化工儀器網(wǎng)
技術文章
碰撞反應池 ICP-MS 測定膳食補充劑中的多種重金屬
閱讀：707 發(fā)布時間：2022-12-13摘要采用 ICP-MS 測定了英國消費的膳食補充劑中 11 個金屬元素（包括砷、鉻、汞、鐵、銅、鎳、鋅、硒、鉛、鎘）。使用的儀器是安捷倫的 7500ce，配有碰撞反應池（八極桿反應池系統(tǒng)），在一個方法中用無氣體模式、氦氣模式和氫氣模式測定。樣品用硝酸/過氧化氫/氫氟酸體系微波消解，外標法定量。用兩個標準參考物質(zhì)（LGC7160 和 SRM1577b）對方法進行了評價，所有元素的回收率都在給定值的 100 ± 15% 之內(nèi)。
引言重金屬是地殼的天然組分，被廣泛用于農(nóng)業(yè)、建筑、制造業(yè)、食品/原料加工業(yè)。痕量重金屬元素是人體新陳代謝所必需的，而濃度過高則變得有毒性?？拷廴驹吹沫h(huán)境空氣和飲用水的污染、或通過食物鏈的攝入都可能引起重金屬中毒。碰撞反應池 ICP-MS 測定膳食補充劑中的多種重金屬應用另一方面，我們的生活越來越繁忙，缺少時間準備或吃一些營養(yǎng)平衡的食物，我們的日常飲食正面臨著營養(yǎng)缺乏的危險。而膠囊、片劑或液體的膳食補充品，簡單便利，為我們的飲食提供了很好的補充，降低了營養(yǎng)缺乏的危險。
在英國，大多數(shù)膳食補充品納入按食品管理，需遵守《食品安全法規(guī) 1990》總則，同時遵守安全和標簽的從屬立法（食品標簽法 1996（修正案）以及食品補充劑標準 2002/46/EC）。過去的研究表明，有些食品補充劑含有高濃度的金屬和其它元素。有些金屬，比如硒、鐵、銅、鉻和鋅在低濃度時是有益元素[1]，而有些元素，比如砷、鎘、鉛和汞則是有毒元素[2]。在英國，砷是食品中允許的元素，但對其有要求。砷的含量遵守《食品砷（修正案）法規(guī)1959》，該法規(guī)規(guī)定了在“普通"食品中 As 的限定值為 1 mg/kg[3]。特定食品中鎘、鉛、汞和錫遵守《法規(guī)委員會 1881/ 2006》[4]。現(xiàn)已獲得的在英國消費的食品補充劑中金屬和其它元素含量的最新信息, 為評價膳食補充品中所含元素對消費者是否安全有重要的作用。本研究的目的是為食品標準協(xié)會（FSA）提供有關英國消費的食品補充劑中所含的金屬元素濃度可靠的最新的信息。
本實驗中，樣品制備采用微波消解的方法，然后用碰撞反應池電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（CRC-ICP-MS）測定多種元素，利用氦模式和氫氣模式消除質(zhì)譜干擾。測定的元素包括砷（As），鉻（Cr），鐵（Fe)，銅（Cu），鎳（Ni），鋅（Zn），硒（Se），鉛（Pb），汞（Hg），鎘（Cd大多數(shù)元素是用標準模式（無氣體模式）測定的，因為對于食品樣品，可以獲得無顯著多原子干擾的多同位素 ICP-MS 數(shù)據(jù)。但是，有三個元素的檢出限受到多原子離子的嚴重干擾，其中兩個是必需元素（鐵和硒），一個是有毒元素（砷）。本研究工作的目的是證明安捷倫 7500ce 的八極桿反應池系統(tǒng)（ORS）消除這些干擾（表 1）的能力，為食品補充劑中這三個元素提供準確的測定方法。
