ICP-MS法直接进样分析食用油中的铅、砷、锰、镉、铬、铜等元素
食用油是日常生活的必需品, 其质量安全与我们的身体健康息息相关.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重金属, 特别是在有重金属污染的地区生长的作物易造成食用油的污染.重金属在人体中易积累, 不易排出, 长期积累造成慢性中毒.在GB2716— 2005《食用植物油卫生标准》中对食用油中的有害元素如铅和砷作出了严格的规定, 其中铅和砷的限量均为0.1mg·kg-1 .
目前, 测定食用油中重金属元素的常规方法是先将样品进行消解或灰化, 完全破坏样品中的有机物后, 再采用电感耦合等离子体发射光谱仪、原子吸收光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等仪器进行测定 .但由于食用油基质主要为有机物, 消解时容易爆沸造成结果不准确, 且费时费酸, 易导致待测元素损失、试剂空白高等问题. 本实验室采用异丁醇对油类样品稀释后直接引入电感耦合等离子体质谱仪进行检测, 该方法简单易行, 避免了消解步骤, 节省了消解试剂, 减少了中间环节可能带来的污染同时也降低了试剂本底, 检出限、回收率和精密度均能满足分析的要求, 是食用油中无机元素检测较为有效的手段之一.
1 实验部分
1.1 仪器 Agilent7500ce电感耦合等离子体质谱仪, 配有有机加氧通道.MicroMist同心雾化器;石英双通道雾化室, 雾化室温度-5℃;石英一体化有机进样专用炬管, 1.5 mm中心通道;有机进样专用T型连接管;Pt采样锥与截取锥.Milli-Q超纯水系统(Millipore, BedfordMA).
1.2 试剂 异丁醇, 硝酸, 曲通-100, 优级纯;铅、砷、锰、镉、铬、铜标准贮备液, 浓度为1000mg·L-1 (国家标准物质研究中心购买).标准溶液系列由标准贮备液稀释配得, 介质为含1%(V/V)硝酸与0.5%曲通-100 的异丁醇;内标溶液:10mg·L-1钇、铟、铋混合内标标准溶液.实验中所用的内标均是在样品与标准溶液稀释定容前直接加入其中, 上机溶液中的内标含量为50μg·L-1 ;调谐溶液:10 ng·mL-1锂、钴、钇、铈、铊混合标准溶液(含1%硝酸与0.5%曲通-100的异丁醇介质).
1.3 仪器工作条件 仪器具体参数见表1.
1.4 样品处理 取1.0mL食用油样品于10mL容量瓶中, 加入0.05mL10mg·L-1的混合内标溶液, 用含1%(V/V)硝酸及0.5%曲通-100的异丁醇定容至10mL.所有样品溶液定容后均含浓度为50μg·L-1的内标, 用以校正基体差异.
1.5 标准曲线配制 分别用含1%(V/V)硝酸及0.5%曲通-100的的异丁醇将金属标准贮备液逐级稀释成浓度为0、5、10、20、50 μg·L-1的标准溶液系列, 且每份溶液中均含有浓度为50μg·L-1的内标.在优化的实验条件下, 采集空白及标准溶液系列, 仪器自动绘制标准曲线.
2 结果与讨论
2.1 前处理条件的选择 因食用油的粘性较大, 为保证进样时样品的顺利提升与雾化, 本文选用适当溶剂稀释后直接引入ICP-MS进行测定.溶剂的选择主要根据相似相溶原理.对于油类物质, 最常见的溶剂有航空煤油、苯或甲苯等.其中, 苯或甲苯毒性较大, 而干净、无污染的航空煤油较难获得;并且, 若选用此类溶剂作为稀释剂, 标准溶液必须选择专用的的有机溶剂介质的金属元素标准溶液, 才能保证标液中的待测元素与溶剂充分互溶.而实验室常规能购买到的标准溶液尤其是多元素混合标准溶液多为水溶液介质, 为了降低方法的成本并使油品的直接分析更易于实现, 实验中拟采用水溶液介质的混合标准溶液进行标准系列的配制, 选择一种即溶于水又能与食用油互溶的有机溶剂作为稀释剂. 基于上述考虑, 分别将乙醇、异丙醇、异丁醇作为溶剂进行考察.结果表明, 乙醇、异丙醇能与水性标准溶液很好地互溶, 但是与食用油之间的溶解效果不佳, 而异丁醇的碳链较长, 与食用油及水均能较好地互溶.此外, 1%稀硝酸与曲通-100在溶解的过程中亦起到重要作用.稀硝酸可有效防止一些金属元素的水解, 曲通-100 作为表面活性剂, 可以增强异丁醇与食用油的互溶, 使待测元素更加稳定, 提高结果的精密度.因此, 根据溶解性、稳定性等因素, 最终选择含1%稀硝酸与曲通-100的异丁醇作为稀释剂.
2.2 氧气通入量 待测的食用油样品经异丁醇稀释后, 采用直接进样的方式进行ICP-MS测定.由于样品基质为有机溶剂, 在等离子体中分解时会产生大量的碳, 易沉积在锥口与炬管口.因此采用在等离子体中心通道中直接通入氧气.氧气的加入可使大量碳基质在高温等离子体中充分燃烧形成气体, 从而有效避免碳沉积问题的发生.所用氧气为提前配制好的氧氩混合气, 比例为20%氧气-80%氩气.氧气的加入量极为重要, 若氧气量过低, 则不足以充分除碳从而导致其在接口沉积;若通入量过高, 则ICP的负载增加, ICP的能量大量消耗于氧气分子的分解.实验室最终选择的氧氩混合气通入量为23%.
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