iCAP Q ICP-MS分析奶粉中的重金属元素

引言：奶粉是以新鲜牛奶或羊奶为原料，添加适量的维生素、矿 物质等，采用物理方法除去乳中几乎全部的水分，加工而 成的食品。按照适用的人群范围和类别可划分为普通型奶 粉、配方型奶粉和和修养型奶粉。这当中包括全脂、脱脂、 速溶、加糖、婴幼儿、牛初乳、免疫、成长、孕妇和特殊 配制等奶粉产品。婴幼儿配方乳粉是广大婴幼儿的主要食 品，其质量安全直接关系下一代的健康成长，关系亿万家 庭的幸福和国家民族的未来，婴幼儿配方食品质量安全工 作历年来都受到各部门高度重视，因此严格婴幼儿配方乳 粉生产企业许可条件，参照药品管理的措施，提高原辅料 把关、生产过程控制、检验检测能力等的要求，全面实施《粉 状婴幼儿配方食品良好生产规范》（GB 23790-2010）， 加强对执行情况的检查审核。根据《食品卫生法》的规定， 结合我国婴幼儿健康和正常生长发育所需的营养要求，由 卫生部制定了 GB 10765《婴儿配方食品》和 GB 10767《较 大婴儿和幼儿配方食品》强制性国家标准，标准中规定了 婴幼儿配方食品中原料、矿物质、污染物等方面的要求。 

在婴幼儿奶粉检测中 , 常需分析常量元素 K、Na、Mg、P、 Ca, 微量元素 Cu、Mn、Zn 以及痕量元素 As、Se、Hg、 Pb。在国家标准中 :K、Na、Mg、Ca、Cu 和 Zn 采用的分 析方法是火焰原子吸收法或电感耦合等离子体发射光谱法 [1],Pb 采用石墨炉原子吸收光谱法 [2],As 采用氢化物原子荧 光光谱法 [3], 这些方法的缺点 1) 原子吸收和原子荧光法需 要一个元素一个元素的分析 , 速度太慢 ; 2) 方法的干扰较 大 , 经常难以得到准确结果 ; 3) 没有一种方法可同时分析 所有这 12 种元素。

本文介绍了具有碰撞反应池的 赛默飞iCAP Qc ICP-MS，分析速 度快且多元素同时测定、线性范围宽、精密度高、准确性好、 检出限低、抗干扰能力强。采用 ICP-MS 测定了奶粉消 解液中 K、Na、Mg、P、Ca、Cu、Mn、Zn、 As、Se、 Hg、Pb 元素，方法简便、快速，准确，*现代测 试需求。

仪器 ● iCAP Q ICPMS电感耦合等离子体质谱仪 （Thermo Scientific） ● 微波消解仪（MILESTON） ● 超纯水机（Thermo Scientific） ● 电子天平（Metler-toledo） ● 20~100 µL、200~1000 µL 微量移液器（Fisher Scientific）

试剂及标准品 ● 硝酸（Optima Grade, Fisher Scientific） ● IV-ICPMS-71A 10 µg/mL（Inorganic Venture） ● K、Ca、Na、Mg 1000 µg/mL（Inorganic Venture） ● P 单标 1000 µg/mL（Inorganic Venture） ● Hg 单标 1000 µg/mL（Inorganic Venture） ● 6020ISIS 10 µg/mL（Inorganic Venture） ● IPA HPLC, （Fisher Scientific）

标准溶液制备 将 K、Ca、Na、Mg、P 用 1%HNO3 配制成为 1.0、5.0、 10.0、50.0 mg/ 标准曲线 将 IV-ICPMS-71A 用 1%HNO3 配制成为 1.0、5.0、10.0、 50.0、100.0 µg/ 标准曲线 将 Hg 单标用 2% 的 HCl 配制成 0.5、1.0、2.0 µg/ 标准曲线 选用 Li6、SC45、Ge73、Y89、Rh103、In115、Bi209 作为内标， 用 1%HNO3 和 5%IPA 混合液配制成浓度为 100 µg/L

结果与讨论 酸浓度的影响 酸度的影响：选择 1%HNO3 配制 Li6、SC45、Ge73、Y89、 Rh103、In115、Bi209 作为内标，采用内差法校正样品。校正 曲线采用 1% 的硝酸配制。分别配制 HNO3 浓度为 0%，2%， 5%，10% 和 20% 的 50 µg/L（Hg5 µg/L）的溶液，比较酸度 对各种元素的影响。

以上数据表明 Na、Mg、K、Cr、Mn、Fe、Hg、Pb 对于酸度 的变化，测定浓度的变化微小；P 元素由于硝酸中 NOH 的干 扰导致测定浓度偏高，并不是一定是酸度带来的影响；Ca、 Cu、Zn、As、Se、Cd 随着硝酸酸度的增加，测定的浓度有很 明显的下降，表明在测试过程样品的酸度要与标准曲线酸度保 持一致。

内标的选择 奶粉包含蛋白质、糖类、脂肪、矿物质和维生素。奶粉绝大部 分都是由碳氢化合物组成，微波消解后实际并不是能够*消解*，转化为二氧化碳和水，有机物会造成样品和标准之间 的基体不匹配。为了保持一直性，在内标中加入 5%IPA，这样 既可以基质保持一致性，也可以对一些难电离元素的增加电离 效率，尤其 P、As、Se 有明显的效果，提高元素回收率。

测试结果 从市场上选取两种市售婴幼儿奶粉 1#，2#，同时处理 GBW10017、GBW08509a两种标准物质，按照 样品制备方法， 进行微波消解前处理后，上机测试，结果如下表 4：

结论：本文所建立的微波 ICP-MS 测定奶粉中的营养元素和微量元素的方法。文中介绍了奶粉采用硝酸和双氧水，在高压微波消解罐 中 200℃高温高压下，破坏蛋白质、糖类、脂肪等，达到样品*消解的要求。采用 5%IPA 配制的内标，降低奶粉的有机物基 体效应，在一种模式下既准确测定 Na、K、Ca、P、Mg 营养元素，也测定了 Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Se、Cd、Hg、Pb 微量元素，提高了样品的测试效率。