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隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們?nèi)找骊P(guān)心食品和飲料質(zhì)量對(duì)人體健康的影響。導(dǎo)致食品和飲料分析成為ICP光譜法應(yīng)用的新領(lǐng)域。食品和飲料的ICP光譜分析法可分為幾大類：糧食、蔬菜水果、魚肉蛋、酒類和飲料、食用油、煙草。
1 消化方法的比較
用ICP光譜法分析食品、動(dòng)植物樣品及生物化學(xué)樣品，都必須經(jīng)過消化變成透明清亮的液體。并要求在消化處理過程既不玷污也不損失樣品。消化過程嚴(yán)重影響分析質(zhì)量和分析效率。Sun曾經(jīng)試驗(yàn)5種ICP-AES測(cè)定食品中多種元素的消化方法。并對(duì)其進(jìn)行了比較和評(píng)價(jià)。
五種方法包括500℃干灰化法、HNO3-HClO4濕消化法、HNO3微波消化法、HNO3-H2O2微波消化法及HNO3-H2O2-HF微波消化法。以7種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為消化對(duì)象，它們是脫脂奶粉、牡蠣組織、米粉、菠菜、牛肝及幼兒食品等。測(cè)定采用ARL等離子體光譜儀和微型石英炬管。表1中方法A是HNO3-HClO4濕消化法，方法B是干灰化法，方法C是HNO3微波消化法，方法D是HNO3-H2O2微波消化法，方法E是HNO3-H2O2-HF微波消化法。分析數(shù)據(jù)是三次平行測(cè)定的平均值加減1倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。N/A代表未檢出。
表1 米粉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（NIST 1568a）不同消化方法的比較
元素 | NIST 標(biāo)示值 | 方法A | 方法B | 方法C | 方法D | 方法E |
Al
B Ca Cu
Fe
K
Mg Mn
Na
P
S
Si
Zn
| 4.4± 1.0 N/A 118±6 2.4±0.3
7.4±0.9
0.128± 0.001 560±20 20.0± 1.6 6.6± 0.8 0.153± 0.008 0.120± 0.002 N/A
19.4± 0.5 | 3.32± 0.29 N/A 122±1 2.71± 0.05 7.38± 0.98 0.118± 0.004 490±7 19.6± 0.3 6.38± 0.064 0.158± 0.002 0.112± 0.001 N/A
19.8± 0.4 | 17.7± 2.8 N/A 127±2 5.57±1.5
6.58± 1.39 0.0927± 0.0031 516±7 19.3± 0.4 210± 68 0.153± 0.004 N/A
N/A
20.2± 0.6 | 3.97± 0.34 N/A 107±2 2.53± 0.11 7.21± 0.38 0.103± 0.003 504±2 20.0± 0.4 6.67± 0.10 0.160± 0.002 0.117± 0.001 N/A
19.1± 0.2 | 3.25± 0.33 N/A 118±1 2.51± 0.10 6.55± 0.63 0.120± 0.003 470±5 19.7± 0.7 6.71± 0.65 0.159± 0.004 0.116± 0.002 0.147± 0.013 19.2± 0.9 | 3.88± 0.11 N/A 119±3 2.47± 0.14 7.97± 0.13 0.120± 0.003 555±8 20.2± 0.7 6.77± 0.25 0.160± 0.004 0.117± 0.002 0.155± 0.005 19.5± 0.6 |
注：Ca，K，Mg，Na，P的單位是%，其他為mg/kg。
不同消化方法的測(cè)定結(jié)果比較如下。
