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ICP-MS方法测定镉

2020.3.31

  镉是一种自然界普遍存在的、具有蓄积性的有毒重金属元素,可通过食物链进入人体损伤肾脏、肝脏、骨骼、免疫系统和心血管系统等。食用植物油在原料种植、生产加工、运输、贮存过程可能会引入镉,因此,建立食用油中镉的简便、快速、准确分析方法,对于保障食用油质量与安全显得至关重要。

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  食品中重金属的检测仪器主要有原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱等。食用油由于其复杂基质特性、重金属元素低含量特征,导致食用油中的重金属元素的检测较为困难,必须对样品进行前处理。前处理过程是食用油中重金属分析准确性、稳定性、便利性等的关键所在,这也一直是检验工作者的难点。

  破乳诱导萃取法是通过乳化作用,分散加速萃取食用油中的金属元素至酸溶液中。破乳诱导萃取法需要用乳化剂、酸与食用油样品充分混合形成油包水乳状液,通过加热或离心的方法破乳,破乳后油样品中的重金属转移到酸溶液中,最后移取出酸性水相进行检测。该方法具有简单、耗时短、可减少样品污染和分析物损失的优点。ICP-MS具有检出限(LOD)低、灵敏度高、线性范围广等优点,被广泛应用于重金属检测。

  南京财经大学食品科学与工程学院,江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心,江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室的李 彭,邵志颖,夏 季,胡秋辉,方 勇*建立操作简单、耗时短的破乳诱导萃取法,并结合ICP-MS测定食用油中镉含量。通过加标回收率测定各实验参数对萃取效率的影响,进而确定较优的实验参数,将优化建立的检测方法应用于各类食用油样品的检测,为实现食用油中重金属检测的快速前处理提供参考。

  1、破乳诱导萃取法的优化

  表面活性剂的类型对回收率的影响

  Triton X-114酸溶液的回收率为(107.6±1.9)%(n=3)、Triton X-100酸溶液的回收率为(85.4±1.3)%(n=3),同时Triton X-114酸溶液所需的破乳时间在20~50 min,而Triton X-100需要的时间更长,约为使用Triton X-114的1.2 倍,因此确定Triton X-114作为萃取的表面活性剂。

  表面活性剂质量浓度对回收率的影响

  表面活性剂Triton X-114质量浓度为0~0.03 g/mL,回收率随着表面活性剂质量浓度的增加而增加;表面活性剂质量浓度大于0.03 g/mL,随着表面活性剂质量浓度增加,萃取效率无显著变化。鉴于适当提高表面活性剂质量浓度可以加速形成均匀的乳液体系,同时可以增强方法对于各类食用油样品的适应性和稳定性,因此最终选择萃取液中表面活性剂质量浓度为0.09 g/mL用于后续实验。

  硝酸体积分数对回收率的影响

  硝酸体积分数为0%~5%,回收率随硝酸体积分数的增加而增加;硝酸体积分数大于5%,回收率则随硝酸体积分数的增加而降低。这可能是由于ICP-MS检测对样品基质有一定的要求,高浓度的硝酸有一定的氧化能力,在前处理过程中导致食用油样品和表面活性剂出现一定氧化分解,基质干扰抑制了金属离子的信号,进而出现随着硝酸体积分数增加回收率降低的情况。因此,选择萃取液中硝酸体积分数为5%用于后续实验。

  食用油取样量对回收率的影响

  取样量为0.5~2.0 g,随着取样量的增加,回收率增加;取样量大于2.0 g,随着取样量的增加,回收率有所降低。可能原因在于食用油量太少难以充分形成稳定的油包水乳液体系,而食用油量太大则导致单位时间内萃取不充分。此外,随着取样量的增加,破乳时间将会延长几倍。因此,综合考虑回收率和破乳时间,取2.0 g作为食用油最佳取样量。

  2、标准工作曲线和LOD结果

  在ICP-MS最佳测定条件下,测定分别为0、0.1、1、10、50、100、200 ng/g的标准溶液,绘制标准曲线,以含量为横坐标x、检测信号强度为纵坐标y,得出线性方程为y=350.52x+81.739、相关系数R大于0.999 9。对空白食用油样品,进行低含量加标并用空白样品进行逐级稀释,再分别按照优化的样品前处理条件和仪器分析条件处理检测,以3 倍信噪比作为标准,得到方法LOD为0.031 ng/g。

  3、加标回收率结果

  不同加标水平的回收率

  破乳诱导萃取法的加标回收率为90.3%~105.0%、相对标准偏差为1.9%~4.1%,检测结果与微波消解法所测得的样品中镉元素值和所得的回收率无显著性差异(P>0.05),表明优化建立的破乳诱导法准确性高、稳定性好。

  食用油的加标回收率

  为验证所建立的方法对不同食用油的适用性,将优化的实验条件应用于玉米油、米糠油及10 ng/g加标样品的萃取和测定,得到玉米油的加标回收率为(95.5±4.7)%(n=3),米糠油的加标回收率为(98.5±2.6)%(n=3),表明破乳诱导萃取法适用于多种食用油样品基质。

  4、食用油样品的测定结果

  在优化的实验条件下对市售的食用油样品进行测定,得到各个食用油中镉的含量。其中,大豆油、葵花籽油、玉米油和稻米油中均未检出镉(<LOD),而花生油中镉含量最高为(0.364±0.070)ng/g。破乳诱导萃取法和微波消解法2 种方法处理所测得的镉含量基本一致,进一步证实了本研究所建立方法的可靠性。

  结 论

  本实验以食用油中的镉为研究对象,采用破乳诱导萃取法进行样品前处理,ICP-MS测定食用油中的微量镉,方法简单、快速、准确、稳定,可用于食用油中重金属的快速前处理以及食用油的日常监督检测。调查市售食用油中镉的含量,结果表明市售食用油中镉的含量较低,对健康风险影响较小。该方法与传统检测方法的对比结果令人满意,对食用油中的其他重金属元素测定具有重要的参考价值。


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