王 曉，常晨陽，邵 麗，倫才智

（1.中華人民共和國棗莊海關(guān)，山東 棗莊 277000；2.中華人民共和國聊城海關(guān)，山東 聊城 252000；3.中華人民共和國臨沂海關(guān)，山東 臨沂 276034）

動(dòng)物肌肉組織中含有大量的鈉、鉀、磷、硫、氯等常量元素，豐富的鐵、銅、錳、鋅、鈷等微量元素，是居民膳食多種礦物質(zhì)的主要來源［1］。逯曉娣等［2］預(yù)測(cè)指出，2030 年城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民的畜肉平均攝入量與2018 年相比呈上升趨勢(shì)，且高于膳食指南推薦量。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量重金屬廢棄物排入環(huán)境中，通過食物鏈的累積效應(yīng)，重金屬殘留成為影響畜禽肉產(chǎn)品安全性的主要因素之一，進(jìn)而間接地對(duì)人體造成巨大危害［3，4］。為提高產(chǎn)品安全性，降低外源污染對(duì)消費(fèi)者身體的損害，已有多個(gè)國家和組織制定了相關(guān)產(chǎn)品重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)［5］，其中畜禽產(chǎn)品也不例外。

在重金屬前處理方法中，微波消解法［6-9］使用最為廣泛，但其前處理效率不高。全自動(dòng)石墨消解［10-15］采用石墨加熱體，具有加熱速度均一、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，操作上更加便捷、智能化，操作效率也更高，一次可處理上百個(gè)樣品，時(shí)間只有微波消解法的1/3，同時(shí)操作安全性更高。楊春花等［16］建立了石墨消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法，快速分析了海帶中13 種無機(jī)元素，并且評(píng)價(jià)該方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、可靠。李文廷等［17］建立了石墨消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定方便面調(diào)味料中10 種金屬元素的方法，發(fā)現(xiàn)該方法具有操作便捷、檢出限低、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。

本研究比較了石墨消解和微波消解2 種方法，通過優(yōu)化石墨消解條件，結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）［18-20］建立了一種快速分析動(dòng)物肌肉組織中10 種元素的方法，旨在為檢測(cè)常見畜禽肉中元素的含量方法提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也有助于消費(fèi)者選擇安全的畜禽肉以供食用和合理膳食。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL），鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司；Li、Y、Tl、Ce、Co 調(diào)諧液（10 mg/L），Sc、Ge、In、Bi 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L），美國安捷倫科技公司；65%HNO3（優(yōu)級(jí)純），德國默克股份有限公司；HClO4（優(yōu)級(jí)純）、30%H2O2（優(yōu)級(jí)純）、H2SO4（優(yōu)級(jí)純），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)芹菜（GBW10048）、大蝦（GBW 10050），武漢睿辰標(biāo)物科技有限公司；新鮮豬肉、牛肉、兔肉、雞肉、鴨肉，市場(chǎng)采購。

1.2 主要儀器

7700X 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國安捷倫科技公司；Milli-Q Advantage A10 型超純水儀，美國密理博公司；DTI-60TΠ 型全自動(dòng)石墨消解儀，湖北鼎泰高科有限公司；XS603S 型電子分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；ETHOS A 型微波消解系統(tǒng)，意大利邁爾斯通公司；VB24 Plus 型趕酸系統(tǒng)，北京萊伯泰科有限公司；GM200 型研磨機(jī)，德國萊馳公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理 去除新鮮肉中的皮、骨、脂肪、血水等，取可食部分研磨機(jī)中粉粹、均質(zhì)，放入樣品袋中，冰箱冷藏備用。

