆浩宇都对我不温不火。他很客气,对我从不亲近。以旁观者看,他对我的同桌温宜倒还算热情一些。我很气恼,却无计可施,感到无能为力的彷徨。

1.3 仪器工作条件

电感耦合等离子体质谱法检测样品时存在很多干扰,可分为非质谱干扰和质谱干扰,而如何科学有效去除这些干扰是实验的关键。非质谱干扰主要来自于系统残留和基体效应,内标法可以有效消除基体效应,故选择115In作为内标;质谱干扰主要来自同量异位素、多原子离子以及双电荷离子的干扰,应尽量选择丰度最大、与已知分子和其它同位素重叠最小的同位素进行测定,故选择120Sn为分析目标。同时选择干扰方程[120Sn]=[120Sn]–0.014 29 [125Te]进行校正[12]

 

表1 ICP–MS工作条件

  

参数 设定值 参数 设定值等离子体气流量/(L·min–1) 16.5 一号提取镜头–1辅助气流量/(L·min–1) 1.65 二号提取镜头–186鞘气体流量/(L·min–1) 0.2 三号提取镜头–210喷雾气流/(L·min–1) 1 左镜镜头 53采样深度/mm 6.5 右镜镜头 28功率/kW 1.4 中心镜头 31泵油率/(r·min–1) 4 角透镜–203稳定延迟/s 20 边缘偏压–3挡热气体源 He CRI挡热气体流量/(mL·min–1) 110

1.4 样品消解条件

进行仪器调谐,使仪器各项指标如仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等均达到要求。

4)人文古迹受损。部分森林古道沿途存在一些具有景观效果的古桥、古石碑、古路廊、古村落等人文古迹,但受到不同程度的人为破坏,有些古迹上的文字由于年限较长无法辨认。更有部分古村落正在进行拆迁工作。森林古道周边资源没有得到应有的保护与修复,使得森林古道的历史人文价值正逐渐消失。

实验采用QWAVE2000微波消解炉,Step1:功率水平2,保持5 min;Step2:功率水平3,保持5 min ;Step3 :功率水平 4,保持 5 min[11]

1.5 标准溶液配制

吸取金属锡标准溶液200 μL,置于100 mL塑料容量瓶(A级)中,用1%的硝酸溶液定容至标线,制得标准使用溶液,记为标准溶液Ⅰ。分别吸取标准溶液Ⅰ 0,100,500,1 000,2 500,5 000 μL,置于100 mL塑料容量瓶(A级)中,并用1%的硝酸溶液定容到标线,得到质量浓度分别为 0,1,5,10,25,50 μg/L的系列标准工作溶液。

1.6 样品处理

称取固体干样0.2~0.5 g,置于微波消解罐中,先加少量纯水将其溶解,再加入8 mL硝酸,加盖放置大约1 h,将罐盖旋紧,按照微波消解仪的标准操作步骤进行消解。冷却后取出,缓慢打开罐盖排气,将消解罐放在控温电热板上赶酸,然后超声脱气2~5 min以后,把消化液直接转移至25 min的容量瓶内,使用少量的纯水分3次洗涤整个内罐和罐盖,合并洗涤液定容至标线,混匀备用。

2 结果与讨论

2.1 样品消解体系

硝酸具有很好的氧化能力和溶解能力,同时是电感耦合等离子体质谱法检测样品的推荐溶液介质,也是微波消解过程中相对安全的一种酸,故本法选择以纯硝酸消解样品。加酸前,先加少量纯水并摇匀,尤其是粉末状样品,如果直接加酸会使表层样品迅速与硝酸反应结团,形成表面包裹,使内层样品无法与硝酸充分接触,导致消解不彻底,甚至堵塞卸压孔造成安全隐患。若样品较难消解,可以加酸后放置过夜,这样消解效果更好。由于消解样品时加入硝酸量比较大,经过微波消解后会产生大量二氧化氮气体,所以电热板赶酸尤为重要。将电热板温度控制在100℃为宜,温度太低,时间过长;温度太高,容易干涸。

在小班化的课堂中,教师授课不再是传统的“独角戏”。因班级人数较少,教师可以有针对性地因材施教,更好地根据每位学生的个性特点开展辅导、提问、点评等活动,切实做到因材施教。

2.2 干扰校正试验

分析类型:定量;扫描方式:跳峰;每峰点数:1;一次性读数的重复扫描数:20;样品读数:3;由于元素锡在“非CRI 模式”下存在干扰,故选择“CRI模式”,仪器条件列于表1[10]

