石墨爐原子吸收光譜法測定特醫(yī)食品中鉬含量

李清清，嚴(yán)睿，宋瑞，彭亞峰

上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海）（上海 200233）

特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品簡稱特醫(yī)食品，是指為滿足進(jìn)食受限、消化吸收障礙、代謝紊亂或特定疾病狀態(tài)人群對營養(yǎng)素或膳食的特殊需要，專門加工配制而成的配方食品[1]。中國針對特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品的標(biāo)準(zhǔn)有GB 29922—2013《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品通則》[2]和GB 25596—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 特殊醫(yī)學(xué)用途嬰兒配方食品通則》[3]，標(biāo)準(zhǔn)中對鉬有限量值要求，由于中國標(biāo)準(zhǔn)體系仍處于完善階段，鉬的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法尚屬空白，中國對特醫(yī)特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品監(jiān)管體系正逐步完善[4]，開展特醫(yī)特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品基質(zhì)中鉬的測定方法研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

鉬檢測方法研究主要有分光光度法[5-7]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[8-10]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[11-13]、原子吸收光譜法[14-16]等，主要集中在土壤、地礦、環(huán)境等領(lǐng)域，采用原子吸收光譜法測定特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品基質(zhì)中鉬的研究較為鮮見。試驗(yàn)以特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品為基質(zhì)，旨在建立石墨爐原子吸收光譜法測定特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品基質(zhì)中鉬的分析方法，實(shí)現(xiàn)鉬元素準(zhǔn)確快速的測定，為鉬的測定提供有力的技術(shù)支撐，也為政府監(jiān)管提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

原子吸收光譜儀附石墨爐原子化器ZEEnit700P（德國耶拿分析儀器股份有限公司）；Miletone酸純化系統(tǒng)（意大利Miletone公司）；微波消解儀（美國CEM公司）；精控電熱爐（上海博通化學(xué)科技有限公司）；馬弗爐（美國THERMO公司）；電子天平（梅特勒公司）。

鉬單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW（E）080597，中國計量科學(xué)研究院）；硝酸（優(yōu)級純，國藥試劑）；高氯酸（優(yōu)級純，國藥試劑）；超純水（電阻率≥18.2 MΩ·cm，美國Millipore公司）；特殊醫(yī)學(xué)用途嬰幼兒配方粉（無乳糖配方、乳蛋白深度水解配方、乳蛋白部分水解配方、低出生體重嬰兒配方）；特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品（粉、液體）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

1.2.1.1 微波消解

樣品經(jīng)混勻后，稱取0.5 g（精確至0.001 g）于微波消解管中，加入5 mL經(jīng)純化過的硝酸，置于電爐上100 ℃預(yù)反應(yīng)40 min，轉(zhuǎn)入微波消解儀進(jìn)行消解，微波升溫程序見表1。冷卻后取出，置于電熱爐上150 ℃將酸液揮發(fā)至0.5 mL左右，冷卻，轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用水定容，上機(jī)檢測。同時做空白試驗(yàn)。

表1 微波消解升溫程序

1.2.1.2 濕法消解

樣品經(jīng)混勻后，稱取0.5 g（精確至0.001 g）于帶刻度消化管中，加入10 mL經(jīng)純化過的硝酸和0.5 mL高氯酸，在可調(diào)式電熱爐上消解（120 ℃、1 h，升至180 ℃、2~4 h，升至220 ℃）。若消化液呈棕褐色，加少量硝酸，消解至冒白煙發(fā)出，消化液呈無色透明或略帶黃色，后將酸液趕至剩余0.5 mL左右，取出消化管，冷卻，轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，用水定容，上機(jī)檢測。同時做試劑空白試驗(yàn)。

1.2.1.3 干法消解

樣品經(jīng)混勻后，稱取1.0 g（精確至0.001 g）試樣于坩堝中，小火加熱，炭化至無煙，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，于550 ℃恒溫4 h。取出冷卻，若有黑色炭粒，加數(shù)滴經(jīng)純化過的硝酸，小火加熱，小心蒸干，轉(zhuǎn)入550 ℃高溫爐中繼續(xù)灰化1~2 h，至試樣呈灰白狀，從高溫爐中取出，冷卻，用硝酸溶液（1+1）溶解，用水轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，定容，上機(jī)檢測。同時做試劑空白試驗(yàn)。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

