ICP-MS法測定輔助降血糖類保健食品中6種有害的重金屬元素

（西安市食品藥品檢驗所，陜西西安710054）

近年來，隨著人們生活水平的提高，營養成分的攝入不斷增加，高血糖人群日益增多，對健康的追求成為現階段人們的重要目標，為應對市場的需求，從而出現了各種玲瑯滿目的降糖類保健食品；輔助降血糖類保健食品主要含有植物的根類、塊莖類等成分，然而這些根類、塊莖類的植物在種植、灌溉以及加工過程中受土壤、水源和運輸等過程中的影響易受重金屬的污染，造成重金屬超標；部分有害元素在人體內富集到達一定程度時會對人體的新陳代謝和生理功能會產生明顯的傷害作用，從而導致各種疾病[1]的發生，所以有害重金屬元素已經成為現階段社會關注的焦點[2]，因此有害重金屬元素的含量測定已成為輔助降血糖類保健食品質量[3]控制的重要指標之一。鑒于以上情況，準確測定有害重金屬元素的含量對于保障輔助降血糖類保健食品安全性、提高其質量以及維護消費者身體健康[4]有極其重要的意義。

目前GB 16740-2014《食品安全國家標準保健食品》[5]中污染物限量規定了鉛、砷和汞的限量，主要采用國家食品安全標準GB/T 5009系列中的檢測方法，現在報道對重金屬元素的測定主要方法有比色法[6]、原子熒光光譜法[7-8]、原子吸收光譜法[9-11]等。以上方法操作復雜，試劑消耗量大檢測周期長、結果易受干擾，對各種元素燈的能量有很嚴格的要求，各元素燈能量降低時儀器的靈敏度大幅下降，從而影響儀器的靈敏度和數據的準確性。電感耦合等離子體法[12-15]具有靈敏度高可同時快速測定多種元素在食品、藥品等領域已經廣泛應用。因此本文建立了電感耦合等離子體質普法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法測定輔助降血糖類保健食品中6種有害重金屬元素的方法，結果發現該方法可以用于保健食品中有害金屬元素的測定。

1 材料與儀器

1.1 儀器

Nexlon 350X電感耦合等離子體質譜儀：美國Perkin Elmer公司；ETHOS UP微波消解儀：美國MILESTONE公司；VB15電熱板：意大利Labtech公司；BSA124S-CW電子分析天平：賽多利斯科學儀器北京有限公司。

1.2 材料

Cr、Pb、Cd、As、Cu（批號：GNM-M251678-2013）多元素標準溶液、內標溶液Bi（批號：GSB 04-1719-2004）、Sc（批號：GSB 04-1760-2004）、Rh（批號：GSB 04-1746-2004）、In（批號：GSB 04-1731-2004）、Y（批號：GSB 04-1788-2004）、Ge （批號：GSB 04-1728-2004）、Au（批號：GSB 04-1715-2004） 單元素標準溶液：國家有色金屬及電子材料分析測試中心，濃度均為 1000 μg/mL；Hg（批號：GBW 08617）單元素標準溶液，濃度為 1000 μg/mL、紫菜質控樣（批號：GBW 08521）：中國計量科學研究院；豬肝成分分析標準物質（批號：GBW 10051）：地球物理地球化學勘查研究所；KED調諧液（批號：N8145052）、TED調諧液（批號：N8145051）：美國 PerkinElmer Pure Plus公司；硝酸為優級純（批號：K48328756639）：默克股份兩合公司；水為Milli-Q超純水機制備，（電阻率≥18.2 MΩ·cm）。樣品為監督抽檢的不同廠家6批次降糖類保健食品分別為：20150701、20150413、20150823、20150911、20151121、20150219。

2 方法與結果

2.1 ICP-MS工作條件

經優化的ICP-MS參數：RF功率為1200 W，等離子體氣體流量為18 L/min；輔助氣體流量1.2 L/min；霧化氣流速為0.84 L/min；蠕動泵為24 r/mim；液氬0.6 MPa；脈沖電壓900 V；鑒頻器閾值 12；磁電壓200 V；樣品沖洗 35 s；延遲 15 s；調諧模式為 KED；數據采集模式全定量方式；重復次數3次。測定時52Cr、63Cu以Sc作內標物質；75As以Ge作內標物質；111Cb以In作內標物質；202Hg、208Pb以Bi作內標物質進行校正。