（1）5種消化方法中Mn和Zn的回收率都很好，其他元素的回收率與消化方法有關(guān)。
（2）干灰化法處理的7類樣品中，S均損失嚴(yán)重。損失量與樣品種類和灰化時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)系。其他元素（如K，Na），也有明顯損失。
（3）用HNO3-HClO4濕消化法（方法A），除蛋粉樣外，所有類型樣品中的Al，K，Na回收率均較低。其他元素?cái)?shù)據(jù)均較好。
（4）用H2O2-HF消化（方法E）牡蠣、牛肝及菠菜，Al的回收率高。
（5）對(duì)所有樣品，HNO3-H2O2-HF微波消化法（方法E）的13個(gè)元素回收率均良好。是5種消化方法中比較完美的消化法。但使用HF操作要注意安全。
如果測(cè)定非揮發(fā)性元素，干灰化法有明顯優(yōu)點(diǎn)。它可用大樣品量和高的富集效率。另外，干灰法添加鹽類作為載體可有效地降低某些元素的揮發(fā)損失。
2 糧食
糧食中主要無機(jī)元素是Ca，Mg，K，Na，Zn，Fe，Mn等元素，樣品消解后可用ICP光譜法直接測(cè)定。已有關(guān)于用ICP光譜法測(cè)定大米、面粉、玉米和大豆等糧食樣品的報(bào)導(dǎo)。
2.1 小麥粉中Ca等元素的分析
小麥粉經(jīng)研磨、烘干后用HClO4-HNO3加熱分解，蒸至近干后加5%HNO3溶解，稀釋后用于光譜測(cè)定。Zn，Cu，Ni，Ba，Y分析線受到不同程度的光譜干擾，須用干擾系數(shù)法進(jìn)行校正。取樣4g，消化后稀釋至50ml測(cè)定，所得到的檢出限和測(cè)定值見表2。
2.2 大米中微量元素分析
取0.5~1g大米樣品，加入硝酸和超純水，在微波爐加熱消化，定容為10ml。在高頻功率1.35kW條件下測(cè)定，Al，Ca，Fe，K，Mg，Na，Zn 7個(gè)元素。其他微量元素則用ICP質(zhì)譜法測(cè)定。
表2 小麥粉樣品測(cè)定值和方法檢出限
元素及分析線 /nm | 標(biāo)準(zhǔn)物SBW-3-86小麥粉測(cè)定/μg·g-1 | 檢出限 /μg·ml-1 | |
標(biāo)準(zhǔn)值 | 測(cè)定值 | ||
Mg 279.55 Ca 393.36 Fe 238.20 Al 396.15 Mn 257.61 Cu 324.75 Ni 231.60 Zn 202.55 Ba 455.40 Y 371.03 | 551±21 441±2.2 39.8±2.6 — 19.6±1.0 4.4±0.31 — 22.7±2.0 — — | 555 442 38.3 45.7 19.2 4.5 0.65 23.6 2.06 0.11 | 0.005 0.040 0.020 0.150 0.003 0.003 0.008 0.007 0.001 0.002 |
2.3 大豆中微量元素的測(cè)定
用ICP光譜法測(cè)定大豆中11個(gè)元素，比較了濕消解法和干灰化法兩種消解方法。濕法消解的空白值較高，用干灰化法較合適。1.5g大豆樣品在600℃加熱4h，用2ml硝酸溶解灰分，轉(zhuǎn)移至25ml容量瓶中，用水稀釋至刻度。方法用于測(cè)定東北大豆中Al， Ba，B，Ca，Cd，Co，Cr，Cu，Fe，K等11種元素。
2.4 糧食中Cu，Cd，Pb分離富集和ICP光譜測(cè)定
用雙流路流動(dòng)注射-巰基棉分離富集在線測(cè)定糧食中重金屬Cu，Cd，Pb。檢出限分別為0.7μg/L，0.5μg/L和2.9μg/L。10次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.71%，2.94%，4.49%。回收率為87.8%~102.4%，方法用于分析大米、玉米和小麥樣品。
2.5 粉末進(jìn)樣法ICP光譜法分析糧食中微量元素
利用自制的粉末直接進(jìn)樣裝置和封閉式ICP電弧加長(zhǎng)炬管裝置，直接分析大米、小麥等樣品中Cu，Zn，Fe，Mg，Pb，Co，Ba元素。方法的檢出限為0.01~0.68μg/g，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.4%~14.0%。方法比較簡(jiǎn)便，工作效率優(yōu)于溶液進(jìn)樣法。
