早餐食物中营养成分和有毒元素检测方案(ICP-MS)

结果和讨论 结论 早餐食物中的营养成分和有毒元素分析概略 早餐是重要的一餐，它提供的基本营养要素让你一整天都精力充沛。怎么保证我们食用的食物和饮料健康、有营养而又安全呢? ( 用于测定食物和饮料中营养要素的标准技术有火焰原子吸收法(AA) 和电感耦合等离子体法 (ICP-OES/AES)。而 A A 和 I CP-OES/AES 也能用于确定有毒元素， I C P-MS结合HPLC 还有区分某些元素中有毒形态和无毒形态的能力，从而确保食品安全。 ) 以下是一些重点解决方案应用说明，它们将帮助您识别牛奶、谷物、果汁和干鲜果品中的微量营养素以及茶、乳制品和苹果汁中的有毒金属，为您确保早餐食物安全。 .目录 营养成分 采用微波消解及快速自动进样器火焰原子吸收光谱法测定新鲜和干果中的微量营养元素.... ......3 采用火焰原子吸收光谱法和FAST 火焰自动进样器通过提升样品通量对牛奶中的微量营养元素进行测定... ...8 采用微波消解火焰原子吸收光谱法及 FAST 火焰自动进样器测定强化早餐谷物中的微量营养元素. .13 快速进样系统原子吸收火焰法检测果汁中微量元素.. .18 使用 Avio 200 ICP-OES 分析果汁中的微量营养元素. .23 使用 Avio 200 ICP-OES 分析牛奶中的微量营养元素. .28 .采用 ICP-MS分析牛奶中的主要元素和微量元素.. .33 安全 石墨炉原子吸收光谱法分析茶叶中的铅、镉和砷... ...40 采用石墨炉原子吸收光谱法测定不同乳制品中的铅. ....45使用 NexSAR HPLC-ICP-MS 形态分析就绪解决方案表征苹果汁中的砷形态........ ..51 采用微波消解及快速自动进样器火焰原子吸收光谱法测定新鲜和干果中的微量营养元素 前言 小吃除了作为日常的早餐外，人们一整天都会偶尔摄入部分小吃，甚至有人还会把小吃当成主食，水果就是一种美味健康的小吃。 随着人们对健康生活和健康食品消费的关注，水果的营养价值也变得 越来越重要。当没有办法提供新鲜水果时，干果成了人们的另一个选择，制造商和消费者都非常关注干燥后的水果相对于新鲜的水果来说，在加工的过程中营养成分是否有流失。其中一个有效监测新鲜和干燥水果质量的方式就是对其微量营养成分的含量进行测定。经调查，微量营养元素具有很高的营养价值，而且这些元素可以通过各种无机分析方法来进行分析。 电感耦合等离子体发射光谱 (ICP-OES) 通常被人们习惯作为多元素分析。而火焰原子吸收光谱法操作成本低，操作简便，快速，为常规分析提供了另一个好的选择。若需要采用个火焰法进行多元素分析，则要求对每个元素只能分析一次，需要再次分析则会受到火焰法样品提升量的限制。 为了解决做样的速度问题，需要使用到一个快速，高通量的样品自动进样系统。虽然每个样品仍需要多次分析，但是每个样品的分析时间被显著降低，因此相比手动进样，样品通量得到了提升。此外，自动进样系统可提高测定的精密度，减少了操作人员技术问题带来的影响，而且操作者可以执行其它任务。 此项工作证明，珀金埃尔默公司的PinAAcle 900系列原子吸收光谱仪火焰操作模式配上快速火焰自动进样器具备分析附件中各种新鲜和干果中各微量元素的能力。 实验 所有的分析均是在PinAAcle 900T原子吸收光谱仪火焰模式配上FAST火焰自动进样器附件中进行的。感兴趣的元素及仪器的测定条件见表1。样品引入系统包括一个高灵敏度的雾化器，标配的雾室和一个10 cm的燃烧头。实验采用外标法进行测定，用10% HNO，配置一个中间液，利用FAST自动进样器中的稀释功能自动进行梯度标液的配置。 测定过程中为了控制K，Na和Ca的电离干扰，样品溶液及标准均采用0.5%(重量)的氧化镧进行稀释。 FAST2附件由快速自动进样器，蠕动泵及开关阀组成，提供了样品快速进样及快速冲洗的功能，信号稳定需要的时间短，并且没有样品之间记忆效应的影响。FAST2快速将样品环中的真空充满，在进样的同时自动进样器移入到下一个样品准备下一个样品的取样。这消除了自吸和蠕动泵抽吸的时间，并消除了自动进样器冲洗和移动的时间，这样能使样品到样品之间分析的时间短至15秒。 FAST2附件进样过程中机械泵的进样能力可以通过优化雾化器和火焰条件来实现，这可以消除由于样品粘度、溶解固体和管道长度对进样带来的影响，同时还可以提高样品流动长期的稳定性。FAST2的在线稀释功能，使操作人员仅需要配置一个简单的中间液，即可让仪器根据需求在线配置各标准点。此外，仪器还可以设定QC超标检查，利用在线稀释功能可以对超出标线最高点的样品进行稀释，再重新进行分析，使稀释后的样品落在标准曲线的范围内，以得到准确的测定值并通过QC检查。 为了对水果样品进行准确分析，需要把感兴趣的元素从水果中提取到仪器需要的溶液中。采用硝酸在敞开体系中加热进行消解，能有效将分析元素熔到溶液中，但是仍会残留部分未消解完全的物质。 元素 Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca 模式 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 发射 发射 发射 波长(nm) 324.75 248.33 285.21 279.48 213.86 766.49 589.00 422.67 狭缝(nm) 0.7 0.2 0.7 0.2 0.7 0.2 0.2 0.7 乙炔流量(L/min) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.7 空气流量(L/min) 10 10 10 10 10 10 10 10 燃烧头 角度 0° 0° 0° 0° 0° 45° 0° 0° 采样时间(SeC) 1 1 1 1 1 1 1 1 重复次数 3 3 3 3 3 3 3 3 样品流速 (mL/min) 6 6 6 6 6 6 6 6 中间液浓度(mg/L) 1 5 1 1 5 200 10 10 自动稀释标准点(mg/L) 0.05 0.1 0.2 0.5 1 0.25 0.5 1 2.5 5 0.050.10.20.51 0.05 0.10.20.5 1 0.250.512.5 5 10 2040 100 200 0.25 0.5 1 8 10 0.512.55 10 标线类型 非线性过零点 非线性过零点 非线性过零点 非线性过零点 非线性过零点 非线性过 零点 非线性过 零点 非线性过零点 若在测定前对样品进行过滤或离心，则会导致结果偏低，而且测量的精度变差。采用密闭微波消解法对样品进行消解能确保样品完全消解，不需要增加额外的步骤，而且能确保最大的回收率，更高的样品通量及更好的安全性。 新鲜和干燥的水果(包括加标和未加标的)均采用珀金埃尔默的Titan微波消解仪进行处理，样品消解炉，采用独特的容器和系统设计，着重强调使用的安全性，通量和操作的简便性。Titan微波消解仪中每个罐体采采用非接触式温度控制，并通过参考罐对压力进行控制，以确保消解方法的精确控制，无论消解任何样品均确保零污染。干燥水果称样0.5g， 新鲜水果称样1g，加入10ml浓硝酸，详细消解程序见表2。所有的样品在消解前均进行加标操作，加标的浓度基于样品中预期的浓度。 结果与讨论 准备每个元素的单标中间液，采用FAST2在线稀释功能实时配置好标准点进行标准曲线的绘制。校准结果见表3。校准曲线优异的相关系数证明标准和样品自动在线稀释功能的价值所在。校准曲线的单点回测确保了标准曲线的有效性，而且通过稀释系统配置的标准点的准确性。 图1列出了水果样品的分析结果，干燥水果味蓝色，新鲜水果为橙色。从该图可以显著观察到，干燥的水果中营养元素的含量明显高于新鲜的水果，不同水果之间元素含量差异很大。 但是在样品所有测定的元素中，钾含量是最高的。FAST2附件通过表4中的稀释因子对样品进行稀释以确保样品的结果落在标准曲线的范围内。 表 2. Titan MPS 系统消解程序 方法 步骤 目标 温度(°C) 压力 爬升 保持 功率r 1 140 限制(bar) 35 10 2 60 2 195 35 3 25 100 3 50 35 1 20 0 表3.