2.2 溶液的制備

2.2.1 混合標準儲備溶液

分別精密量取 Cr、Pb、Cd、As、Cu 多元素標準溶液5 mL、Hg單元素標準溶液0.5 mL，用水稀釋制成每1毫升分別含 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg 為 1 μg 的溶液。

2.2.2 混合標準系列溶液

精密量取上述2.2.1的混合儲備溶液適量，用水稀釋制成每 1 毫升中含 Cr 10、20、40、60、80 ng；含 Pb 10、20、40、60、80 ng；含 Cd 1、2、5、10、15 ng；含 As 5、10、15、20、40 ng；含 Cu 20、40、60、80、100 ng；含 Hg 1、2、5、10、15 ng的系列標準溶液。

2.2.3 混合內標系列溶液

精密量取 Rh、Sc、Au、Y、Bi、Ge 和 In 單元素標準溶液適量，用水稀釋制成每1 mL分別含Rh、Sc、Au、Y、Bi、Ge和 In為 100 ng的溶液。

2.2.4 供試品溶液的制備

取批號為20150911的輔助降血糖類保健食品適量，研磨均勻，精密稱取粉末0.5 g置于微波消解罐中，加入硝酸8 mL，混勻并蓋好內蓋和旋緊外裝置，置于微波消解儀內，按表1微波消解儀工作條件進行消解。消解完后，將消解罐置于電熱板上60℃將酸蒸發至約1 mL～2 mL時，用水少量多次洗滌消解罐并將消解液轉移至50 mL聚四氟乙烯材料的容量瓶中，用水定容至刻度，同時做樣品空白。

表1 微波消解儀工作條件Table 1 Working parameters of microwave digestion

2.3 線性關系考察

取適量2.2.2項下混合標準系列溶液，按照2.1項下的儀器工作條件進行分析測定，內標進樣管插入2.2.4項下100 ng/mL的內標溶液中，同時依次將樣品管插入各個混合標準系列溶液中測定，以3次信號值的平均值作為縱坐標Y，對應濃度為（ng/mL）作為橫坐標X，計算線性回歸方程。待測元素回歸方程及相關系數等參數見表2。

表2 分析方法相關參數測定結果Table 2 Results of parameters for performance of the proposed method

2.4 精密度

在 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg 元素的線性范圍內，分別取低、中、高3種不同濃度的混合標準系列溶液，按2.1項下的儀器條件進行測定，每種重復測定6次，記錄測量值，結果Cr的RSD分別為：1.55%、0.35%和0.32%；Pb的RSD分別為：0.59%、0.21%和0.30%；Cd的 RSD分別為：1.35%、0.82%和 0.63%；As的RSD分別為：1.64%、0.83%和0.81%；Cu的RSD分別為：0.25%、0.34%和 0.31%；Hg的 RSD分別為：3.21%、0.22%和0.10%。RSD均在5%之內，表明儀器的精密度良好。

2.5 重復性

取批號為20150911的輔助降血糖類保健食品，按2.2.4項下的供試品溶液制備方法制備，按2.1項下的儀器條件進行測定，重復測定6次，分別計算各元素的含量，結果 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg 的平均含量為：7.28、6.09、0.25、3.55、12.38、0.28 mg/kg，測量值的 RSD分別為2.78%、2.91%、3.21%、1.78%、2.19%、2.36%。表明樣品的重復性良好。

2.6 穩定性

取批號為20150911的輔助降血糖類保健食品，按2.2.4項下的供試品溶液制備方法制備樣品溶液，按2.1 項下的儀器條件進行測定，分別于 1、2、4、8、12、16、20、24 h 進樣測定，記錄測定值。結果 Cr、Pb、Cd、As、Cu和Hg各個元素RSD值分別為2.16%、3.44%、4.39%、4.90%、2.76%和2.83%。結果表明供試品溶液在24 h內穩定性良好。

