李夢潔

(上海德諾產(chǎn)品檢測有限公司，上海 200436)

有研究[1]證實，6～24個月是嬰幼兒生長發(fā)育的關鍵時期，各類微量營養(yǎng)素的攝入不足會影響其以后的生長發(fā)育。而嬰幼兒食物中的營養(yǎng)素不應只源于母乳，世衛(wèi)組織建議，6個月以上嬰兒通過添加輔食補充足夠關鍵營養(yǎng)素，滿足兒童成長的營養(yǎng)需求，并應采取措施以便將病原體污染風險降至最低[2]。嬰幼兒罐裝輔食產(chǎn)品適合6月齡以上嬰幼兒食用，易于常溫保存[3]。成品罐裝輔食在西方國家早已廣泛應用，近年來越來越多的中國父母開始選擇食用方便、配方營養(yǎng)的嬰幼兒成品罐裝輔食。罐裝輔食泥營養(yǎng)豐富，一般含有人體必須的宏量元素，如鉀、鈉、鈣、磷，也有人體必須的微量元素，如鎂、鐵、銅、錳、鋅等。同時，也要關注輔食泥中的有害元素，如鋁、鉻、鎳、砷、鎘、汞、鉛等[4-5]。嬰幼兒是人體成長發(fā)育的最初階段，而各類元素的過量或缺乏與該階段許多疾病的產(chǎn)生有關[6]，因此建立一種能夠快速準確測定嬰幼兒罐裝輔食中各種元素含量的方法十分重要。

元素分析的前處理方法普遍采用干法灰化消解、濕法消解、壓力罐消解、微波消解4種。其中，樣品中易揮發(fā)元素如As、Hg等用干法消解時易引入負誤差；濕法消解耗酸量大，耗時長，檢測痕量元素時易引入較大的試劑空白[7]。高壓罐消解法和微波消解法均屬于密閉高壓體系，能充分避免環(huán)境污染及試劑本底的影響，較前兩種方法而言具備較高的準確度和回收率。而微波消解的耗酸量更低，污染少，速度快，易于控制[8]。綜上考慮，試驗采用微波消解作為前處理方法。以往多采用石墨爐或火焰原子吸收光譜法[9]，逐個測定元素，步驟比較繁瑣且耗時長，檢出限也不理想，近年來多采用ICP-OES或ICP-MS進行多元素同時測定[10]。通過分析比較，試驗擬建立一種基于ICP-OES和ICP-MS共同檢測嬰幼兒罐裝輔食中16種元素(鉀、鈉、鈣、磷、鎂、鐵、銅、錳、鋅、鋁、鉻、鎳、砷、鎘、汞、鉛)的方法，以期為今后監(jiān)測嬰幼兒罐裝輔食的營養(yǎng)成分和罐裝輔食生產(chǎn)中的質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

電子分析天平：Sartorius BS-224S型，德國賽多利斯(上海)貿(mào)易有限公司；

微波消解系統(tǒng)：CEM Mars 6型，美國CEM公司；

超純水制備裝置：Milli-Q型，美國密理博公司；

全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)：iCAP 7200型，賽默飛世爾科技(中國)有限公司；

電感耦合等離子體發(fā)射質(zhì)譜儀(ICP-MS)：7800型，安捷倫科技(中國)有限公司。

1.1.2 試劑

K、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、P、Na、Zn元素標準儲備液溶液：濃度均為1 000 mg/L，美國O2si公司；

Al、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb元素標準儲備液溶液：濃度均為1 000 mg/L，美國O2si公司；

In、Bi、Sc、Ge內(nèi)標溶液：100 μg/L，美國安捷倫科技公司；

濃硝酸：MOS級，默克化工技術(上海)有限公司；

超純水：電阻率≥18.2 MΩ·cm，實驗室自制。

1.2 試驗方法

1.2.1 標準溶液的配制

(1) ICP-OES標準使用液：吸取不同體積的元素(K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Cu、Mn、Zn)標準儲備液溶液，用2%硝酸溶液配成標準系列工作溶液(濃度范圍為0.01～50.00 mg/L)，作為ICP-OES的標準使用溶液。

