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上海斯邁歐分析儀器有限公司
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利用ICP-MS測定營養(yǎng)品中的鉻、 硒和鉬
2022-2-23 閱讀(444)
摘要 一種經(jīng)驗證的嬰兒配方奶粉和成人營養(yǎng)品中鉻 (Cr)、硒 (Se) 和鉬 (Mo) 的 ICP-MS 快速測 定方法分別實現(xiàn)了由 Agilent 7500cx ICP-MS 至 Agilent 7700x ICP-MS 以及由實驗室 1 至實驗室 2 的成功轉(zhuǎn)移。該方法的關(guān)鍵優(yōu)勢在于可使用單一池氣體模式（氦氣模式）有 效去除 Cr、Mo 和 Se 的多原子干擾，從而可對所有樣品進行分析。這樣可顯著提高分析 效率。方法通過向樣品中加入內(nèi)標后將其在密閉容器微波爐中進行消解，隨后使用 ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進行檢測。該方法被認為可作為全局參比方法的合適候選方案，并已被 AOAC 認定為測定營養(yǎng)品中痕量 Cr、Mo 和 Se 的方法。
前言：在食品中加入必需元素是一種廣泛使用的簡單營養(yǎng)改善方法，尤其適用于面臨營養(yǎng)不良 風險的人群和群體。示例包括添加 Se 的嬰兒配方奶粉以及添加 Se、Cr 和 Mo 的兒童與 成人醫(yī)學營養(yǎng)品 [1,2]。使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜 (ICP-AES) 等傳統(tǒng)技術(shù)難以分析 食品中通常存在的痕量元素。因此，此類分析技術(shù)可能需要使用非標準樣品引入技術(shù) （如超聲霧化使 Cr 和 Mo 的測定，或氫化物發(fā)生法使 Se 的測定）獲得足夠高的靈敏度 [3,4,5]。如果使用石墨爐-原子吸收光譜 (GF-AAS)，則可能需要采用復雜的提取過程才可 獲得測定這些元素所需的靈敏度。
該方法是用于分析嬰兒配方奶粉中 Cr、Mo 和 Se 的唯yi方法 （AOAC 方法 2011.19）。氫化物發(fā)生-AAS 法適用于測定寵 物食品 (AOAC 986.15, 1988)、飼料 (AOAC 996.17, 1997) 和食品 （歐洲標準 EN 14627）中的 Se。ICP-AES 可用于根據(jù) AOAC 2006.03 測定肥料中的 Se、Cr 和 Mo，此外 GF-AAS 可用于測定 食品中經(jīng)干灰化 (EN 14082) 或高壓消解 (EN 14083; 8) 后的 Cr 和 Mo。本文引用的所有 EN 方法均處于 IV 類狀態(tài)，意味著這些方 法*但尚未獲得國際食品法典委員會 (Codex) 批準。 ICP-MS 是一種快速的多元素分析技術(shù)，通過外標校準測定營養(yǎng) 品中的 Cr、Se 和 Mo（及許多其他元素）時具有所需的靈敏度和 選擇性 [1,6,7]。ICP-MS 實現(xiàn)了 ng/L（萬億分之一，ppt）級別 的極低定量限。最新一代儀器配有碰撞反應池 (CRC)，能夠減小 或消除由等離子體氣體、基質(zhì)組分和溶劑酸引起的譜圖干擾 [8,9]。 例如，如今可使用 Cr 的主同位素 (m/z 52) 在存在來自基體的多 原子干擾（例如具有相同質(zhì)量數(shù)的 40Ar 12C 和 35Cl 16O1H）時準確 測定低濃度 Cr。可使用 Se 的同位素 78Se 對其進行測定，而 該同位素以前由于存在 40Ar 38Ar 多原子疊加而不適用于痕量分析 [10,11]。ICP-MS 中 Cr、Mo 和 Se 的其他可能多原子干擾的示例 如表 1 所示。
采用的 Agilent 7500cx ICP-MS 的嬰兒配方奶粉和成人營養(yǎng)品中 Cr、Se 和 Mo 的測定方法在 Pacquette 等人的文章 (2011) 中進 行了詳細闡述。該方法已被成功轉(zhuǎn)移至采用僅使用氦氣模式的 CRC 方法的 Agilent 7700x ICP-MS 中。本文介紹了方法轉(zhuǎn)移驗證 規(guī)程的詳細信息。