實驗樣品本實驗共測定了英國的兩百個食品補充劑（片劑、膠囊、液體或粉末）。用電子天平稱量每片/膠囊的平均重量。樣品制備片劑用研缽壓碎。將壓碎的片劑，液體或粉末充分混勻后再取樣。油劑膠囊整個消解。準確稱取大約 0.7g樣品，分別加入 7 + 3 + 0.2 mL 的硝酸 + 過氧化氫+ 氫氟酸，用微波消解法消解樣品。微波消解程序：樣品在不少于 20min 時間加熱到 180 °C，保持10 min。樣品冷卻后，將消解液用去離子水稀釋到100g，即可用 ICP-MS 進行元素測定。抽取 10% 的樣品作平行樣消解。每次最多消解 12 個樣品，包括一個空白和一個質(zhì)控（QC）標準。質(zhì)控（QC）標準測定了兩個標準參考物質(zhì)來評價方法的準確度。一個是牛肝 SRM 1577b（NIST, Gaithersburg,USA），Se 含量為 0.73 ± 0.06 mg/kg，F(xiàn)e 含量為 184±15 mg/kg ；另一個是蟹醬 LGC7160 (LGC,Teddington, UK)，As 含量為 11 ± 1 mg/kg。
儀器采用 Mars 5 微波消解儀（CEM, Buckingham, UK）消解樣品，Agilent 7500ce CRC-ICP-MS 測定元素，Se 和 Fe 用氫氣模式，As 用氦氣模式消除質(zhì)譜干擾（表 1）。其它所有元素在同一個方法內(nèi)用標準模式（無氣體模式）測定。表 1 列舉的是典型操作條件。為了減少接口的基體沉積、優(yōu)化樣品通量，本實驗采用智能進樣系統(tǒng)（ISIS），并將分析和清洗期間的泵速設為 0.1 rps。
測量采用美國國家標準技術所（NIST, Gaithersburg, USA）的標樣，用 5 點外標校準法定量消解液中的元素。銠（Rh）為內(nèi)標并在線加入（和樣品 1:1 比例）。內(nèi)標溶液含有 4% 的丙醇以提高 As 和 Se 的信號，補償樣品中殘留的碳對 As 和 Se 的影響。每次運行 ICP-MS 期間，采用水質(zhì)研究委員會 (WRC)提供的已知濃度的（660.3 ng/g Fe, 12.6 ng/g As, 13.27 ng/g Se）測試溶液（用于能力測試項目）來檢查準確度和精密度。
結(jié)果和討論全部樣品測量結(jié)果和法定限值和/或 FSA 限定范圍進行了比較。砷、鉛和鎘的限值是 1 mg/kg，汞是0.5 mg/kg。超過限值的樣品重新分析加以確認。如表 2 所示，有 5 個樣品中的砷含量已超過 1959 修正案[3]所推薦的食品中砷的允許限 1 mg/kg。還有兩個樣品中的砷濃度在 0.75 mg/kg 和 1 mg/kg 之間。需指出的是，有些食品補充劑源自海洋動物，其所含的砷的形態(tài)很可能是無毒的砷甜菜堿。大多數(shù)食品補充劑（> 75%）的砷含量 < 0.1 mg/kg，F(xiàn)e > 20 mg/kg。
沒有 Cd 濃度超出法定限值的樣品，只有一個樣品中的汞接近法定限值。有 10 個樣品中 Pb 的濃度超過1 mg/kg。為了便于比較，將 mg/kg 表示的結(jié)果換算為 mg/片。發(fā)現(xiàn)部分補充劑中 Se, Fe, Zn, Cu, Cr, 或 Ni 的測定結(jié)果和標簽上標示值是有差別的。這說明 FSA 僅依靠這類補充品的標示值很難準確評價這些元素的膳食攝入量，這也證明了本項調(diào)查測量的必要性。
本文的方法檢出限（LOD）和定量限（LOQ）是依據(jù)理論和應用化學聯(lián)合會（IUPAC）指南[6]計算的，結(jié)果列于表 3。所檢測的食品補充劑中，25% 的樣品中 Se 濃度小于 LOD。
結(jié)論本工作表明，微波消解 ICP-ORS- MS 是分析營養(yǎng)補充品和食品中痕量元素的一個簡單、可靠的多元素測定方法。分析結(jié)果表明，有些膳食補充品中 Se, Fe,Zn, Cu, Cr, 和 Ni 的含量和標示值有差別。其中，5 個樣品中的砷、10 個樣品中的鉛含量超出推薦值1 mg/kg。本調(diào)查資料為食品標準協(xié)會（FSA）提供了部分食品補充劑中金屬濃度的最新結(jié)果。這些結(jié)果有助于評價食品補充劑中金屬的毒性，并發(fā)表于食品標準局的《食品監(jiān)測信息》 [7]。