2.3 工作曲线与检出限

采用电感耦合等离子体质谱法测定食品中锡,检出限低,干扰少,线性范围宽,检测结果的精密度、准确度较高,满足食品检测要求。

对样品空白连续测定10次,以3倍测定值的标准偏差除以灵敏度计算检出限,得方法的检出限为 0.018 mg/kg。

2.4 精密度试验

分别吸取标准溶液Ⅰ 125,625,1 250 μL,置于消解罐中,以纯水代替样品,消解后定容至25 mL,每种浓度配制6个平行样。在1.3仪器工作条件下,测定高、中、低3种浓度级别的样品溶液(编号分别为 1#,2#,3#),结果见表 2。由表 2 可知,高、中、低浓度标准溶液测定结果的相对标准偏差分别为1.71%,2.42%,2.74%,说明方法的精密度良好。

 

表2 精密度试验结果

  

标准溶液编号测定值/(mg·kg–1)平均值/(mg·kg–1)RSD/%1 1.044,1.086,1.098,1.104,1.049,1.115 1.083 2.74 2 4.977,5.289,5.255 5.089,5.295,5.275 5.197 2.42 3 9.879,10.078,10.119,10.373,10.294,10.119 10.144 1.71

2.5 加标回收试验

称取已知浓度的湖南大米6份,分别加入260 μL标准溶液Ⅰ至消解罐中,按1.6方法处理后,在1.3 仪器工作条件下进行测定[17–18],计算加标回收率,结果见表3。由表3可知,大米样品加标回收率为98.5%~100.4%,平均加标回收率为99.5%。

夏娃受蛇的诱惑吃了禁果,之后,知道自己赤身裸体,不好意思了,见上帝来都藏起来,上帝便发现他们吃了禁果。如果赤身裸体是上帝造物我们时候的样子,也是每个人从母体来到世界时的样子,穿衣服怎么就是有了原罪呢?那我们大家都裸体原罪不就消除了吗?可那些牧师又何必把自己裹得那么严实,认为裸体会诲淫诲盗的呢?天气凉的时候我们还是要穿衣服保暖以保命的;夏天的时候不是有很多人在外面晒咸鱼吗?脱了原罪却被人诟病。真正的原罪在上帝:

 

表3 加标回收试验结果

  

本底值/μg平均回收率/%0.0019 0.26 0.2628 100.4加标量/μg测得量/μg回收率/%0.0019 0.26 0.2618 100.0 0.0018 0.26 0.2584 98.7 0.0019 0.26 0.2580 98.5 0.0018 0.26 0.2616 99.9 0.0019 0.26 0.2613 99.8 99.5

2.6 与国标方法检测结果比对

纯水仪:法国密理博公司;

 

表4 ICP–MS法与国标法检测结果比对

  

样品名称 锡含量测定值/(mg·kg–1) 相对偏差/%ICP–MS法 国标方法橘子罐头黄桃罐头菠萝罐头3.5 4.3 5.6 3.4 4.2 5.5 2.9 2.4 1.8

2.7 方法注意事项

电感耦合等离子体质谱法在操作中需要注意以下问题:

(2)基体效应。食品种类繁多,基质复杂,ICP–MS需采用碰撞/反应、动能歧视(KED)等技术来消除多原子、分子离子的干扰。优化仪器调节参数时,在灵敏度符合检测要求的同时,氧化物指标尽可能低,低氧化性可以减少基体干扰及样品锥上盐堆积现象,以保证数据的稳定性及准确性。

(1)样品制备。样品需粉碎均匀,取样量尽可能少,在0.2~1.0 g之间,硝酸试剂不宜过多;消解试样时应控制总盐度(总溶解性固体总量)为0.1%以下,可依据在线内标元素响应值变化来判断消解液中盐含量或酸含量是否过高,若分析样品时在线内标元素计数值比分析系列标准工作溶液时低20%,说明溶液含酸或含盐量过高,建议采用稀释消解液的方法来降低基体干扰。

建立、健全新档案管理制度,在完善档案管理体系基础上,使妇幼保健档案管理工作更加规范化、专业化、制度化。在档案管理制度中需要明确档案管理人员职责和工作内容的划分,档案交接过程中需要使档案真实性和完整性得到保证。档案管理人员在档案记录中按照规范书写记录,制定统一的档案编号,使档案质量和规范性得到保证,为之后的使用、保存和管理提供方便。

3 结语

在1.3仪器工作条件下,对1.5中的系列标准工作溶液进行测定,以待测元素的质量浓度(X )为横坐标,以电子计数(Y ) 为纵坐标进行线性回归,得线回归方程为Y=87 380X–7 838,线性相关系数为0.999 8,线性范围为0~50 μg/L,满足质谱法技术要求 [13–16]

这类信息具有双重作用。一方面它为医生提供了病人来源和病人必需返回的家庭的情况,因此这通常有助于改善预后,提供了返家后治疗的大致情况,或是记录了病人返家后应有的生活方式。另一方面,当病人仍在病房之中,而且通常是在问题尚未恶化之前,这类信息也给社会工作者提供了发现病人现存的特殊社会问题,或是医疗性—社会性问题的机会。

参考文献

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缪英,朱建丰,封蓉芳
《化学分析计量》 2018年第02期
《化学分析计量》2018年第02期文献

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