實驗部分：儀器與試劑 整個研究均采用配備八極桿反應池系統(tǒng) (ORS3) CRC 的 Agilent 7700x ICP-MS。該儀器配有標準樣品引入系統(tǒng)（MicroMist 玻璃 同心霧化器、石英 Scott 型霧化室、帶有內(nèi)徑 2.5 mm 中心管的石 英炬管）和接口（Ni 采樣錐和截取錐）。測定 Cr、Mo 和 Se 時， ORS3 在氦氣碰撞模式下運行。Agilent ASX-520 自動進樣器用于 簡化進樣。儀器設置和參數(shù)見表 2。
定制實驗室對照樣品 直到最近，才使用含有所有必需營養(yǎng)元素的均勻粉末作為內(nèi)部定 制實驗室對照樣品以對該方法進行驗證。目前我們使用美國國家 標準與技術(shù)研究院 (NIST) 1849a 嬰兒/成人營養(yǎng)配方奶粉標準參 比物質(zhì) (Gaithersburg, MD)。
樣品前處理 使用 MARS 5 (CEM Corp., Matthews, NC) 溫控密閉容器微波爐 對營養(yǎng)實驗室對照樣品進行消解。在樣品消解前添加內(nèi)標以校正 損失，且無需使用經(jīng)校準的實驗室定容器皿進行樣品稀釋。在兩 步程序中進行消解以分解盡可能多的有機物，所使用的微波參數(shù) 見表 3。
大量報道中稱樣品溶液中存在的碳有助于增強某些難電離元素 （包括 Se）的 ICP-MS 信號 [10,11,12]。一種理論認為，等離子體 中 C+ 含量的增加促進了電子從 Se（電離能 9.75 eV）向 C+（電 離能 11.26 eV）的轉(zhuǎn)移，從而提高了 Se 的電離程度 [10]。通常， 這一信號增強效應可通過確保所有樣品中的碳含量一致而加以克 服，例如向標準品和樣品中均加入甲醇。在本文中，樣品在密閉 容器中進行微波消解后向其中加入甲醇 [13,14,6]。耗時約 1.5 小 時（包括冷卻）的消解過程自動完成，在無需使用高氯酸的情況 下即可實現(xiàn)樣品的*消解 [15]。
校準 使用 0、0.8、4 和 20 µg/L (ppb) 標準溶液繪制 Cr 和 Mo 的校準 曲線，并使用 0、0.4、2 和 10 µg/L 標準溶液繪制 Se 的校準曲線。 全部三種分析物校準曲線的 R 值為 0.9995 或更高（圖 1 至 3）。 應當注意的是，每種分析物的校準標樣（工作標準溶液）采用各 自的 1 ppm 儲備溶液進行配制。校準標樣根據(jù)重量比進行配制。 或者，使用包含所有分析物的多元素儲備溶液配制校準標樣，并 采用 A 級定容移液器進行移取。
方法轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)：在實驗室 2 中，由三位不同分析人員分別在 12 天中根據(jù)典型方法 對實驗室對照樣品的四次重復消解液進行分析，以評估方法耐用 性。此外還對實驗室 1 和實驗室 2 的結(jié)果進行了比較。 表 4 顯示所有三位分析人員（分別在 12 天中）分析定制實驗室對 照樣品 10 CLC10_B 中的 Cr 所得到的 12 次獨立測量結(jié)果。每天 分析的四個重復對照樣品均獲得了優(yōu)異的精密度（RSD 為 0.48% - 2.87%）。此外，每天重復分析的兩個樣品濃度（樣品 1和 2 或樣品 3 和 4）的精密度均小于 2% RSD（方案要求 RSD 小 于 7%）。所有三位分析人員獲得的 12 個獨立數(shù)據(jù)點的總體平均 濃度和精密度分別為 1059.36 ng/g Cr 和 2.33% RSD。表 4 顯示 每天 (n = 4) 和總體 (n = 12) 獲得的 Cr 平均濃度處于實驗室 1 生 成的控制圖平均值 (1053.00 ng/g Cr) 的 ± 10% 和 3 倍標準偏差 以內(nèi)，如圖 4 所示。實驗室 1 結(jié)果表明三位分析人員在 30 天內(nèi)獲 得的精密度值為 1.6% RSD（表 4）。實驗室 1 控制圖平均值 (1053.00 ng/g Cr) 與實驗室 2 平均值 (1059.36 ng/g Cr) 之差為 0.6%。