(2) ICP-MS標準使用液：吸取不同體積的元素(Al、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb)標準儲備溶液，用2%硝酸溶液配成標準系列工作溶液(濃度范圍為0.01～200.00 μg/L)，作為ICP-MS的標準使用溶液。內(nèi)標元素In、Bi、Sc、Ge的濃度為1.0 μg/L。

1.2.2 樣品的消解與處理 稱取0.500 0 g輔食泥置于微波消解內(nèi)罐中，加入5 mL HNO3，蓋上內(nèi)蓋和外蓋，設定微波消解儀參數(shù)后進行消解。待樣品消解完全并冷卻后，開蓋釋壓，并于電熱板上趕酸至無黃煙，再將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，合并洗液，用水定容至刻度，定容、搖勻，最后用微孔濾膜過濾，供ICP-OES和ICP-MS測定(ICP-OES法測定K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Cu、Mn、Zn 9種元素；ICP-MS法測定Al、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb 6種元素)。同做樣品空白。微波消解儀參數(shù)：功率800 W，控制溫度180 ℃，升溫時間20 min，恒溫時間20 min。

1.2.3 儀器工作條件優(yōu)化

(1) ICP-OES：儀器使用前用將霧化器、矩管、透鏡等清洗干凈，使用1.0 mg/L的混合標液對射頻功率、霧化氣流量、輔助氣流量和蠕動泵轉(zhuǎn)速等參數(shù)進行單因素試驗優(yōu)化。射頻功率的優(yōu)化：固定霧化氣流量0.5 L/min，輔助氣流量0.5 L/min，觀測高度12 mm，射頻功率選擇900，1 000，1 150，1 200 W；霧化氣流量的優(yōu)化：固定射頻功率1 150 W，輔助氣流量0.5 L/min，觀測高度12 mm，霧化氣流量選擇0.3，0.4，0.5，0.6 L/min；輔助氣流量的優(yōu)化：固定射頻功率1 150 W，霧化氣流量0.5 L/min，觀測高度12 mm，輔助氣流量選擇0.3，0.4，0.5，0.6 L/min；觀測高度的優(yōu)化：固定射頻功率1 150 W，霧化氣流量0.5 L/min，輔助氣流量0.5 L/min，觀測高度選擇10，11，12，13 mm。

(2) ICP-MS：對ICP-MS進行自動調(diào)諧之后，使用10.0 μg/L的混合標液對射頻功率、霧化氣流量、輔助氣流量等參數(shù)進行單因素試驗優(yōu)化。射頻功率的優(yōu)化：固定霧化氣流量0.8 L/min，輔助氣流量0.4 L/min，射頻功率選擇1 300，1 400，1 500，1 600 W；霧化氣流量的優(yōu)化：固定射頻功率1 500 W，輔助氣流量0.4 L/min，霧化氣流量選擇0.6，0.7，0.8，0.9 L/min；輔助氣流量的優(yōu)化：固定射頻功率1 500 W，霧化氣流量0.8 L/min，輔助氣流量選擇0.3，0.4，0.5，0.6 L/min。

通過對不同水平條件下所得結果的譜線強度，光譜背景、信號穩(wěn)定性等評價指標的考察，最后選擇儀器工作條件見表1。

表1 ICP-OES和ICP-MS操作條件

1.2.4 譜線及同位素的選擇 每種金屬元素都有多條不同的特征發(fā)射波長，根據(jù)儀器推薦的第一靈敏線，參考其他分析線的強度，選擇強度適中、峰形、背景影響小、噪音低、干擾元素少的譜線[11]。ICP-MS法測定輔食泥中Al、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb元素的含量時，用碰撞池的He模式并且根據(jù)各待測元素的質(zhì)量數(shù)、相對豐度及多原子離子干擾情況選擇合適的同位素，以避免多原子離子的干擾。