校准结果 元素 相关 系数 ICV浓度 (mg/L) ICV 测定值 (mg/L) ICV (%回收率) Cu 0.99985 0.500 0.494 98.8 Fe 0.99999 2.00 1.98 99.0 Mg 0.99999 0.500 0.517 103 Mn 0.99995 0.500 0.495 99.0 Zn 0.99991 2.00 1.95 97.5 K 0.99860 100 96.7 96.7 Na 0.99865 5.0 4.55 91.0 Ca 0.99975 5.0 5.02 100 表4.在线稀释因子 Fruit Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca 蓝莓干 1 1 20 1 2 2 1 5 草莓干 1 1 20 1 2 2 1 5 树莓干 1 1 20 1 2 2 1 5 鲜蓝莓 1 1 20 1 2 2 1 5 鲜树莓 1 20 1 2 2 1 5 鲜草莓 1 20 1 2 2 1 5 鲜猕猴桃 1 1 20 1 2 2 1 5 表5.加标回收浓度(所有单位均为 mg/kg) 水果 Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca 蓝莓干 49.3 197 493 98.6 197 4880 195 488 草莓干 46.6 186 466 93.1 186 4930 197 493 树莓干 50.1 201 501 100 201 5236 209 524 鲜蓝莓 19.6 78.6 196 39.3 78.6 2078 83.1 208 鲜树莓 18.9 75.7 189 37.9 75.7 1850 74.0 185 鲜草莓 21.0 83.9 210 42.0 83.9 1744 69.8 174 鲜猕猴桃 19.7 78.7 197 39.4 78.7 1991 79.6 199 为了验证方法的准确性，所有样品在预消解时按表5中的浓度进行了加标。图2给出了样品中所有元素的加标回收率，结果表明，在该方法条件件所有回收率均在90-110%之间。加标回收实验不要求每个样品都必须进行基体匹配，这也显示出Titan微波消解系统的安性性及样品消解的完全性，大大节约了实验操作人员的时间。各种干鲜水果的加标回收率在90-110%之间进一步验证了样品制备和仪器方法的可靠性。 FAST2附件具备在线稀释功能，减少了操作者使用一个中间标液配置5个最终标准点过程中带来的人为误差。样品中很多元素的含量会落在标准曲线的最高点外。FAST2的在线稀释功能，能实时对样品进行稀释，使样品的测定吸光度值落在标线范围内，结果表明了分析的准确性。FAST2具有反应超标样品并自动稀释的功能，节约了分析时间且消除了额外的样品处理和准备的冗长过程。 结果表明采用火焰原子吸收光谱法配备FAST2附件对鲜果和干果进行分析测定的准确性，该方法快速，分析效率高。 总结 这项工作表明珀金埃尔默的PinAAcle900系列的原子吸收光谱仪能快速有效分析新鲜和干水果中宽浓度范围的铜，铁，镁，锰，锌，钾，钠和钙的含量。采用PinAAcle900和FAST2附件联用能减少实验操作人员在稀释和配置标准系列过程中带来的误差，提升通量，并提供优越的长期稳定性，提高实验室的工作效率。(采用PinAAcle也可以获得同样好的结果)采用Titan微波消解仪对样品进行消解，能有效消除样品盒基体的干扰，采用外标法即可得到准确的结果，而不需要对基体进行匹配或使用专门的分析参数。当样品量较少时，不使用FAST2附件也可以获得一样好的结果。 耗材 零件 货号 纯Cu标液(1000 mg/L) N9300183 (125 mL)N9300114((500mL) 纯Fe标液(1000mg/L) N9303771(125mL)N9300126(500 mL) 纯K标液(10，000 mg/L) B0193234((50 mL) N9304121(125mL)N9304120(500mL) 纯 Mg标液(1000mg/L) N9300179((125 mL)N9300131 (500mL) 纯Mn 标液 (1000 mg/L) N9303783 (125 mL)N9300132 (500 mL) 纯Na 标液(1000 mg/L) N9303785 (125 mL) N9300152((500 mL) 纯Zn 标液(1000 mg/L) N9300178(125mL)N9300168(500 mL) Mn空心阴极灯 N3050145 Zn空心阴极灯 N3050191 Ca标液(1000 mg/L) N9303763 (125mL) N9300108(500mL) 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号 邮编：201203 电话：021-60645888 传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：// www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs 版权所有 ◎2014， PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@ 是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其它所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。 采用火焰原子吸收光谱法和FAST火焰自动进样器通过提升样品通量对牛奶中的微量营养元素进行测定 前言 食品中微量营养元素的测定作为食品检测的一个重要部分，一直备受关注。 微量营养元素有的是天然存在食品中，也有通过额外的手段添加到食品中，一方面反应了市场的需求， 有些情况下也是为了符合法规的要求。鉴于人们不断在寻求防止全身营养不良的方法并试图改善一般的食品供应，对于微量营养元素的监管和强制加入变得越来越多。人们也呼吁通过加入微量营养元素来改善食品的质量，以及在市场上多选择强化产品而非选择非强化食品。 对于食品生产商，内部的质量控制以及外部的监管对快速、准确、方便监控其产品中的微量营养元素提供了强大的动力。此外，营养标签指导同样需要对微量营养元素的合规性进行评估。 牛奶是营养的重要来源之一，主要是针对儿童。鉴于其重要性，牛奶通常以好几种不同的形式出现，最常见的是鲜奶，还有以防腐形式出现的(比如粉末和蒸发后的产物)。因此，需要对牛奶多种形式产物中的微量营养元素进行测定。 电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES) 作为多元素分析的一种方法一直备受人们的青睐，而火焰原子吸收光谱由于其运行成本低，速度快，操作简单，成为备受关注的一个替代方案。而进行多元素测定时，火焰原子吸收光谱法要单独对每个样品的每个元素进行测定，这影响了火焰法定速度快的优势。 为了解决运行速度的问题，我们将使用到一个快速、高通量的自动进样系统装置。虽然每个样品仍需要进行多次分析，但是每个样品的分析时间得到显著的减少，因此相对于手动进样来说，提高了样品引入的通量。此外，自动进样系统能提高分析的精度，而且实验操作人员可以闲置去执行其它的任务。 此项工作中，我们证明了珀金埃尔默的PinAAcle900系列原子吸收光谱仪(火焰操作模式)连同快速火焰自动进样附件能对各种乳制品中的营养元素进行测定。 实验 所有的分析均是在PinAAcle 900T火焰模式下配合使用FAST火焰2自动进样器附件进行的。感兴趣的元素及乳制 品样品分析条件见表1。测定使用的是高灵敏度的雾化器和标配的雾室及10 cm的燃烧头。实验采用外标法进行定量，用2%的硝酸配置单元素中间标液，通过FAST 火焰2附件的在线稀释功能进行逐级稀释配置标准序列。为了消除测定钾，钠，和钙测定过程中受到的电离干扰，样品和标准均采用0.5%的氧化镧进行稀释。 FAST2附件由快速自动进样器，蠕动泵及开关阀组成，提供了样品快速进样及快速冲洗的功能，信号稳定需要的时间短，并且没有样品之间记忆效应的影响。