ICP-MS 法同時(shí)測(cè)定一次性可降解餐飲具中10 種重金屬含量

王敏 汪仕韜 吳敏 邢偉齊 卲衛(wèi)衛(wèi)

（1.江陰公用事業(yè)集團(tuán)有限公司；2.江陰市食品安全檢測(cè)中心；3.江蘇澄信檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證股份有限公司，江蘇 江陰 214431）

0. 引言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和政府對(duì)環(huán)保的重視，一次性可降解餐飲具已經(jīng)成為現(xiàn)代餐飲業(yè)的重要組成部分，得到了廣泛的應(yīng)用和推廣[1-2]。與傳統(tǒng)的塑料餐具相比，一次性可降解餐飲具有環(huán)保、方便、衛(wèi)生、安全等優(yōu)點(diǎn)，深受消費(fèi)者的喜愛[3]。在享受一次性可降解餐飲具帶來便利的同時(shí)，也要關(guān)注其安全性，特別是重金屬方面[4-5]。材料中殘留的重金屬與食品接觸時(shí)會(huì)發(fā)生遷移，對(duì)食品造成污染[6-7]。重金屬的攝入對(duì)人體健康會(huì)造成慢性中毒、致癌、免疫力下降和神經(jīng)系統(tǒng)受損等不良影響[8-11]。市場(chǎng)監(jiān)管總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委于2020 年11 月發(fā)布的《一次性可降解餐飲具通用技術(shù)要求》（GB/T 18006.3-2020）[12]和2021 年11 月發(fā)布的《生物降解塑料與制品降解性能及標(biāo)識(shí)要求》（GB/T 41010-2021）[13]都對(duì)一次性可降解餐飲具中重金屬含量做出了明確的限量要求。

目前，我國(guó)對(duì)一次性可降解餐飲具中重金屬含量的檢測(cè)研究報(bào)道相對(duì)較少，亟需加快研究一種更加科學(xué)、準(zhǔn)確、快速的方法來測(cè)定一次性可降解餐飲具中10 種重金屬。本研究利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，通過優(yōu)化微波消解、儀器工作條件，建立同時(shí)測(cè)定一次性可降解餐飲具中鉻（Cr）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、硒（Se）、鉬（Mo）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等10 種重金屬含量，并達(dá)到提高結(jié)果準(zhǔn)確性，提升重金屬檢測(cè)效率的目的。

1. 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

NexION?350 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)，PerkinElmer）；CEM Mars240/50 微波消解儀（美國(guó)，培安）；XS205U 電子天平（梅特勒－托利多）。

1.2 試劑與標(biāo)物

鉻、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鉬、鎘、鉛多元素貯備液（Cr、Co、Ni、As、Se、Cd、Pb=0.5mg/L，Cu、Zn=5mg/L，Mo=0.05mg/L，上?；春憧萍加邢薰荆籋NO3（UP 級(jí)，蘇州晶瑞化學(xué)有限公司），H2O2（優(yōu)級(jí)純，江陰江化微電子材料股份有限公司）；實(shí)驗(yàn)用水由labTower 超純水機(jī)（ThermoFisher）制備。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

取一次性可降解餐飲具樣品適量，將試樣剪碎至5mm×5mm 以下。準(zhǔn)確稱取樣品0.2~0.5g（精確至0.1mg），置于微波消解罐中，依次加入5mL 硝酸和3mL 過氧化氫，蓋緊密封，用微波消解儀進(jìn)行消解，微波消解條件見表1。消解完成后，用水定容至25mL，搖勻備用，同時(shí)制備試劑空白樣品及加標(biāo)回收樣品。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

準(zhǔn)確移取一定量的多元素貯備液，用硝酸溶液（5+95）稀釋配成混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。由于質(zhì)譜檢測(cè)時(shí)，Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Pb 等會(huì)有多個(gè)同位素，對(duì)應(yīng)不同的質(zhì)量數(shù)，以干擾小、豐度大、靈敏度高為原則選擇同位素，各元素質(zhì)量數(shù)質(zhì)量濃度及內(nèi)標(biāo)元素見表2。

表2 十種元素質(zhì)量數(shù)及質(zhì)量濃度Table2 Mass number and concentration of ten elements

1.3.3 儀器條件

優(yōu)化微波消解儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的工作條件，使待測(cè)各重金屬元素的靈敏度等達(dá)到分析要求。ICP-MS 儀器操作條件見表3。