3 蔬菜果品
蔬菜和果品含有多種無機(jī)元素，已建立了多種ICP光譜法測(cè)定這類樣品并得到廣泛應(yīng)用。表3介紹了方法的要點(diǎn)。
表3 蔬菜果品分析方法
試樣名稱 | 樣品處理 | 光譜儀 | 分析條件 | 主要結(jié)果 | ||
功率 /kW | 冷卻氣 /L·min-1 | 載氣 | ||||
蔬菜，水果 | 真空干燥，粉碎，干灰化，硝酸溶解 | ICP-HK9600 | 1.0 | 12 | 1.0L/min | 測(cè)定蘆筍，莧菜，蒜苗，蘿卜，櫻桃，大蒜，白蘇等樣品中K，Na，Ca，Mg，P，Cu，Fe，Zn，Sr，Mn，B，Ni，Al，Co，Ge，Cd，Pb，V |
蔬菜 | 樣品干燥、粉碎加入PTFE懸浮液及表面活性劑，超聲分散制成懸浮體 | 電熱蒸發(fā)ICP裝置 | 1.2 | 16 | 0.7L/min | 典型測(cè)定值為：1.65（Cu），47（Fe），2.6（Al）0.73（Cr）13（Mn）25（Zn）μg/g |
番茄醬 | HClO4-HNO3高壓溶樣 | IRIS | 1.15 | 15 | 0.165MPa | 樣品測(cè)定值（μg/g）：425（Ca）,3.4（Cu），88（Fe），5.3（Zn），2.3（Mn），2.2（Al），2.8（Sr），940（P），1.37%（K） |
食用菌 | IRIS Advantage | 1.15 | 0.18MPa | 測(cè)定元素Ca，Mg，Fe，Mn，Cu，Zn | ||
蔬菜 | 干蔬菜用HNO3-HClO4消化 | HK-9600ICP光譜儀 | 15 | 0.35L/min | 測(cè)定芹菜，香菜，黃瓜，豆角，韭菜等蔬菜中Sr，Ba，Fe，Cu，Zn，Mn，Mo | |
番茄原料及其萃取物 | HNO3-H2O2微波消解 | IRIS ER/S | 1.15 | 0.186MPa | 測(cè)定元素：Ca，Mg，Fe，Cu，Mn，S，Zn，Ba，Ni，Sr，Pb | |
野生菌 | HClO4-HNO3 | 10 | 0.4L/min | 測(cè)定元素：K，Mg，Fe，Mn，Cu，Zn，Ba，Sr，Ni，Na，Pb，Co，S，P，Ca，Cr，As，Se，Cd，Al | ||
蓮子 | 干燥后550℃灰化，硝酸溶解 | ICP-9600 | 1.0 | 12 | 0.5L/min | 測(cè)定元素：Ca，Mg，Cu，Zn，Fe，Co，Sr，P |
果品 | HNO3-H2O消化，及HNO3-HClO4消化 | ICP-9600 | 16 | 0.27L/min | 測(cè)定元素：Sr，Ba，Fe，Al，Cu，Zn，Mn，Ni，Co，Mo，Cd，Mg | |
4 肉、魚、蛋類
魚、肉、蛋類食品中無機(jī)成分的ICP光譜分析方法見表4。
表4 魚、肉、蛋類食品的分析方法
樣品名稱 | 樣品處理 | 光譜儀 | 分析條件 | 主要結(jié)果 | ||
高頻功率 /kW | 冷卻氣 /L·min-1 | 載氣 | ||||
貽貝、蝦 | HNO3-HClO4-HF高壓消解或王水HClO4高壓消解 | 測(cè)定元素：As，Se，Sb，Te | ||||
水產(chǎn)品（魚類） | HNO3-HClO4消解P507樹脂分離 | ICPS- HK9600 | 1.2 | 15 | 0.5L/min | 測(cè)定元素：La，Sm，Y，Nd |
罐頭食品 | HNO3-HCl-H2SO4加熱消解，連續(xù)氫化法進(jìn)樣 | J-Y38 VHR | 1.0 | 15 | 1.0L/min | Sn的測(cè)定下限為1ng/ml |
豬肉罐頭 | HNO3-HClO4高氯酸消鮮或濕法灰化 | ICP- HK9600
| 1.2 | 14 | 1.0L/min | Al，Cd，Cr，Cu，Fe，Ni，Mn，Pb測(cè)定范圍 1×10-5%~5×10-5之間 |