1.2.5 元素含量計算 以濃度為橫坐標，信號響應值(CPS)為縱坐標，繪得標準曲線。用與繪制標準曲線時相同的儀器條件，測定空白與樣品溶液中各元素的強度，按照線性方程求出相應質(zhì)量濃度，再由式(1)、(2)計算樣品中元素含量。樣品均稱取0.50 g左右，微波消解后定容至25 mL容量瓶中。

(1) K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Cu、Mn、Zn元素含量：

(1)

式中：

X——樣品中的元素含量，mg/kg；

C——上機時樣品溶液中元素的濃度，mg/L；

C0——上機時空白溶液中元素的濃度，mg/L；

V——定容體積，25 mL；

m——樣品稱樣量，g。

(2) Al、Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb元素含量：

(2)

式中：

X——樣品中的元素含量，mg/kg；

C——上機時樣品溶液中元素的濃度，μg/L；

C0——上機時空白溶液中元素的濃度，μg/L；

V——定容體積，25 mL；

m——樣品稱樣量，g。

2 結果與討論

2.1 方法的線性參數(shù)及檢出限

根據(jù)上述優(yōu)化的儀器條件以及初測時各元素含量，以質(zhì)量濃度為橫坐標，信號強度為縱坐標，繪制16種元素的標準曲線(見表2)。多種元素的標準曲線均具有良好的線性關系，相關系數(shù)均在0.999 7以上，可以滿足嬰幼兒罐裝輔食泥中多種微量元素的檢測需求。

表2 16種元素的標準曲線方程、線性范圍和相關系數(shù)

移取2.0 mL濃硝酸至裝有適量超純水的100 mL容量瓶中，定容，制備2%硝酸空白溶液。在儀器正常工作狀態(tài)下，連續(xù)20次測定空白溶液，以響應值標準偏差3倍對應的濃度為檢測限，結果見表3。

表3 16種元素的檢出限和定量限

2.2 方法精密度

2.2.1 重現(xiàn)性試驗 為測試方法的重現(xiàn)性，選取魚泥和果蔬泥各1份，微波消解處理后，分別用試驗優(yōu)化方法與國標法(GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》)同時完成8次平行測定，結果見表4。由表4可知，對于魚泥樣品，試驗優(yōu)化方法的重現(xiàn)性RSD為1.8%～8.9%，國標法為1.5%～7.2%；對于果蔬泥樣品，試驗優(yōu)化方法的重現(xiàn)性RSD為1.8%～7.1%，國標法為2.5%～5.9%，兩法的RSD均在10%以內(nèi)。說明試驗優(yōu)化方法的重現(xiàn)性與國標相差不大，具有較好的精密度，但試驗優(yōu)化方法的檢出限低于國標，測量范圍更大，所以能更加靈敏地檢測到泥狀罐裝輔食中的有害元素。

表4 樣品重現(xiàn)性測定結果?

2.2.2 加標回收試驗 從測定過的20份輔食泥樣品中，取三文魚泥和混合蔬菜泥各1 份，做加標回收試驗，準確稱取0.50 g樣品，向樣品中分別加入各元素標準中間液，同試驗處理后測定加標回收，結果見表5、6。各種元素回收率為88.5%～106.0%，取3次回收試驗的相對標準偏差(RSD)為方法精密度，范圍為1.46%～8.18%，說明該方法準確、可靠、結果滿意。

表5 三文魚泥加標回收試驗結果

表6 蔬菜泥加標回收試驗結果

2.3 譜線選擇

以K為例，從儀器推薦的主要發(fā)射譜線中選取響應最高的3條譜線766.490，769.896，404.414 nm，其中：766.490 nm 譜線的響應值最高，峰形較好且沒有明顯的干擾，線性關系良好，基線噪音低；769.896 nm譜線響應值次之，但基線噪音較高；404.414 nm譜線相應值較低，峰形雜亂且干擾嚴重。因此，選用766.490 nm作為K的優(yōu)化分析譜線，用同樣方法確定ICP-OES測定的其他8種元素的最佳分析譜線。K、Na、Ca、Mg、P、Fe、Cu、Mn、Zn 9種元素譜圖見圖1。