采用2%硝酸將鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg/L）逐級稀釋至0，5.0，10.0，20.0，30.0和40.0 μg/L作為標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。

1.2.3 儀器測試條件

檢測波長313.26 nm，狹縫寬度0.7 nm，燈電流7 mA；進(jìn)樣體積20 μL，基體改進(jìn)劑采用5 μL 0.1%氯化鈣。干燥條件：90 ℃，升溫10 ℃/s，保持25 s，110℃，升溫5 ℃/s，保持20 s。灰化條件：800 ℃，升溫300 ℃/s，保持15 s，1 000 ℃，升溫1 000 ℃/s，保持15 s。原子化條件：2 750 ℃，升溫2 000 ℃/s，保持8 s。清洗條件：2 850 ℃，升溫500 ℃/s，保持5 s。

1.2.4 樣品的檢測

按質(zhì)量濃度由低到高的順序?qū)f標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和基體改進(jìn)劑同時注入石墨爐，原子化后測其吸光度，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

在與測定標(biāo)準(zhǔn)溶液相同的試驗(yàn)條件下，將空白溶液、試樣溶液和基體改進(jìn)劑同時注入石墨爐，原子化后測定其吸光度，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理方法

采用微波消解、濕法消解、干法消解這3種元素檢測常見的前處理方法對樣品進(jìn)行前處理，向未強(qiáng)化過的特殊醫(yī)學(xué)配方食品基質(zhì)中加入一定量的鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液，比較3種消解方法的消解效果，結(jié)果見表2。試驗(yàn)表明，對于石墨爐原子吸收法測定特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中的鉬元素，3種前處理方法均可取得良好的消解效果，消解出的樣品澄清無沉淀，且加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果均在可接受范圍。

表2 3種前處理方法的回收試驗(yàn)結(jié)果

2.2 分析條件

2.2.1 干燥條件

干燥階段是將樣品基質(zhì)中水分充分揮發(fā)，避免樣品在灰化和原子化階段發(fā)生爆沸和噴濺，干燥溫度一般選擇溶劑沸點(diǎn)左右，干燥時間一般根據(jù)進(jìn)樣體積而定。為達(dá)到良好的干燥效果，試驗(yàn)采用沸點(diǎn)附近梯度升溫，考察5組溫度和保持時間對結(jié)果的影響，5組干燥溫度和時間見表3。試驗(yàn)表明，干燥條件在90 ℃，升溫速率10 ℃/s，保持25 s；110 ℃升溫速率5 ℃/s，保持20 s條件下可以將樣液充分干燥，進(jìn)樣重復(fù)性穩(wěn)定。

表3 干燥溫度和時間

2.2.2 灰化條件

灰化的目的是除去基體中非待測元素組分，在保證被測元素沒有損失的前提下應(yīng)盡可能使用較高的灰化溫度。在此階段一方面要有足夠的灰化溫度和時間，降低背景干擾，另一方面要選擇盡可能低的灰化溫度和短的灰化時間，以保證待測元素不受損失。為考察灰化條件對樣品基體和目標(biāo)元素的影響，采用消化后的樣品試樣溶液作為測試液，而非標(biāo)準(zhǔn)溶液。試驗(yàn)表明，灰化溫度1 300~1 500 ℃時，試樣溶液檢測結(jié)果不穩(wěn)定，同一樣液多次測定結(jié)果重復(fù)性SRSD＞7%，考慮是在灰化階段使鉬元素造成損失。灰化溫度降低至1 000 ℃時，結(jié)果較穩(wěn)定，在此溫度下基質(zhì)加標(biāo)回收率可達(dá)98%~102%，同一樣液的進(jìn)樣重復(fù)性SRSD＜3%，而繼續(xù)降低灰化溫度，樣品檢測結(jié)果無明顯提高，而樣品的背景干擾值增大，故采用1 000 ℃作為灰化溫度。考慮到灰化的充分性，分2步進(jìn)行梯度灰化，第1步800 ℃，升溫速率300 ℃/s，保持15 s，第2步1 000 ℃，升溫速率1 000 ℃/s，保持15 s。