1.3.2 微波消解前處理 稱取預(yù)處理后的樣品0.500 0 g（精確到0.001 g），置于100 mL 聚四氟乙烯消解管中，加入4 mL HNO3、1 mL 30% H2O2溶液，加蓋密封，放置0.5 h。將消解管對(duì)稱放入微波消解儀中，開啟通風(fēng)，按設(shè)定好的微波消解程序進(jìn)行消解。微波消解升溫程序：1 500 W 下升溫至140 ℃，保持15 min，最終升溫至160 ℃，保持25 min。試樣消解完全后置于趕酸架上，100 ℃條件下趕酸30～60 min，放冷。用去離子水定容至50 mL 容量瓶中，搖勻待測(cè)。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3.3 石墨消解前處理 稱取預(yù)處理后的樣品0.500 0 g（精確到0.001 g），置于100 mL 聚四氟乙烯消解管中，加入8 mL HNO3、2 mL HClO4，高強(qiáng)度混勻1 min，靜置1 h 后，于全自動(dòng)石墨消解儀上升溫加熱至120 ℃，保持40 min；加熱至170 ℃保持120 min，直至消解液剩余1～2 mL，呈無色透明略帶黃色。冷卻20 min 后，定容至50 mL 容量瓶中。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3.4 溶液的制備 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的制備：量取鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、鎘、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用3%HNO3稀釋成系列標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，其中鉻、錳、鈷、鎳、銅、砷、鎘、鉛元素的質(zhì)量濃度分別為0、10、50、100、300、500 ng/mL；鐵、鋅元素的標(biāo)準(zhǔn)系列濃度分別為0、10、100、300、500、1 000 ng/mL。

內(nèi)標(biāo)溶液的制備：量取內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用3%HNO3稀釋成每毫升含1 μg的內(nèi)標(biāo)使用液。

1.3.5 儀器工作條件 ICP-MS 儀器工作條件：載氣流量0.8 L/min；等離子體氣體流量15 L/min；霧化室溫度2 ℃；射頻功率1 350 W；調(diào)諧氦模式；蠕動(dòng)泵0.1 r/s；采集點(diǎn)3 個(gè)，重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理優(yōu)化

2.1.1 前處理方法的選擇 分別按照“1.3.1”和“1.3.2”方法處理樣品后，進(jìn)行ICP-MS 測(cè)試。通過比較微波消解法和全自動(dòng)石墨消解法對(duì)待測(cè)元素回收率的影響（表1），發(fā)現(xiàn)2 種消解方法消解效果均較好。微波消解法用酸量較少，消解時(shí)間短，但是不能加入HClO4，對(duì)脂肪含量高的樣品消解不徹底，而且處理樣品數(shù)量受限，趕酸過程需要有人監(jiān)視，不利于人體健康。石墨消解法用酸量較大、消解時(shí)間長，但是處理樣品數(shù)量多、操作簡(jiǎn)單，可設(shè)置程序自動(dòng)加酸，必要時(shí)可進(jìn)行補(bǔ)酸，而且易于觀察樣品的消解狀況?？紤]肉基體脂肪含量高的特點(diǎn)，本研究選擇石墨消解法。

表1 微波消解與全自動(dòng)石墨消解方法比較 （單位：%）

2.1.2 石墨消解參數(shù)的優(yōu)化

1）混酸體系的選擇。分別采用混酸1：HNO310 mL；混酸2：HNO39 mL，HClO41 mL；混酸3：HNO38 mL，HClO42 mL；混酸4：HNO38 mL，H2O22 mL，按照“1.3.2”消解程序進(jìn)行處理，結(jié)果見表2。由表2 可知，采用HNO3+ HClO4（8∶2）體系，樣品能夠消解完全，消解液澄清透明、無混濁。

表2 混酸體系的比較

2）消解溫度和時(shí)間的選擇。考慮到HNO3的沸點(diǎn)為120 ℃左右，設(shè)定程序升溫的第一步為120 ℃溫度下預(yù)消解40 min 不變，通過改變程序升溫第二步，制定3 個(gè)不同消解程序消解國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大蝦（GBW 10050），考察消解情況。

消解程序1：120 ℃保持40 min，160 ℃保持150 min；消解程序2：120 ℃保持40 min，170 ℃保持120 min；消解程序3：120 ℃保持40 min，180 ℃保持120 min。

各元素測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比情況見表3。從表3 可以看出，消解程序1 中只有Co、Ni、Cu 3 種元素在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)范圍內(nèi)；消解程序2 的所有元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，消解程序3 相對(duì)于消解程序2，除Pb 元素相對(duì)穩(wěn)定外，其他元素含量均有所降低。由此可見溫度較低，樣品不能消解完全，各元素測(cè)定值較低，延長消解時(shí)間效果不明顯。隨著溫度升高，各元素能提取出來，但溫度過高，元素有所損失，綜合考慮選擇消解程序2。

表3 消解程序的比較 （單位：mg/kg）

2.2 ICP-MS 的干擾及消除

ICP-MS 易受同質(zhì)異位素重疊的干擾、氧化物離子干擾、雙電荷離子干擾及基質(zhì)干擾等質(zhì)譜干擾［21，22］，在測(cè)量時(shí)盡量選擇干擾小的同位素進(jìn)行定量，同時(shí)基于樣品基體所產(chǎn)生的多原子離子干擾可采用碰撞反應(yīng)池使離子團(tuán)分開。本試驗(yàn)所選的元素質(zhì)量數(shù)見表4。