2.7 加樣回收率

取批號為20150701的輔助降血糖類保健食品，精密稱取0.25 g，平行制備6份樣，置于消解罐內，分別加入2.2.1項下的混合標準儲備溶液1 mL，按2.2.4項下的供試品溶液制備，同時做樣品空白；按2.1項下的儀器條件進行測定，計算各元素加樣回收率和RSD，測定結果見表3。

表3 6種元素的回收率試驗結果（n=6）Table 3 Result of the recovery rate of 6 elements

續表3 6種元素的回收率試驗結果（n=6）Continue table 3 Result of the recovery rate of 6 elements

結果表明各元素的回收率均在80%～120%之間，RSD在5%之內，符合痕量分析的要求。

2.8 方法準確性

本試驗采用紫菜質控樣（批號：GBW 08521）和豬肝成分分析標準物質（批號：GBW 10051）中的相應元素成分作為參考值，對該方法做準確度評價。結果見表4。結果表明測定值與標準值基本一致，方法可靠。

表4 豬肝、紫菜成分分析標準物質參考值與實際測量值（n=6）Table 4 Reference value and actual measurement of standard substance for analysis of pork liver and laver

2.9 檢出限

按2.2.4項下的供試品溶液制備方法制備空白溶液，按2.1項下的儀器條件進行測定，平行測定空白溶液 11 次，計算空白溶液中的 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg的標準偏差s，以3 s/k作為被測元素的檢出限，計算出各個元素的檢出限，結果 Cr、Pb、Cd、As、Cu 和 Hg的檢出限分別為 0.007、0.010、0.004、0.008、0.006、0.001 mg/kg。

2.10 樣品測定

取監督抽檢樣品6批次，每批次樣品平行消解2份，按2.2.4項下的供試品溶液制備方法制備樣品溶液和空白溶液，按2.1項下的儀器條件進行測定，取3次讀數的平均值，從標準曲線上計算出相應各元素的濃度，即得各元素對應的含量，測定結果見表5。

表5 樣品分析結果（n=2）Table 5 Analytical results for samples（n=2）（mg/kg，n=2）

3 結果與討論

3.1 消解方法的選擇

重金屬樣品前處理方法分為濕法消解和干法消解，由于干法消解會造成元素的揮發，影響試驗測定，因此本文采用濕法消解，濕法消解包括壓力罐消解、高壓密閉消解、微波消解等方法。微波消解是一種快速高效、安全的常用樣品前處理方法，整個前處理過程中試劑消耗量少、不影響試驗環境、耗時短等優點，因此本試驗采用微波消解并對消解溶液進行考察，分別采用HNO3，HNO3-HF（9∶1，體積比），HNO3-H2O2（3∶1，體積比），最后發現HNO3消解樣品無殘渣且溶液清澈對實驗測定干擾小，因此選用HNO3作為消解溶液。

3.2 ICP-MS測定的優點

食品安全國家標準中 Cr、Pb、Cd、Cu 采用石墨爐原子吸收光譜法和火焰原子吸收光譜法測定，食品安全國家標準中Hg、As常用原子熒光光譜分析法；而本試驗用ICP-MS法測定輔助降血糖類保健食品中重金屬元素具有簡便、快速、靈敏度高以及多元素同時測定等優點，解決了石墨爐原子吸收光譜法對重金屬元素逐個分析的現狀，大大縮短了試驗時間，提高了試驗效率；試驗過程中加入對應元素的內標物質，補償了基體效應，抗干擾能力強。