表3 ICP-MS 儀器操作條件Table3 ICP-MS Instrument Operating Conditions

1.3.4 樣品溶液測(cè)試

取適量定容溶液裝入樣品管，進(jìn)行ICP-MS測(cè)定。

2. 結(jié)果與分析

2.1 微波消解條件選擇

2.1.1 消解試劑的選擇

測(cè)定一次性可降解餐飲具樣品中的重金屬，樣品的消解是重要關(guān)鍵一環(huán)。樣品消解常用的消解液有HNO3、HClO4及H2O2。經(jīng)過對(duì)比分析，在相同的微波消解程序下使用 5mLHNO3和3mLH2O2對(duì)樣品進(jìn)行消解，樣品消解更完全，消解液也更干凈透明。因此，選擇HNO3、H2O2消解液體系。

2.1.2 消解溫度的選擇

消解溫度的選擇取決于樣品的性質(zhì)和分析目的。為確保樣品完全消解，綜合考慮反應(yīng)速率、反應(yīng)完全性和產(chǎn)物穩(wěn)定性等因素，本研究分別試驗(yàn)了175℃、180℃、185℃、190℃、195℃等5個(gè)消解溫度，每個(gè)消解溫度各保持20min，當(dāng)消解溫度為190℃時(shí)，樣品消解徹底，呈澄清狀態(tài)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

根據(jù)試驗(yàn)確定的儀器工作條件對(duì)Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Pb 等10 種重金屬不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定分析，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。檢出限是指分析方法能夠檢測(cè)出被分析物的最低濃度。本試驗(yàn)通過對(duì)空白樣品測(cè)定11次后計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以試驗(yàn)結(jié)果3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)濃度計(jì)為儀器檢出限，儀器檢出限為0.0520~0.8016μ g/L；同時(shí)稱量0.2g 樣品按上述條件消解，消解完成定容至25mL 后計(jì)算，方法檢出限為0.0065~0.1002mg/kg。各元素線性回歸方程及檢出限見表4。

表4 各元素線性回歸方程及檢出限Table4 Linear regression equations and detection limits for each element

從表4 可以看出10 種重金屬元素在線性范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（R2）均≥0.999，能夠滿足對(duì)上述10 種重金屬的測(cè)定。

2.3 精密度試驗(yàn)

精密度是指在相同條件下，同一試樣各測(cè)定值的符合程度。本試驗(yàn)選取一次性可降解餐飲具試樣，準(zhǔn)確稱取0.25g（精確至0.1mg），按上述條件進(jìn)行消解，并定容至25mL 進(jìn)行測(cè)定。取樣品進(jìn)行平行測(cè)定6 次，并計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。其中，Cr 為2.31%、Co 為3.76%、Ni 為1.15%、Cu 為4.73%、Zn 為5.29%、As 為2.36%、Se 為5.13%、Mo 為4.12%、Cd 為1.98%、Pb 為1.07%。

2.4 回收率試驗(yàn)

按照上述樣品前處理步驟和儀器條件，通過在空白試樣中添加低、中、高三個(gè)濃度的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定分析，并計(jì)算加標(biāo)回收率，范圍在87.1%～106.3%之間，測(cè)定結(jié)果見表5。從表5 可看出，該方法適用鉻、鈷、鎳等10 種重金屬元素的含量測(cè)定，準(zhǔn)確度高。

2.5 試樣測(cè)定

從市場(chǎng)上購(gòu)買常見的吸管、餐盒、餐碗、勺子、叉子等5 種一次性可降解餐飲具，按照本文建立的方法和條件測(cè)定一次性可降解餐飲具中10 種重金屬含量，發(fā)現(xiàn)5 種一次性可降解餐飲具重金屬指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果中，檢測(cè)結(jié)果均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限量標(biāo)準(zhǔn)值，結(jié)果見表6。

3. 結(jié)論

本研究采用硝酸-過氧化氫作為消解液，應(yīng)用優(yōu)化好的微波消解條件和ICP-MS 儀工作條件進(jìn)行測(cè)定，建立了ICP-MS 法同時(shí)測(cè)定一次性可降解餐飲具中鉻（Cr）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、硒（Se）、鉬（Mo）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等10 種重金屬含量的測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法與原子吸收光譜分析法相比，具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，可滿足一次性可降解餐飲具中10 種重金屬同時(shí)測(cè)定的要求，將為一次性可降解餐飲具的檢測(cè)和監(jiān)管提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。