雞蛋 | HNO3-HClO4消解 | 立柏8410 | 測(cè)定富硒雞蛋中Fe，Zn，Ca，Mg，Mn，Se，Cu | |||
5 茶葉、飲料、奶品及酒類
茶葉、茶水、奶品及酒類中的無機(jī)成分的ICP光譜分析方法列于表5及表6。
表5 茶葉及茶水的分析方法
試樣 | 處理方法 | 光譜儀 | 分析條件 | 主要結(jié)果 | ||
功率 /kW | 冷卻氣 /L·min-1 | 載氣 | ||||
茶葉 | 500℃灰化后用HCl-H2O2溶解 PMBP-苯-異戊醇萃取稀土 | HK-9600 | — | 16 | 98kPa | 稀土元素的檢出限0.04~0.0008μg/g |
茶葉，茶水及茶酒 | 茶葉、高溫灰化茶水、茶酒蒸餾干后灰化，溶解后用離子交換分離稀土元素 | HK-9600 | 1.2 | 16 | 0.75 L/min | 測(cè)定La，Ce，Pr，Nd，Gd，Dy，Er，Yb，Y |
茶葉，茶水 | HNO3分解 |
ICPHK-9600 | 1.0 | 12 | 1L/min | 測(cè)定K，Ca，Mg，Mn，P，Zn，Fe，Pb |
茶葉 | HNO3-HClO4-HClO4消化 陰離子交換分離Se | JY38UL TRACE | 1.05 | 分離后Se的檢出限為0.009μg/g | ||
茶水 | 茶葉浸出液經(jīng)過濾后測(cè)定 | HK-9600 | 1.1 | 10 | 0.5L/min | 測(cè)定Zn，Mn，Fe，Mg，Al |
6 食用油
食用油包括花生油、菜籽油、食用調(diào)和油、香油及人造奶油。這類樣品的消化處理一直是食品化學(xué)分析的難點(diǎn)。常用的干灰化和濕法消解均需長(zhǎng)時(shí)間處理，且易引起玷污。用微波消解油類樣品是有顯著優(yōu)點(diǎn)的。取0.5g樣品，依次加入5.0ml HNO3及2.0ml H2O2，及2ml蒸餾水，低溫加熱，至反應(yīng)穩(wěn)定后再蓋好送入微波爐消解。壓力為1.5~2.5MPa時(shí)消解5~10min，可得到無色透明的溶解液。微波消解油類樣品的優(yōu)點(diǎn)是空白值低，元素?fù)p失少，節(jié)省時(shí)間。
表6 奶類，酒類及飲料的分析方法
試樣 | 處理方法 | 光譜儀 | 分析條件 | 主要結(jié)果 | ||
功率/kW | 冷卻氣 /L·min- | 載氣 | ||||
葡萄酒 | 水浴蒸干HNO3-HClO4分解 | Atomscan- Advantage | 0.75~1.15 | — | 0.18MPa | 測(cè)定元素及檢出限（μg/L）5.4（Pb），2.9（Cu），3.8（Mn），6.3（Fe），2.4（Zn），11.2（Cd），9.2（Ca），6.5（Mg） |
啤酒 | 酒樣用HNO3-HClO4消解氫化物發(fā)生法進(jìn)樣 | HK-9600ICP | 1.3 | — | 0.8L/min | 測(cè)定元素As，Se |
馬奶酒 | 直接進(jìn)樣測(cè)定和鹽酸封管水解 | HK-9600ICP | 1.2 | 10.5 | 1.0L/min | 測(cè)定元素Fe，Zn，Cu，Mn，Cr，Mo，Sn，Ni，Co，Se，Sr，V |
低醇發(fā)酵飲料 | 直接進(jìn)樣 | HK-9600ICP | 1.6 | 1.05L/min | 測(cè)定元素：Ni，Zn，Mg，Mn，Fe，Sr，Cu，Ba，Ca，Si | |
橙汁 | HK-9600ICP | 1.2 | 10 | 0.6L/min | 測(cè)定元素：K，P，Mg，Ca，Na，B，Mn，Zn，Cu，Al，Fe，Sn，Co，Cr，V，Mo，Sr，Rb，Li，Tl | |
ICP光譜測(cè)定所用條件為1.15~1.35kW高頻功率。測(cè)定Pb，As，Cu，Fe，Ni的檢出限為5.0μg/L，2.0μg/L，4.0μg/L，3.4μg/L，1.4μg/L。測(cè)定磷的檢出限為0.067mg/kg。
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