FAST2快速将样品环中的真空充满，在进样的同时自动进样器移入到下一个样品准备下一个样品的取样。这消除了自吸和蠕动泵抽吸的时间，并消除了自动进样器冲洗和移动的时间，这样能使样品到样品之间分析的时间短至15秒。 FAST2附件进样过程中机械泵的进样能力可以通过优化雾化器和火焰条件来实现，这可以消除由于样品粘度、溶解固体和管道长度对进样带来的影响，同时还可以提高样品流动长期的稳定性。FAST2的在线稀释功能，使操作人员仅需要配置一个简单的中间液，即可让仪器根据需求在线配置各标准点。此外，仪器还可以设定QC超标检查，利用在线稀释功能可以对超出标线最高点的样品进行稀释，再重新进行分析，使稀释后的样品落在标准曲线的范围内，以得到准确的测定值并通过QC检查。 表1. PinAAcle 900 仪器和分析条件 元素 Cu Fe Mg Zn K Na Ca 模式 吸收 吸收 吸收 吸收 发射 发射 吸收 波长(nm) 324.75 248.33 285.21 213.86 766.49 589.00 422.67 狭缝(nm) 0.7 0.2 0.7 0.7 0.2 0.2 0.7 乙炔流量(L/min) 2.5 2.82 2.5 2.5 2.5 2.5 2.7 空气流量(L/min) 10 9.56 10 10 10 10 10 燃烧头角度 0° 0° 0° 0° 45° 45° 0° 采集时间(sec) 1 1 1 1 1 1 1 测量次数 3 3 3 3 3 3 3 样品流速(mL/min) 6 6 6 6 6 6 6 中间标液(mg/L) 1 2 1 5 400 50 10 自动稀释标准点(mg/L) 0.05 0.1 0.2 0.5 1 0.1 0.2 0.4 1 2 0.05 0.10.250.5 1 0.25 0.5 1 2.5 5 20 40 100 200 400 2.5 510 0.51.02.05.0 10.0 25 50 标线类型 非线性过 零点 非线性过 零点 非线性过零点 非线性过 零点 非线性过零点 非线性过零点 非线性过零点 通过PinAAcle火焰模式对乳制品进行分析时，有可能需要对样品进行简单的稀释。这要求对每个样品进行基体干扰的补偿，而且效率低下。这将使得劳动量增大，而且受实验操作人员技能和技巧的影响较大。更有效去除样品基体干扰的方案就是将样品进行消解。其中简单的敞开加热体系可以作为一个有效的供选择的方法，但是密闭微波消解能提供更好的样品通量及优越的消解能力，操作简单而且安全性能高。 牛奶样品和SRM1549a(全脂奶粉标准物质)，包括加标和未加标两个类别，均采用珀金埃尔默Titan MPS微波消解系统进行样品的制备。样品消解炉，采用独特的容器和系统设计，着重强调使用的安全性，通量和操作的简便性。Titan微波消解仪中每个罐体均采用非接触式温度控制，并通过参考罐对压力进行控制，以确保消解方法的精确控制，无论消解任何样品均确保零污染。每个消解罐中加入1g样品和10ml浓硝酸。详细的微波消解程序见表2。所有的样品在消解前均进行加标操作，加标的浓度基于SRM的报告值。 结果与讨论 准备每个元素的单标中间液，采用FAST2在线稀释功能实时配置好标准点进行标准曲线的绘制。校准结果见表3。校准曲线优异的相关系数证明标准和样品自动在线稀释功能的价值所在。校准曲线的单点回测确保了标准曲线的有效性，而且通过稀释系统配置的标准点的准确性。 表4给出了SRM 1549a脱脂奶粉的测定结果。所有元素的测定值与参考值之间的偏差均在10%以内，证明了该方法的准确性。准确性得到保障后，我们对各种的乳制品商品样品进行了分析。结果见图1。所有样品中含有的Na， Mg， Ca和K明显高于其它元素，而铜是含量最少的元素，在2%鲜奶中甚至没有测出铜的含量，然而它在各样品中的含量时变化最大的。鲜奶和蒸发乳之间也没有太明显的差异。然而，奶粉中的营养水平是最高的(除了Fe含量以外)。在线测定的结果与我们的预期值相符合：由于奶粉在食用之前先会进行冲溶，因此其中的矿物质水平必定会更高。 表2.Titan MPS 系统消解程序 方法 步骤 目标 温度(°C) 压力 爬升 时间 (min) 保持 时间 (min) 功率 限制(%) 限制(bar) 1 140 35 10 1 60 2 195 35 2 20 100 3 50 35 1 20 0 表3.校准结果 元素 相关系数 ICV浓度(mg/L) ICV 测定值 (mg/L) ICV (%回收率) Cu 0.99998 0.500 0.490 98.0 Fe 0.99996 0.500 0.502 100 Mg 0.99995 0.500 0.527 105 Zn 0.99867 2.50 2.64 106 K 0.99876 100 102 102 Na 0.99925 10.0 10.9 109 Ca 0.99999 5.00 5.39 108 表4.SRM回收值 在线稀 SRM SRM% 参考值 元素 释因子 参考值(mg/kg) 参考值(mg/kg) 回收率 Cu 1 0.638 0.609 95.5 Fe 1 1.80 1.82 101 Mg 30 892 880 98.7 Zn 1 33.8 31.7 93.8 K 2 11920 12080 101 Na 10 3176 3462 109 Ca 30 8810 8343 94.7 图1.乳制品样品分析结果 样品 Cu Fe Mg Zn K Na Ca 2%鲜奶-A 1 1 30 2 5 30 1%鲜奶 1 1 30 1 2 5 30 2%鲜奶-B 1 30 1 2 5 30 蒸发全脂牛奶 1 1 30 1 2 5 30 2%蒸发牛奶 1 1 30 1 2 5 30 奶粉 1 1 30 1 2 10 30 表6.预消化加标回收(所有单位均为mg/kg) 样品 Cu Fe Mg Zn K Na Ca 2%鲜奶-A 24.8 37.8 495 49.5 1986 1986 1986 1%鲜奶 25.3 30.3 506 50.6 2002 2002 2002 2%鲜奶-B 24.8 32.8 497 49.7 1986 1986 1986 蒸发全脂牛奶 24.9 35.5 498 49.8 1994 1994 1994 2%蒸发牛奶 24.5 37.3 491 49.1 1942 1942 1942 奶粉 33.1 57.5 662 66.2 2608 2608 2608 由于样品中各元素的含量范围较宽，所述的相同元素的稀释因子不一定能适用于所有的样品。表5给出了FAST火焰2附件自动确定和执行的稀释因子。 为了验证方法的准确性，所有样品在预消解时按表6中的浓度进行了加标。图2给出了样品中所有元素的加标回收率，结果表明，在该方法条件下所有回收率均在90-110%之间。加标回收实验不要求每个样品都必须进行基体匹配，这也显示出Titan微波消解系统的安全性及样品消解的完全性，大大节约了实验操作人员的时间。各种乳制品样品的加标回收率在90-110%之间进一步验证了样品制备和仪器方法的可靠性。 FAST2附件具备在线稀释功能，减少了操作者使用一个中间标液配置5个最终标准点过程中带来的人为误差。样品中很多元素(比如钾，镁，钠和钙)的含量会落在标准曲线的最高点外。FAST2的在线稀释功能，能实时对样品进行稀释，使样品的测定吸光度值落在标线范围内，结果表明了分析的准确性。FAST2具有反应超标样品并自动稀释的功能，节约了分析时间且消除了额外的样品处理和准备的冗长过程。 结果表明采用火焰原子吸收光谱法配备FAST2附件对乳制品进行分析测定的准确性，该方法快速，分析效率高。 图2.乳制品样品加标回收结果. 结论 这项工作表明珀金埃尔默的PinAAcle900系列的原子吸收光谱仪能快速有效分析各种乳制品样品中宽浓度范围的铜，铁，镁，锰，锌，钾，钠和钙的含量。采用PinAAcle 900和FAST2附件联用能减少实验操作人员在稀释和配置标准系列过程中带来的误差，提升通量，并提供优越的长期稳定性，提高实验室的工作效率。(采用PinAAcle也可以获得同样好的结果)采用Titan微波消解仪对样品进行消解，能有效消除样品盒基体的干扰，采用外标法即可得到准确的结果，而不需要对基体进行匹配或使用专门的分析参数。