5 顯示所有三位分析人員（分別在 12 天中）分析 CLC-10 中的 Se 所得到的 12 次獨立測量結(jié)果。每天分析的四個重復對照樣品均 獲得了優(yōu)異的精密度（RSD 為 0.33% - 2.53%）。此外，每天連續(xù) 重復分析的兩個樣品濃度（樣品 1 和 2 或樣品 3 和 4）的精密度均 小于 5% RSD（方案要求 RSD 小于 7%）。所有三位分析人員獲得 的 12 個獨立數(shù)據(jù)點的總體平均濃度和精密度分別為 814.72 ng/g Se 和 2.95% RSD。表 5 同樣顯示每天 (n = 4) 和總體 (n = 12) 獲得 的 Se 平均濃度處于實驗室 1 生成的控制圖平均值 (1053.00 ng/g Se) 的 ± 10% 和 3 倍標準偏差以內(nèi)，如圖 5 所示。表 5 表明實 驗室 1 中三位分析人員在 30 天內(nèi)獲得的精密度值為 1.8% RSD。 實驗室 1 控制圖平均值 (813.80 ng/g Se) 與實驗室 2 平均值 (814.72 ng/g Se) 之差為 0.11%。
表 6 顯示所有三位分析人員（分別在 12 天中）分析 CLC10_B 中 的 Mo 所得到的 12 次獨立測量結(jié)果。每天分析的四個重復對照樣 品均獲得了優(yōu)異的精密度（RSD 為 0.28% - 5.44%）。此外，對 于所有重復樣品，每天連續(xù)重復分析的兩個樣品濃度（樣品 1 和 2 或樣品 3 和 4）的精密度均小于 5% RSD（方案要求 RSD 小于 7%）。其中一個例外是分析人員 2 在第 2 天獲得的 8% RSD （1462.98 ng/g Mo 和 1641.52 ng/g Mo）。這一結(jié)果突出顯示于
表 6 中。所有三位分析人員獲得的 12 個獨立數(shù)據(jù)點的總體平均濃 度和精密度分別為 1641.51 ng/g Mo 和 1.94% RSD。表 6 同樣顯 示每天 (n = 4) 和總體 (n = 12) 獲得的 Mo 平均濃度處于實驗室 1 生成的控制圖平均值 (1696.00 ng/g Mo) 的 ± 10% 和 3 倍標準 偏差以內(nèi)。表 6 表明實驗室 1 中三位分析人員在 30 天內(nèi)獲得的精 密度值為 1.59% RSD。實驗室 1 控制圖平均值 (1696.00 ng/g Mo) 與實驗室 2 平均值 (1641.51 ng/g Mo) 之差為 3.0%。
實際定量限 通過測量加標溶液來測定 Cr、Se 和 Mo 的實際定量限 (PLOQ) 值。 這些溶液的濃度約為低濃度校準標樣濃度的一半，即 Cr 和 Mo 為 0.39 ng/mL，而 Se 為 0.195 ng/mL。表 7 顯示三位分析人員 分別在 6 天內(nèi)獲得的回收率。 Cr（除第一天為 94.1% 以外）和 Mo 的回收率均處于 96% - 103% 之間。6 天的總體平均回收率為 Cr 98.2% 和 Mo 100.5%。表 7 還顯示了 Se 的回收率。第一天獲得的 Se 回收率處于 95% - 105% 之間。然而，由于 Se 的總體平均回收率為 93.2%，因此確定 Se 的 PLOQ 應等于濃度低的校準標樣，即 0.4 ng/mL?？偠灾?使用 7700x ICP-MS 在氦氣模式下得到的 Cr、Se 和 Mo 的 PLOQ 均 為 0.4 ng/mL。應當注意的是，在實驗室 1 中利用安捷倫 ICP-MS 儀器（7500cx 和 7700x）在氫氣模式下獲得的 Se PLOQ 值為 0.2 ng/mL 且回收率處于 95% - 105% 之間。
結(jié)論：一種嬰兒配方奶粉和成人營養(yǎng)品中 Cr、Se 和 Mo 的快速測定 ICP-MS 方法已成功轉(zhuǎn)移至新一代 ICP-MS 中。新方法的關(guān)鍵優(yōu) 勢在于可使用單一池氣體模式（氦氣模式）分析所有樣品。該模 式能夠有效去除 Cr、Se 和 Mo 的多原子干擾，從而大大提高分 析效率。使用便利的密閉容器微波對樣品與加入的內(nèi)標進行消解， 隨后采用 ICP-MS 實現(xiàn)高靈敏度和高特異性檢測。本研究表明此 方法適合作為測定營養(yǎng)品中痕量 Cr、Mo 和 Se 的全局參比方法 （即 AOAC 方法與國際配方奶協(xié)會方法）。