圖1 ICP-OES測定各元素最優(yōu)化分析譜線圖譜

ICP-MS測定選擇計數(shù)的同位素分別為：27Al，53Cr，60Ni，75As、111Cd，202Hg和208Pb。同時通過選用內(nèi)標法用于補償樣品基體效應和信號漂移，以改善待測元素的準確性和穩(wěn)定性，加入混合內(nèi)標元素In、Bi、Sc、Ge：以In(115)為內(nèi)標校對Cd元素，以Bi(209)為內(nèi)標校對Hg、Pb元素，以Sc(45)為內(nèi)標校對Al、Cr元素，以Ge(72)為內(nèi)標校對Ni、As元素。

2.4 實際樣品應用

從上海市商超銷售的輔食泥中，隨機選購不同品牌不同批次(包括禧貝、嘉寶、亨氏、小皮、美林)的10份魚泥和10份果蔬泥制品。按照優(yōu)化后的試驗條件進行測試并計算結果，每份樣品做3平行取其平均值，所測20份樣品中16種元素的結果范圍見表7。

由表7可知，嬰幼兒罐裝輔食泥中確實含有豐富的有益宏量和微量元素，其中，魚泥中的鎂、磷、鐵、鋅等營養(yǎng)元素的含量遠遠高于蔬菜泥，說明魚泥的營養(yǎng)更為豐富，營養(yǎng)密度高，是嬰幼兒生長發(fā)育不可缺少的輔食泥。與此同時，ICP-MS法也檢測出了輔食泥中多種對人體有害的元素，如鋁、鉻、鎳、砷、汞、鉛等。其中需要引起注意的是，果蔬泥中砷和汞均未檢出，而魚泥中的砷和汞的含量略高。有報道指出，砷化合物各形態(tài)的毒性差異較大，尤以Ⅰ類致癌物無機砷毒性為最，長時間攝入微量無機砷可致癌[12]；汞的易毒性較大且易在體內(nèi)蓄積，影響嬰幼兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育[13]。中國食品中污染物限量標準(GB 10770—2010)規(guī)定嬰幼兒罐裝輔助食品總汞限量值為0.02 mg/kg，無機砷限量值為0.30 mg/kg。試驗檢測的20批次樣品總汞含量均小于0.02 mg/kg，而總砷含量為0.030～0.390 mg/kg，有必要用其他檢測方法分析其中各形態(tài)汞、砷的含量。

3 結論

試驗選擇有代表性的魚泥和蔬菜泥作為研究對象，通過微波消解處理，探究了ICP-OES/ICP-MS法測定嬰幼兒罐裝輔食泥中16種元素含量的方法。在試驗優(yōu)化條件下，測得16種元素的檢出限均低于食品中多元素測定的國標方法(GB 5009.268—2016)，方法精密度和重現(xiàn)性符合GB/T 27404—2008《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范》之要求，因此該方法較國標法更為靈敏，測量范圍更大。試驗證明，建立的方法具有分析效率高，檢出限低以及多元素同時分析等優(yōu)點，適用于大批量樣品的檢驗。對市售樣品分析時發(fā)現(xiàn)魚泥中的汞和砷含量較蔬菜泥高，可能與海洋生物對某些元素的富集作用有關[14]，需要引起有關部門注意。在今后工作中，可以采取增加檢驗批次的方法，增加數(shù)據(jù)的采集量，并且利用其他儀器檢測方法分析砷、汞的形態(tài)，有效篩查并監(jiān)管嬰幼兒罐裝輔食泥中的甲基汞、無機砷等風險元素項目。