当样品量较少时，不使用FAST2附件也可以获得一样好的 消耗品 耗材 货号 Red/Red PVC 泵管 09908585 Black/Black PVC 泵管 09908587 Autosampler Tubes B0193233 (15 mL) B0193234 (50mL) Ca 空心阴极灯 N3050114 Cu空心阴极灯 N3050121 Fe空心阴极灯 N3050126 Mg空心阴极灯 N3050144 Zn空心阴极灯 N3050191 耗材 货号 纯 Ca 标准(1000mg/L) N9303763 (125 mL)N9300108(500 mL) 纯Cu标准(1000 mg/L) N9300183 (125 mL) N9300114 (500mL) 纯Fe标准(1000 mg/L N9303779(125mL)N9300141(500mL) 纯K标准(1000 mg/L) N9303779 (125 mL) N9300141 (500 mL) 纯Mg标准(1000 mg/L) N9300179 (125mL)N9300131(500mL) 纯Na标准(1000 mg/L) N9303785(125mL) N9300152(500mL) 纯Zn标准(1000mg/L) N9300178 (125 mL)N9300168(500mL) 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号 邮编：201203 电话：021-60645888 传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：// www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs 版权所有 ◎2014， PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@ 是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其它所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。 采用微波消解火焰原子吸收光谱法及FAST火焰自动进样器测定强化早餐谷物中的微量营养元素 前言 整个世界都会享受一天的开始，在强化谷物中加入牛奶盒水果能简单快速地解决一个营养的早餐。 强化早餐麦片也是儿童摄取营 养的一个重要来源，而消费者也期待各种谷物质量的提高，并且能持续从市场上选择到强化商品。 对于这些营养强化早餐谷物的高效生产，需要生产厂家认真进井配方，而且保证批与批之间必须保持一致。如今正在盛行的对谷物和营养添加剂中微量营养元素的测定，可以使食品生产商对谷物产品质量进行量化并确保产品一致性。具备快速，准确，简便地分析他们样品的能力对于及时出报告起着至关重要的作用，同时能保证实时对样品进行批量调整并对生产过程进行连续控制。食品生产商还必须满足营养标签准则，其中规定其能准确评估微量营养元素。 电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES) 作为多元素分析的一种方法一直备受人们的青睐，而火焰原子吸收光谱法由于其运行成本低，速度快，操作简单，成为备受关注的一个替代方案。而进行多元素测定时，火焰原子吸收光谱法需要单独对每个样品的每个元素进行测定，这影响了火焰法测定速度快的优势。 为了解决运行速度的问题，我们将使用到一个快速、高通量的自动进样系统装置。虽然每个样品仍需要进行多次分析，但是每个样品的分析时间得到显著的减少，因此相对于手动进样来说，提高了样品引入的通量。此外，自动进样系统能提高分析的精度，而且实验操作人员可以闲置去执行其它的任务。 此项工作中，我们证明了珀金埃尔默的PinAAcle900系列原子吸收光谱仪(火焰操作模式)连同快速火焰自动进样附件能对各种强化谷物中的营养元素进行测定。 实验 所有的分析均是在PinAAcle 900T原子吸收光谱仪火焰模式配上FAST火焰自动进样器附件中进行的。谷物测定感兴趣的元素及仪器的测定条件见表1。样品引入系统包括一个高灵敏度的雾化器，标配的雾室和一个10 cm的燃烧头。实验采用外标法进行测定，用2%HN03配置一个中间液，利用FAST 自动进样器中的稀释功能自动进行梯度标液的配置。 FAST2附件由快速自动进样器，蠕动泵及开关阀组成，提供了样品快速进样及快速冲洗的功能，信号稳定需要的时间短，并且没有样品之间记忆效应的影响。FAST2快速将样品环中的真空充满，在进样的同时自动进样器移入到下一个样品准备下一个样品的取样。这消除了自吸和蠕动泵抽吸的时间，并消除了自动进样器冲洗和移动的时间，这样能使样品到样品之间分析的时间短至15秒。 FAST2附件进样过程中机械泵的进样能力可以通过优化雾化器和火焰条件来实现，这可以消除由于样品粘度、溶解固体和管道长度对进样带来的影响，同时还可以提高样品流动长期的稳定性。FAST2的在线稀释功能，使操作人员仅需要配置一个简单的中间液，即可让仪器根据需求在线配置各标准点。此外，仪器还可以设定QC超标检查，利用在线稀释功能可以对超出标线最高点的样品进行稀释，再重新进行分析，使稀释后的样品落在标准曲线的范围内，以得到准确的测定值并通过QC检查。 为了对水果样品进行准确分析，需要把感兴趣的元素从水果中提取到仪器需要的溶液中。采用硝酸在敞开体系中加热进行消解，能有效将分析元素熔到溶液中，但是仍会残留部分未消解完全的物质。若在测定前对样品进行过滤或离心，则会导致结果偏低，而且测量的精度变差。 表1. PinAAcle 900 仪器工作条件 元素 Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca 模式 吸收 吸收 吸收 吸收 吸收 发射 发射 吸收 波长(nm) 324.75 248.33 285.21 279.48 213.86 766.49 589.00 422.67 狭缝(nm) 0.7 0.2 0.7 0.2 0.7 0.2 0.2 0.7 乙炔流量(L/min) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.7 空气流量(L/min) 10 10 10 10 10 10 10 10 燃烧头角度 0° 0° 0° 0° 0° 45° 45° 45° 采集时间(sec) 1 1 1 1 1 1 1 1 测定次数 3 3 3 3 3 3 3 3 样品流速(mL/min) 6 6 6 6 6 6 6 6 中间标液 (mg/L) 1 10 1 1 5 400 100 400 0.05 0.5 0.05 0.05 0.25 20 10 20 自动稀释标准点 0.1 1 0.1 0.1 0.5 40 20 40 0.2 2.5 0.25 0.25 1 100 50 100 (mg/L) 0.5 5 0.5 0.5 2.5 200 100 200 1 10 1 1 5 400 400 标线类型 非线性过 非线性过 非线性过 非线性过 非线性过 非线性过 非线性过 非线性过 零点 零点 零点 零点 零点 零点 零点 零点 采用密闭微波消解法对样品进行消解能确保样品完全消解，不需要增加额外的步骤，而且能确保最大的回收率，更高的样品通量及更好的安全性。 各类谷物早餐样品和NIST SRM3233(强化早餐麦片标准物质)，包括加标和未加标两个类别，均采用珀金埃尔默Titan MPS微波消解系统进行样品的制备。样品消解炉，采用独特的容器和系统设计，着重强调使用的安全性，通量和操作的简便性。Titan微波消解仪中每个罐体均采用非接触式温度控制，并通过参考罐对压力进行控制，以确保消解方法的精确控制，无论消解任何样品均确保零污染。每个消解罐中加入1g粉碎的谷物样品和10ml浓硝酸。详细的微波消解程序见表3。 所有的样品在消解前均进行加标操作，加标的浓度基于SRM的报告值。TM 结果与讨论 准备每个元素的单标中间液，采用FAST2在线稀释功能实时配置好标准点进行标准曲线的绘制。校准结果见表4。校准曲线优异的相关系数证明标准和样品自动在线稀释功能的价值所在。校准曲线的单点回测确保了标准曲线的有效性，而且通过稀释系统配置的标准点的准确性。 