微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定小麥中21種無機(jī)元素

何 霜，卓俊納，李芳芳，曾 林，周 濤

（1.四川國檢檢測有限責(zé)任公司，四川瀘州 646000；2.酒類包裝安全性檢測技術(shù)及應(yīng)用重點實驗室，四川瀘州 646000）

我國南方的曲酒廠大多以小麥作為制曲的主要原料，小麥的品質(zhì)會在一定程度上影響作為釀酒微生物菌源的大曲質(zhì)量[1]。小麥制曲較易管理，淀粉含量豐富。在小麥種植過程中，水體或土壤中的金屬元素會遷移到小麥植株中，通過小麥生長過程中的吸收富集，進(jìn)入小麥籽粒中[2]。小麥無機(jī)元素的含量與大曲的品質(zhì)相關(guān)。

目前，小麥中無機(jī)元素的測定方法主要有原子熒光光譜法[3]、原子吸收光譜法[4]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）[5-6]和電感耦合等離子發(fā)射光譜法[6]。ICP-MS法可同時檢測多種無機(jī)元素，利用元素的質(zhì)荷比定性，有效避免光譜干擾，且具有效率高、靈敏度高、檢測限低等優(yōu)勢[4]。為進(jìn)一步消除基質(zhì)背景和質(zhì)譜類干擾因素的影響，提升靈敏度，采用在線添加內(nèi)標(biāo)元素消除基體干擾，借助普通/碰撞反應(yīng)池分析模式消除質(zhì)譜干擾[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品來源于某大曲酒廠。砷、錳、硒、鈦、鋇、鉛、銅、鐵、鈣、鎳、鉻、鎂、銻、鉬、鋁、鋅、鍶、錫、硼、鎘、汞、錸、鍺和銠標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度均為1 000 mg·L-1），國家有色金屬及電子分析測試中心；硝酸（優(yōu)級純），德國Merck公司；過氧化氫（優(yōu)級純），中國醫(yī)藥集團(tuán)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

NexION 2000電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國PerkinElmer股份有限公司；Mars6微波消解儀，美國CEM公司；Milli-Q純水機(jī)，美國Millipore公司；SM 200碾磨粉碎機(jī)，德國萊馳公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 溶液配制

（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。分別移取各元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，21個元素的質(zhì)量濃度為0～4 000 μg·L-1。

（2）內(nèi)標(biāo)溶液的配制。配制20 μg·L-1的混合內(nèi)標(biāo)工作液，分別量取0.5 mL錸、鍺、銠內(nèi)標(biāo)溶液（1 000 mg·L-1）于50 mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容，配制成10 mg·L-1的混合內(nèi)標(biāo)使用液。再量取適量混合內(nèi)標(biāo)使用液，配制為20 μg·L-1混合內(nèi)標(biāo)工作液，通過自動進(jìn)樣方式引入。

1.3.2 樣品前處理

參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）[9]進(jìn)行小麥的前處理。準(zhǔn)確稱取0.5 g（準(zhǔn)確到0.001 g）干燥粉碎的小麥樣品于微波消解罐中，分別加入5 mL硝酸酸化、1 mL過氧化氫氧化，加蓋過夜，旋緊罐蓋，按表1中的工作條件進(jìn)行消解，完成消解后在石墨消解儀中于100 ℃趕酸30 min，用水定容至50 mL，混勻備用。

表1 微波消解條件

1.3.3 儀器條件

（1）微波消解前處理工作條件見表1。

（2）ICP-MS儀器條件與參數(shù)設(shè)置。使用調(diào)諧溶液調(diào)整電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化，以保證儀器達(dá)到測試的最佳狀態(tài)。為進(jìn)一步消除基體干擾和多原子干擾，分別采用He碰撞模式、O2或NH3反應(yīng)模式。ICP-MS儀器條件與參數(shù)設(shè)置見表2。

表2 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀條件

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)標(biāo)元素的選擇

微波消解后的小麥樣品溶液含有較高的鹽分，易引起ICP-MS的信號漂移，溶液鹽分的基體性質(zhì)會對測試造成一定的干擾[2]。為降低或消除此類干擾，提高測試的穩(wěn)定性和靈敏度，一般采用在線添加內(nèi)標(biāo)溶液校正。選擇的內(nèi)標(biāo)元素質(zhì)量數(shù)和電離電位能與目標(biāo)元素相近，且待測樣品中不含有該元素，各元素對應(yīng)的內(nèi)標(biāo)元素見表3。

表3 21種元素的內(nèi)標(biāo)元素、消除干擾模式和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

2.2 方法的線性方程與檢出限

按已優(yōu)化的儀器工作條件，繪制所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)R2，結(jié)果見表3。21種無機(jī)元素的R2均大于0.999 5，說明該方法有良好的線性關(guān)系。獨立空白樣品測定次數(shù)20次，利用公式CL=3Sb計算各元素的檢出限（Sb是空白測定的標(biāo)準(zhǔn)偏差），所得各元素的檢出限見表3，各元素的檢出限為0.013～0.410 μg·L-1。由此可見，該方法滿足小麥中各元素的定量檢測分析。

2.3 小麥測定結(jié)果分析

平行制備6份待測樣品，依據(jù)已建立的ICP-MS方法，測定小麥樣品中21種元素的含量，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（Relative Standard Deviation，RSD）（n=6），考察方法的精密度。在小麥樣品中添加一定標(biāo)準(zhǔn)量的各個元素，進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗，考察方法的準(zhǔn)確性，實驗結(jié)果見表4。

表4 小麥中21種元素的含量、加標(biāo)回收率和精密度

3 結(jié)論

建立了測定小麥樣品中21種無機(jī)元素含量的ICP-MS法，操作簡單，靈敏高效，各元素相關(guān)系數(shù)R2＞0.999 5，線性范圍寬，各元素的檢出限為0.013～0.410 μg·L-1，方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）≤6.2%，回收率在89.5%～110.6%。結(jié)果表明，本方法可快速準(zhǔn)確安全測定小麥的重金屬含量。