3.3 結果的判定

目前食品安全國家標準保健食品GB 16740-2014中規定了：鉛的限量為2.0mg/kg、砷的限量為1.0mg/kg、汞的限量為0.3 mg/kg，5批次輔助降血糖類保健食品Pb、As、Hg均在標準值范圍內，1批次輔助降血糖類保健食品Pb、As、Hg超標準值范圍；可能是由于原料中重金屬超標準值，另外加工生產和運輸過程中存在被污染的風險以及包裝容器和包裝材料存在污染等因素，其次土壤污染也是影響重金屬超標的原因。GB2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》中規定了鉻的限量為0.5 mg/kg、鎘的限量為0.2 mg/kg，但無明確的保健食品分類，按上述限量規定6批次輔助降血糖類保健食品Cr均超標準值，1批次輔助降血糖類保健食品Cd超標準值范圍，因此輔助降血糖類保健食品中的重金屬應該引起重視，將元素鉻和元素鎘納入食品安全國家標準保健食品GB16740-2014的限量規定中，作為其質量控制的一種方法。

3.4 汞的測定分析

本試驗中發現Hg元素與其他的元素的前處理有一定的不同之處，在汞測試分析時，為了防止汞元素還原為單質態的汞，確保汞元素以汞離子的形式存在，通常需加入金單元素標準溶液作為穩定劑，可以防止汞吸附在采樣錐上。供試品消解結束后，進行60℃趕酸后上機測定Hg元素基本未檢出，從而說明趕酸這個實驗步驟已經將Hg元素整個損失了；而未趕酸的供試品消解液，直接將消解液用水定容至50 mL的聚四氟乙烯材料的容量瓶中，再根據供試品中Hg元素的含量將溶液進一步稀釋，通過稀釋將溶液濃度控制在1%～2%以內進行測定，整個試驗過程有效的控制了Hg元素的損失，并且避免了溶液酸度本身對ICP-MS霧化器的影響。

[1] 張璐,姜偉,駱瑜.ICP-MS測定4種藥食同源根莖類藥材中重金屬含量[J].江西中醫藥,2017,48(10):73-74

[2]張祥.ICP-MS半定量法快速檢測食品中微量重金屬的方法研究[J].安徽農業科學,2016,44(5):107-108

[3] 劉開慶,張曉南,曹紅云,等.采用ICP-MS同時測定十七種酒中8種重金屬元素的含量[J].廣州化工,2016,44(20):93-95

[4] 馬興,高健會,肖亞兵,等.微波消解-ICP-MS同時測定酒類樣品中11種元素[J].食品研究與開發,2016,37(18):155-157

[5]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.GB16740-2014食品安全國家標準保健食品[S].北京:中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會,2014:1-2

[6] 謝婷婷,戚愛棣,楊美華.有害殘留物快速檢測技術研究進展[J].中國衛生檢驗雜志,2010,20(4):936-938

[7] 鄒亮,周濃,楊穎,等.不同產地滇重樓中重金屬含量的濕法消解-原子熒光光度法測定[J].時珍國醫國藥,2010,21(4):1014-1015

[8] 張瑜,談獻和,蔣國斌,等.原子熒光法測定中藥白花蛇舌草中重金屬的含量[J].南京中醫藥大學學報,2007,23(6):382-384

[9] 徐向彩,李家忠,姜曉路,等.原子吸收光譜法測定重金屬鉻的含量[J].光譜實驗室,2011,28(6):2957-2960

[10]王北洪,馬智宏,付偉利.密封高壓消解罐消解-原子吸收光譜法測定土壤重金屬[J].農業工程學報,2008,24(s2):255-259

[11]王兆丹,曲留柱,韓林,等.微波消解-火焰原子吸收光譜法測定三峽庫區鯉魚中4種重金屬元素[J].食品與發酵工業,2017,43(6):250-254

[12]吳一兵,蘇建.ICP-MS法測定減肥茶中鉛、汞、鎘、砷、銅重金屬元素[J].北方藥學,2013,10(4):1-2

[13]張喜琦,王駿,陳曉媛.等離子體質譜法測定高鈉食品中微量鉛的應用研究[J].中國調味品,2013,38(7):93-95

[14]張喜琦,董瑞,陳曉媛.等離子體質譜法同時測定保健食品中多種重金屬元素殘留[J].藥學研究,2015,34(2):84-86

[15]李金英,石磊,魯盛會,等.電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)及其聯用技術研究進展[J].中國無機分析化學,2012,2(2):1-5