表4给出了SRM 1549a脱脂奶粉的测定结果。所有元素的测定值与参考值之间的偏差均在10%以内，证明了该方法的准确性。同样需要注意的是，不同的元素间所使用的稀释因子也不一样，这些因子都是由自动进样器在线功能确定的，无需用户进行任何干预。 方法的准确性得到保障后，我们对谷物样品进行了分析。结果见表1，其表现出一些有趣的趋势。首先，铜和锰在所有的样品当中含量均是最低的，而钾和钠的含量最高。有趣的是，小麦谷物(W1)中含有的钠，铜，锰和铁显著低于其他的样品，这可能是该谷物比其它的样品更自然，没有太多添加的东西。相反，燕麦谷物(O)中所有的元素含量都接近或出于最高值，这表明该谷物为最强化的麦片。锌，钙和钾，在所有样品中的含量不一，说明这些元素不同程度地在样品中有添加。 表2.谷物类型及相应的分析数据表 谷物类型 数据表l 五谷 G 燕麦 大米 R 玉米 C 小麦 W1，W2 表3. Titan MPS 消解程序 方法步骤 目标 温度(°C) 压力 限制(bar) 爬升 时间(min) 保持 时间(min) 功率 (%) 1 140 35 10 2 60 2 195 35 3 25 100 3 50 35 1 20 0 表4.校准结果 元素 相关系数 ICV浓度(mg/L) ICV 测定值(mg/L) ICV (%回收率) Cu 0.99997 0.500 0.494 98.8 Fe 0.99998 5.00 5.06 101 Mg 0.99996 0.500 0.456 91.2 Mn 0.99999 0.500 0.511 102 Zn 0.99990 2.50 2.54 102 K 0.99936 200 208 104 Na 0.99962 50.0 48.6 97.2 Ca 0.99999 200 207 104 表5. NIST "SRM 3233 强化早餐麦片回收率 元素 在线稀释因子 SRM参考值 (mg/kg) SRM 测定值 (mg/kg) %参考值回收率 Cu 1 3.97 4.26 107 Fe 5 766 751 98.0 Mg 40 1093 1142 105 Mn 1 33.1 30.9 93.4 Zn 10 628 587 93.5 K 3 3060 3278 107 Na 5 6830 7249 106 Ca 20 36910 37870 103 图1.其中谷物分析结果 表6.在线稀释因子 Sample Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca MG 1 5 40 1 10 3 4 6 1 5 40 1 10 3 4 8 R 1 5 40 1 10 3 4 8 C 1 5 40 1 10 3 5 6 W1 1 5 40 1 10 3 4 8 W2 1 5 40 1 10 3 4 10 表7.加标回收浓度(所有单位均为 mg/kg) Sample Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca MG 28.9 578 578 28.9 578 2634 5268 10536 32.3 646 646 32.3 646 2995 5989 11979 R 29.6 592 592 29.6 592 2815 5631 11261 C 29.6 593 593 29.6 593 2828 5656 11312 W1 26.5 530 530 26.5 530 2865 5729 11459 W2 28.8 576 576 28.8 576 2847 5693 11387 由于样品中各元素的含量范围较宽，所述的相同元素的稀释因子不一定能适用于所有的样品。表6给出了FAST火焰2附件自动确定和执行的稀释因子。 为了验证方法的准确性，所有样品在预消解时按表7中的浓度进行了加标。图2给出了样品中所有元素的加标回收率，结果表明，在该方法条件下所有回收率均在90-110%之间。加标回收实验不要求每个样品都必须进行基体匹配，这也显示出Titan微波消解系统的安全性及样品消解的完全性，大大节约了实验操作人员的时间。各种谷物早餐的加标回收率在90-110%之间进一步验证了样品制备和仪器方法的可靠性。 FAST2附件具备在线稀释功能，减少了操作者使用一个中间标液配置5个最终标准点过程中带来的人为误差。样品中很多元素(比如钾，镁，钠和钙)的含量会落在标准曲线 图2.所有样品中所有元素的加标回收率 的最高点外。FAST2的在线稀释功能，能实时对样品进行稀释，使样品的测定吸光度值落在标线范围内，结果表明了分析的准确性。FAST2具有反应超标样品并自动稀释的功能，节约了分析时间且消除了额外的样品处理和准备的冗长过程。 结果表明采用火焰原子吸收光谱法配备FAST2附件对谷物早餐进行分析测定的准确性，该方法快速，分析效率高。 结论 这项工作表明珀金埃尔默的PinAAcle900系列的原子吸收光谱仪能快速有效分析谷物早餐中宽浓度范围的铜，铁，镁，锰，锌，钾，钠和钙的含量。采用PinAAcle 900和FAST2附件联用能减少实验操作人员在稀释和配置标准系列过程中带来的误差，提升通量，并提供优越的长期稳定性，提高实验室的工作效率。(采用PinAAcle也可以获得同样好的结果)采用Titan微波消解仪对样品进行消解，能有效消除样品盒基体的干扰，采用外标法即可得到准确的结果，而不需要对基体进行匹配或使用专门的分析参数。当样品量较少时，不使用FAST2附件也可以获得一样好的结果。 耗材 货号 纯 Cu标准溶液(1000 mg/L) N9300183(125mL)N9300114 (500mL) 纯Fe标准溶液(1000 mg/L) N9303771 (125 mL)N9300126(500mL) 纯K标准溶液(10，000mg/L) N9304121(125mL) N9304120 (500mL) 纯 Mg标准溶液(1000 mg/L) N9300179 (125 mL)N9300131((500 mL) 纯Mn标准溶液(1000 mg/L) N9303783 (125 mL)N9300132 (500 mL) 纯 Na标准溶液(10，000mg/L) N9304124 (125mL)N9304123((500mL) 纯Zn标准溶液(1000mg/L) N9300178(125mL)N9300168 (500mL) Mn空心阴极灯 N3050145 Zn空心阴极灯 N3050191 纯Ca标准溶液(10，000 mg/L) N0691581 (125 mL)N9303764((500 mL) 快速进样系统原子吸收火焰法检测果汁中微量元素 介绍 因为果汁是一种美味、方便的相对于碳酸饮料而言更加健康环保的饮料而深受消费者青睐。水果的营养价值众所周知，而作为100%纯果汁饮料，水果的营养预期会最终转移到果汁饮料里。对于消费者而 言，最终从众多饮料里选择某一款往往是因为其独特的特性，所以，饮料需要详细标示其产品。为了吸引消费者，并解决市场需求，许多果汁产品也可强化微量营养素，以提高或增加微量元素含量。 为了保证食品质量和安全，随着食品监管要求的原来越严格，饮料制作商和生产企业要对其饮料里的微量元素和其他营养含量进行量化。质量控制过程中，例行检验要求对使用原材料和最终产品进行检测。对准确和精确数据的统计和分析，有助于提高产品产量和提升产品品质。 尽管ICP-OES在多元素同时分析领域颇受青睐，但火焰原子吸收(AA)以节约成本，简单快速的特性对分析者同样很强的吸引力。然而，通过火焰AAS在多元素分析时要求对每一个元素进行单独的测定，那么它就影响了火焰分析的速度。为了很好的解决这个问题，一种快速、高样品通量的自动化进样系统就应运而生。虽然样品仍然需要多次分析，而每个样品的分析时间相对于手动分析则显著缩短；自动进样系统不仅解放了我们的双手，更让分析的系统精度和稳定性得到明显提高。这里我们将采用火焰原子吸收借助快速自动进样系统提高样品通量来进行不同类型果汁饮料里的多元素分析。 实验 样品及样品准备 面对纷杂浩大的果汁及果汁添加饮品市场，为了确保采集样品具有代表性，我们选择日常经常使用的果汁饮料和超市购买一部分果汁。