表4 待測(cè)元素質(zhì)量數(shù)

基體效應(yīng)的干擾會(huì)造成儀器信號(hào)抑制或增強(qiáng)，本試驗(yàn)通過在線添加內(nèi)標(biāo)物質(zhì)來消除基體干擾。鉻、錳、鐵、鈷、鎳的內(nèi)標(biāo)元素為45Sc，銅、鋅、砷的內(nèi)標(biāo)元素為72Ge，鎘的內(nèi)標(biāo)元素為115In，鉛的內(nèi)標(biāo)元素為209Bi。

2.3 方法學(xué)考察

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及方法檢出限、精密度 采用優(yōu)化好的儀器參數(shù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液系列濃度，儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，其中橫坐標(biāo)（x）為元素質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)（y）為各元素與內(nèi)標(biāo)元素響應(yīng)值的比值。連續(xù)測(cè)定空白樣品溶液11 次，其3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度為儀器檢出限，10 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度為方法定量限。對(duì)100 ng/mL 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6 次，考察儀器精密度（表5）。鉻、錳、鈷、鎳、銅、砷、鎘、鉛8種元素在質(zhì)量濃度為0～500 ng/mL水平上，鐵、鋅2 種元素在質(zhì)量濃度0～1 000 ng/mL水平上相關(guān)系數(shù)均為0.999 9，表明線性關(guān)系良好；10 種元素方法檢出限為0.002～1.000 mg/kg；RSD為0.15%～1.64%。

表5 元素線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限及精密度（n=6）

2.3.2 加標(biāo)回收試驗(yàn) 在制備好的雞肉樣品中加入低、中、高3 個(gè)不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，回收結(jié)果見表6。由表6 可知，各元素的平均回收率為88.5%～99.3%，說明該方法前處理損失較少，結(jié)果準(zhǔn)確度高。

表6 10 種元素回收率試驗(yàn)結(jié)果

2.3.3 準(zhǔn)確度試驗(yàn) 采用本研究?jī)?yōu)化好的石墨消解-ICP-MS 方法測(cè)定國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)芹菜（GBW 10048），各元素測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)，表明本方法準(zhǔn)確、可靠。

2.4 實(shí)際樣品測(cè)定

采用本研究所建立的方法對(duì)5 種動(dòng)物肌肉樣品中10 種元素進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表7。從表7 可以看出，不同種類的肉中各元素含量有差異。5 種肉中鉻、砷、鎘、鉛4 種有害元素含量均比較低，低于國家標(biāo)準(zhǔn)《GB 2762—2017 食品中污染物限量》的指標(biāo)要求；5 種肉中鎳含量均比較低，在檢出限附近，而且GB 2762—2017 對(duì)肉中鎳含量沒有限值；5 種肉中均含有人體必需的4 種微量元素錳、鐵、銅、鋅，其中鋅、錳含量較為豐富，可以通過合理膳食來進(jìn)行補(bǔ)充。

表7 5 種肉中10 種元素含量（x±s，n=3） （單位：mg/kg）

3 小結(jié)與討論

本研究以動(dòng)物肌肉組織為目標(biāo)分析物，優(yōu)化了石墨消解的關(guān)鍵參數(shù)，建立了硝酸-高氯酸體系-石墨消解法結(jié)合ICP-MS 測(cè)定肉中元素含量的方法，經(jīng)方法學(xué)考察，該方法線性良好、精密度高、結(jié)果準(zhǔn)確，適用于肉中的鉻、錳等10 種元素的分析，可為動(dòng)物肌肉中常見元素的質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)支持。該方法采用石墨消解技術(shù)，安全、有效，簡(jiǎn)單、快捷，節(jié)省了人力和經(jīng)濟(jì)成本，在一定程度上優(yōu)于GB 5009.268—2016 食品中多元素測(cè)定中常用的微波消解方法，應(yīng)用前景廣闊。測(cè)定市售豬肉、牛肉、兔肉、雞肉、鴨肉5 種動(dòng)物肌肉中的鉻、砷、鎘、鉛4 種有害元素，發(fā)現(xiàn)均未超出《GB 2762—2017 食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)要求，且含有豐富的錳、鐵、銅、鋅等元素。