2.2.3 原子化條件

在此階段試樣由分子狀態(tài)變成原子狀態(tài)，原子化溫度由元素自身的性質(zhì)決定。原子化溫度一般選用達(dá)到大吸收信號的低溫度，原子化時間應(yīng)以保證完全原子化為準(zhǔn)。鉬元素是高溫元素，遂采用較高的原子化溫度來進(jìn)行試驗(yàn)，以20 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為試液，考察2 450~2 850 ℃鉬的原子化效率即吸光度的影響，結(jié)果見圖1。隨著溫度升高，原子化效率增大而使吸光度增大，考慮到儀器和石墨管的損耗，采用2 750 ℃為原子化溫度，由于高溫元素有一定的拖尾效應(yīng)，原子化時間設(shè)置為8 s，使出峰更加完全。

圖1 原子化溫度對吸光度的影響

清洗條件：清洗溫度一般選用高于原子化的溫度，以盡可能消除記憶效應(yīng)，考慮儀器的溫度上限和鉬的記憶清洗效果，采用2 850 ℃為清洗溫度，高溫元素的記憶效應(yīng)較強(qiáng)，清洗時間設(shè)置為5 s，以保證每個樣品分析后石墨管充分的清洗效果。

基體改進(jìn)劑的選擇：在樣品基質(zhì)中加入基體改進(jìn)劑可以改善樣品峰形，提高待測元素的穩(wěn)定性和靈敏度。試驗(yàn)以特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品樣品溶液為基質(zhì)，考察5種不同基體改進(jìn)劑（0.1%氯化鈣、0.05%硝酸鈀、2%磷酸二氫銨、0.2%硝酸鎂+1%磷酸二氫銨、0.02%硝酸鈀+0.2%硝酸鎂）對樣品檢測影響。結(jié)果表明，加入0.1%氯化鈣可使樣品峰形更接近標(biāo)準(zhǔn)溶液峰形，樣品吸光度可提高10%~30%，且樣品檢測重復(fù)性更好，故采用0.1%氯化鈣為基體改進(jìn)劑。

2.3 方法學(xué)驗(yàn)證

2.3.1 線性范圍

用2%硝酸配制鉬標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，質(zhì)量濃度為5.0，10.0，20.0，30.0和40.0 μg/L，在優(yōu)化的條件下上機(jī)測定，每個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)測定2次，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線測定結(jié)果

2.3.2 檢出限

消解20個試樣空白，上機(jī)測定，計算空白測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差SSD，以3倍SSD計算方法的檢出限，10倍SSD計算方法的定量限。經(jīng)試驗(yàn)，20個空白標(biāo)準(zhǔn)偏差SSD為0.248。稱樣量0.5 g、定容體積10 mL時，方法的檢出限為0.02 mg/kg，定量限為0.05 mg/kg。

2.3.3 加標(biāo)回收率

以特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品為基質(zhì)，進(jìn)行低、中、高3個不同水平濃度的加標(biāo)試驗(yàn)，加標(biāo)水平分別為0.05，0.10和0.20 mg/kg，按照優(yōu)化的儀器條件，測定樣品基體含量和加標(biāo)結(jié)果，結(jié)果見表5。結(jié)果顯示，3個水平的加標(biāo)回收率在95.6%~98.0%之間，根據(jù)GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》[17]，回收率均在可接受范圍之內(nèi)。

表5 基質(zhì)本底含量和加標(biāo)回收結(jié)果

2.3.4 重復(fù)性和精密度

按照優(yōu)化的試驗(yàn)條件處理7個平行試樣，上機(jī)測定，考察方法的重復(fù)性和精密度，結(jié)果見表6。結(jié)果顯示，7個平行樣品測定峰形相近，且7次重復(fù)測定結(jié)果SRSD＜5%。

表6 奶粉實(shí)物樣品7個平行試樣測定結(jié)果

2.4 特殊醫(yī)學(xué)配方食品的檢測

對9個品種20個批次的特殊醫(yī)學(xué)配方食品進(jìn)行檢測，考察鉬元素在各基質(zhì)中含量，結(jié)果見表7。

表7 20批次特殊醫(yī)學(xué)涌入配方食品樣品的測定結(jié)果

3 結(jié)論

試驗(yàn)以3種消解方法進(jìn)行前處理，采用石墨爐原子吸收光譜法測定對特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中鉬元素含量。對檢測過程的關(guān)鍵條件進(jìn)行研究和探討，對方法進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證，并對市售常見的幾類特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品進(jìn)行含量測定。結(jié)果表明，試驗(yàn)方法前處理快速簡便，檢測結(jié)果精密度、準(zhǔn)確度良好，可以滿足特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品中鉬含量檢測需求。