只选择100%果汁饮料(按照产品标示)作为研究对象，尽管这样，仍然意味着很多果汁是经过精加工而成的。样品分析了代表两种不同品牌的苹果汁和橘子汁、两种不同品种的葡萄汁、石榴汁、蔬菜和水果混合汁等。分析微量元素为产品标签标明元素。 为了避免复杂的样品处理带入的影响，只向样品里加入少量硝酸保持其酸性2%即可，样品进行分装几组分别测定我们要分析的元素含量。 仪器条件 所有分析工作都是借助于FAST Flame 2组件在PinAAcleTM900T上用火焰模式测试完成，分析目标元素及分析仪器条件见表一所示。采用高灵敏度雾化器标准雾室， 10cm×0.5全钛燃烧头。标准曲线采用FAST Flame 2组件自动在线稀释功能在线配制，稀释液为2%硝酸/去离子水。为了有效抑制电离效应，在分析钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)三元素时，需要在工作曲线溶液、制备样品里加入氧化镧(La，O)控制其质量含量为0.5%(质量含量)。 FAST Flame2组件是由快速进样系统、蠕动泵和具有快速提取、短信号稳定时间、超低记忆效应的切换阀组成。该组件会借助真空迅速提取样品然后在进样臂移动到另外一个样品的过程中将样品阀切换并注入分析仪器，这样合理的完成测试工序的搭接。该方案有效消除了时间延迟和长时间冲洗及等待时间，所以该程序分析完一个样品只需要15秒。在雾化器、火焰条件稳定情况下，样品的分析结果还会受样品的粘度变化、溶解固体含量、进样管长度影响， 而FAST Flame 2组件机械泵进样有效避免了该不利影响，从而提高了长时间进样稳定性。该组件在线自动稀释功能，使分析者只需配置一个母液就可以让系统自行配置一条我们设计好的工作曲线。同时，该进样系统对全浓度范围设置质控，一旦质控超出线性范围，系统会自动调整稀释因子将质控点控制到标准曲线范围内，从而实现准确质量控制。 Table 1. PinAAcle 900 Instrument and Analytical Conditions Element Cu Fe Mg Zn Mn K Na Ca Mode Absorption Absorption Absorption Absorption Absorption Emission Emission Absorption Wavelength (nm) 324.75 248.33 285.21 213.86 279.48 766.49 589.00 422.67 Slit (nm) 0.7 0.2 0.7 0.7 0.2 0.2 0.2 0.7 Acetylene Flow (L/min) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.7 Air Flow (L/min) 10 10 10 10 10 10 10 10 Burner Head Rotation 0° 0° 45° 0° 0° 45° 45° 45° Acquisition Time (sec) 1 1 1 1 1 1 1 1 Replicates 3 3 3 3 3 3 3 3 Sample Flow Rate (mL/min) 6 6 6 6 6 6 6 6 Intermediate Standard(mg/L) 1 5 0.25 20 0.5 2 0.1 1 0.05 200 200 5 100 5 Auto-Diluted CalibrationStandards (mg/L) 0.050.10.2 0.5 1 0.51 2.5 125 0.20.51 510 0.10.2 10 10 0.5 50100200 2550 100 2550 100 Calibration Curve Type Non-LinearThrough Zero 5 Non-LinearThrough Zero 10 Non-LinearThrough Zero 2 Non-LinearThrough Zero 1 Non-LinearThrough Zero Non-Linear Through Zero Non-Linear Through Zero 标准曲线是采用FAST Flame 2组件的在线自动稀释功能，配制一个母液后设备自行在线配制，校准曲线的结果如表二所示。出色的回收率和相关系数体现了在线稀释样品和标准溶液在线稀释的能力，独立的校准验证确保了工作曲线的有效性和确保测试结果准确性。 果汁样品的分析结果如图一所示。果汁测试除了少数个别元素结果都接近，并与标签标识结果基本一致，Ca含量偏离最大的为橙汁B，标签标示为“强化钙”，其含量高出其他产品一个数量级。K和Mg含量在所有样品里含量接近，Na含量在各种不同的蔬菜果汁饮料里比其他类型饮料要稍微高一些；同时值得注意的是，葡萄汁和蔬菜果汁饮料里Mn含量也明显高于其他产品，各种元素的分布突显出不同营养的平衡及元素从原材料到最终产品的迁移。而如何有效检测和检测对于保证产品质量和准确的标示有非常重要的意义。 Table 2. Calibration Results Element Correlation ICV Concentration Measured ICV(mg/L) ICV Coefficient (mg/L) (% Recovery) Cu 0.99999 0.500 0.508 102 Fe 0.99997 2.50 2.56 102 Mg 0.99998 10.0 10.3 103 Mn 0.99961 0.500 0.503 101 Zn 0.99954 1.00 1.00 100 K 0.99900 100 91.8 91.8 Na 0.99979 20.0 20.8 104 Ca 0.99998 50.0 47.4 94.8 由于元素含量在样品里分布范围宽，那么就需要对不同的样品采用合适的稀释因子。表三显示了自动稀释系统在线稀释所采用的稀释因子。 Figure 1. Results from analyses of juice samples. 表三 Sample Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca Apple A 2 2 5 2 2 30 2 3 Apple B 2 2 5 2 2 30 2 3 White Grape 2 2 5 3 2 30 2 5 Concord Grape 2 2 5 5 2 30 2 5 Orange A 2 2 10 2 2 30 2 3 Orange B 2 2 10 2 2 30 2 20 Fruit-Vegetable 2 2 8 3 2 30 4 3 Pomegranate 2 2 8 2 2 30 2 3 为了评估可能的基体干扰对不同类型果汁饮料测试影响，所有样品都加入相同量如表四的元素含量，结果的回收率如图二所示。所有样品的元素回收率都在10%之内，所以不需要每一个样品单独进行基体匹配。但是，有2个样品里K回收率超过110%(协和葡萄和橘子B)，其结果含量(分别为91.9，95.1毫克/公斤)水平明显低于实际(约含量的1/10)样品里的含量。在所有情况下，样品浓度在分析前已经设好，因此，并非理想状态；尽管如此，测试结果回收率都很出色。因为橘子B的钙含量太高，所以该样品的回收率没有给出。其他所有样品及元素通过简单样品前处理和快速采样准确分析取得良好的回收率。 FAST Flame 2组件的使用，使标准曲线的配置劳动力强度明显降低，由原来每个元素需配置6个单独工作浓度(一个校准空白五个浓度梯度)变成只需配置一定浓度的母液即可。样品里K， Mg， Mn， Na， 和Ca浓度的测定很容易出 现超出标准曲线范围的情况， FAST Flame 2组件的在线稀释功能可以实时有效稀释样品，使分析分析结果控制在标准曲线范围内，提高分析准确性，该组件的在线实时稀释和覆盖较大浓度范围样品的能力，有效节省了样品前处理和分析过程时间。 相比较于普通的自动进样系统， FAST Flame 2组件对每个样品的分析时间大大缩短，样品的进样通量比普通自动进样系统的提高四倍。不仅在自动样品分析、样品稀释、自动配置标准曲线方面表现出绝对的优势，还使每个样品流转时间减少了45秒。相对于全人工测试， FAST Flame 2组件进样系统表现出更加明显的优势。 这些结果验证表明，借助FAST Flame 2组件快速自动进样系统和PinAAcle火焰原子吸收法分析果汁里的多元素含量是切实可行的。 Table 4. Pre-Digestion Spike Levels (all units in mg/kg) Sample Cu Fe Mg Mn Zn K Na Ca Apple A 0.494 0.494 4.94 0.494 0.494 94.1 94.1 37.7 Apple B 0.508 0.508 5.08 0.508 0.508 92.0 92.0 36.8 White Grape 0.500 0.500 5.00 0.500 0.500 90.4 90.4 36.2 Concord Grape 0.475 0.475 4.75 0.475 0.475 91.9 91.9 36.8 Orange A 0.502 0.502 5.02 0.502 0.502 93.2 93.2 37.3 Orange B 0.484 0.484 4.84 0.484 0.484 95.1 95.1 38.0 Fruit-Vegetable 0.486 0.486 4.86 0.486 0.486 89.1 89.1 35.6 Pomegranate 0.479 0.479 4.79 0.479 0.479 95.8 95.8 38.3 耗材列表： 这项研究工作表明PinAAcle900光谱仪能可靠、有效的分析各种各样的果汁样品里的铜、铁、镁、锰、锌、钾、钠和钙较宽浓度范围的含量。而使用FAST Flame 2组件进行自动稀释、标准校准，增加了样品通量和提高了实验室的生产力，同时减少了人为误差(结论同样适用于PinAAcle 500 光谱仪)；同样的实验也可以在较少样品量少不采用FAST Flame 2组件或自动稀释装置情况下进行。 Component Part Number Red/Red PVC Pump Tubing 09908585 Black/Black PVC Pump Tubing 09908587 Autosampler Tubes B0193233 (15mL)B0193234 (50 mL) Ca Hollow Cathode Lamp N3050114 Cu Hollow Cathode Lamp N3050121 Fe Hollow Cathode Lamp N3050126 Mg Hollow Cathode Lamp N3050144 Mn Hollow Cathode Lamp N3050145 Zn Hollow Cathode Lamp N3050191 Pure-Grade Ca Standard (10，000 mg/L) N0691581 (125mL)N9303764(500 mL) Pure-Grade Cu Standard (1000 mg/L) N9300183(1125 mL) N9300114(5500 mL) Pure-Grade Fe Standard (1000 mg/L) N9303771(125mL) N9300126 (500mL) Pure-Grade K Standard (10，000 mg/L) N9304121(125 mL)N9304120) (500 mL) Pure-Grade Mg Standard (1000 mg/L) N9300179 (125 mL) N9300131 (500 mL) Pure-Grade Mn Standard (1000 mg/L) N9303783 (125mL)N93001322(500mL) Pure-Grade Na Standard (10，000 mg/L) N9304124 (125mL)N9304123 (500 mL) Pure-Grade Zn Standard (1000 mg/L) N9300178(125mL)N93001683(500 mL) 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号 邮编：201203 电话：021-60645888 传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：// www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs 版权所有 ◎2014， PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@ 是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其它所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。 使用 Avio 200 ICP-OES 分析果汁中的微量营养元素 引言 果汁一直是一种受欢迎的提神饮料，相比一 般的碳酸饮料是更好的营养替代品。100% 果汁的营养含量来源于水果本身，并且这些有价值的营养成分详细地呈现在瓶标签上。顾客使用这些标签了解果汁的营养成分，进行购物比较。这些标签为顾客提供了有价值的参考的同时北美对标签也有法律要求，制造商有义务保证它们的真实性。 对于食品制造商和加工者来说，必须有一种方法来量化食品的含量，其中包括微量营养元素，这既是出于安全和质量的考量，也是出于要符合监管标签要求。使用前对原材料进行元素污染物筛选，然后确认最终产品的微量营养素含量，这是关于分析测试优点的两个基本示例。准确的分析也可以通过结果和优化生产过程帮助改善生产，在适当的情况下最大化营养素产量或含量。 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) 在多元素分析中一直是很受欢迎的，其检测能力适用于营养分析，如本应用中所示。火焰原子吸收(AA)系统，节约成本、简易和单一元素分析速度，是无法取代的一种选择。年o1然而，使用火焰 AA 原子吸收法测量大量元素要求每个样本的每种元素进行单独而重复的分析，这就消除了火焰AA 的速度优势。 这项工作将集中使用 PerkinElmer AvioTM 200 ICP-OES分析各种商业果汁产品中的微量营养元素，并使用 PerkinElmer TitanMPSTM微波样品制备系统进行样品制备。 实验 样品和样品制备 由于市场上有各种各样的果汁和混合果汁可供选择，我们选择了一些样品来代表常见的果汁。选择样品时，优先选择100%果汁(根据当前的标签指南)，尽管这也意味，多种情况下，这果汁是由浓缩物重新配制而成的。分析的样品代表为两种不同品牌的橙汁、苹果汁和葡萄汁，以及一种蔓越莓汁和一种蔓越莓鸡尾酒。选择分析的元素代表了这些果汁产品标签上常见的微量营养元素。 分析前制备果汁样品，使用珀金埃尔默 Titan MPS 微波消解系统进行密闭容器微波消解。使用的消解方法、样品参数和试剂列于表1和表2里。样品按体积放入消解容器中，然后加入消解试剂和所有要添加的标准物质。把样品和试剂敞开放在容器里10分钟，这可让所有早期反应安全地发生。在这之后，封闭容器，放进 Titan MPS加热消解。当消解完成后，样品用去离子(DI)水冲洗三次后从消解容器转移进样品瓶，然后用去离子水(18Mw-cm)调至最终溶液体积。 表 1 Titan MPS 消解方法。 步骤 设置温度(℃) 压力范围 预热时间 保持时间 (min) 功率限制 (min) (%) (bar) 1 150 30 8 5 90 2 200 30 2 20 100 3 50 30 1 20 0 表2消解信息。 参数 体积 使用的试剂 8mL HNO3(70%)， 2mLH2O2(30%) 初始样品体积 5mL 最终溶液体积(稀释后) 50mL 所有分析是在 Avio 200 ICP-OES 上进行，它还配备了 PerkinElmerS10自动进样器。表3和表4概述了果汁样品分析的相关元素和仪器条件。Meinhard@玻璃雾化器与标准气旋雾室一起使用。 标准溶液由定制的珀金埃尔默多元素标准配制，用去离子水和痕量金属级硝酸稀释至表5中列出的最终元素浓度。该标准的最终硝酸浓度约为10%，与消解样品和稀释样品中相对较高的酸浓度相近。 表 3 Avio 200 ICP-OES 仪器参数。 参数 要求 雾化器 Meinhard玻璃类型K1(零件号N0777707) 雾室 挡板式玻璃旋流雾室(零件号0791352) 样品提升率(mL/min) 0.8 射频功率 1500 雾化气 (L/min) 0.68 辅助气(L/min) 0.2 等离子气体 (L/min) 8 表4方法参数。 元素 波长(nm) 观测方式 积分时间 (sec) Ca 317.933 径向 0.1-5 Cu 327.393 轴向 0.1-5 Fe 238.204 轴向 0.1-5 K 766.490 径向 0.1-5 Mg 285.213 径向 0.1-5 Mn 257.610 轴向 0.1-5 Na 589.592 径向 0.1-5 P 178.221 轴向 0.1-5 S 181.975 轴向 0.1-5 Zn 206.200 轴向 0.1-5 Y(内标) 371.029 径向 0.1-5 Y(内标) 371.029 轴向 0.1-5 表5校准标准。 元素 标准1 (mg/L) 标准2 标准3 (mg/L) 标准4 (mg/L) (mg/L) Ca - - 10 50 Cu 0.1 1 - Fe 0.1 1 - K - - 10 50 Mg - - 10 50 Mn 0.1 1 Na - - 10 50 P - - 10 50 S - - 10 50 Zn 0.1 1 - - 使用标准两点背景校准进行分析，不用其他光谱校准公式。钇作为使用轴向和径向观测分析的所有元素的内标。 珀金埃尔默除了在电感耦合等离子体性能上的良好表现外， Avio200光谱仪还有许多独特的功能。专利 Flat PlateTM等离子技术提供稳定的等离子体，无需维护，并且螺旋负载线圈系统使用仅一半的氩等离子体气体，也无需冷却。将整个进样系统和焊炬组件包进一个易于使用和维护的盒子中。此外， Avio 的双视图功能允许查看轴向或径向，结合其良好的光学分辨率，它还提供了很大的线性动态范围和极佳的稳定性和检测限。所有仪器控制和分析是通过珀金埃尔默的 SyngistixM软件操作的。 结果与讨论 校准结果和校准验证检查(ICV)结果如表6所示。校准标准的良好相关性表示 Avio 200 电感耦合等离子体发射光谱仪的准确性高。独立的校准验证恢复确保校准有效，并且创建的标准准确。 果汁分析结果如图1所示。使用 Titan MPS消解系统，分析用的样品可简易快速制备。与一般开放式容器消解过程相比，这大大节省了时间，而且，如样品数据和加标回收率所示，微波消解提供了非常一致的样品制备性能。样品本身的分析数据和果汁标签上提供的数据一致，也表现了在单次分析中， Avio 200 ICP-OES 准确分析元素浓度变化较大的样品的能力。有趣的是，我们选择的一种橙汁中添加了Ca，而且分析确实显示，这种样品的 Ca 含量明显更高。结果还显示了果汁鸡尾酒(蔓越莓汁A)和纯果汁(蔓越莓汁B)之间的区别，前者是一种加糖的混合果汁饮料，后者是纯果汁，相比果汁鸡尾酒，后者的元素浓度始终更高。各种样品中的元素分布凸显了鲜果中不同的营养平衡如何转化为最终产品中的营养成分，怎么监控和测量这些营养成分对产品质量和标签准确性极为重要。 表6.校准结果。 元素 相关系数 最初校正确认标准品浓度 (mg/L) 测量得到的最初校正确认 最初校正确认标准品(回 标准品浓度 收率%) Ca 0.99998 10.0 10.8 108 Cu 0.99995 0.100 0.106 106 Fe 0.99999 0.100 0.099 99 K 0.99999 10.0 10.6 106 Mg 0.99989 10.0 10.9 109 Mn 0.99999 0.100 0.098 98 Na 0.99999 10.0 10.6 106 P 0.99969 10.0 10.6 106 S 0.99991 10.0 10.5 105 Zn 0.99995 0.100 0.098 98 Avio 200有着大动态范围和双视图能力，因而没有必要对样品进行额外稀释，降低高元素浓度。这意味着所有元素在单次分析中测量，准备的样品不需要多次稀释，且不需要多次分析测量元素。这会提高生产率和样本通量。 Avio 200 ICP-OES 对大浓度范围的极佳线性，对每种元素的合适范围浓度进行的简单校准，确保每个样品可在单次分析过程中完成分析。 为了评估各种果汁里残留的基质效应和核查整个样品制备方法，所有果汁样品在消解前加入标准物质，其中元素浓度如表7所示；由此产生的加标回收率如图2所示。果汁样品中钾的浓度相对于加标浓度水平来说很高，因此回收值不包含钾。其他所有加标回收率在计算值的10%以内，验证了 Titan MPS 消解的能力和质量，消除了对每个样品基质匹配的需要也不需要使用标准加入法来获得准确的结果。 表7.消解前加标水平。 元素 加标浓度(mg/L) Cu， Fe，Mn， Zn 2 Ca， K， Mg， Na， P， S 50 这项工作已经证明 Avio 200 ICP-OES 能可靠有效地分析各种果汁样品中各种浓度范围内的元素。与火焰原子吸收光谱仪相比， Avio200光谱仪有额外能力提供更高的多元素样品通量，同时对元素进行简单的分析，这对于火焰原子吸收光谱仪来说是很难的挑战(例如对磷和硫)。 与电热板或石墨消解相比，使用 Titan MPS 微波消解系统简化了样品制备，同时为实验室提高了通量和生产率。完全消解样品的能力免去了基质匹配校准标准的需要，从而简化分析。 使用 Titan MPS消解系统样品并用 Avio 200 ICP-OES 分析，这是对果汁中的营养元素进行快速、简便而准确分析的理想组合。 ( 参考文献 ) ( 1 . Spivey， N ick， “Analysis of M i cronutrients in Fruit J u ice UsingFAST F lame Sample Automation for I ncreasedd S ampleThroughput" ， Application Note， PerkinElmer， 2015 . ) Avio 200 ICP-OES 配件 货号 红色/红色聚氯乙烯泵管 09908585 黑色/黑色聚氯乙烯泵管 09908587 橙色/绿色聚氯乙烯泵管 N0777110 内部标准工具箱 N0774068 自动进样器管 B0193233(15mL) B0193234(50mL) 仪器校准标准2(100 mg/L) N9301721 磷标准溶液(1000mg/L) N9303788(125mL) 硫标准溶液(1000mg/L) Titan MPS 消解系统 配件 货号 标准75mL 消解容器的消耗品工具箱 N3132000 标准75ml消解容器安全隔膜(25个) N3132001 标准75ml消解容器加压密封件 N3132002 消解容器(10件) 气体密封歧管端盖塞 N3134004 标准75ml消解容器单唇密封成型工具 N3132015 标准 75ml 消解容器8点唇密封成型工具 N3132014 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999www.perkinelmer.com.cn 欲获悉全球办事处的完整清单，请登录 www.perkinelmer.com/ContactUs 版权@2020，珀金埃尔默公司。版权所有。 Perkinelmer是珀金埃尔默公司的注册商标。所有其他商标属于相应所有者的财产。 引言 牛奶不仅是儿童重要的营养物来源，对成人来说也是一样。由于其重要性，牛奶有几种不同的形式：新鲜的、盒装的(超高温处理的)、粉末状的和蒸发的。各种食用形式全球不同，它们取决于地理、文化和气候等因素。 牛奶中营养成分的分析是监测牛奶质量的一个重要方面。微量营养元素既可以天然存在，也可以加进强化牛奶里，反映了市场需求，并且在某些情况下，还反映了监管要求。监管管督和强制添加营养物质的做法仍在继续，各组织都在努力防止全身性营养不良，确保牛奶不掺杂质。民众还要求监测微量营养素来改善牛奶质量，并在市场上选择强化食品而不是非强化食品。 对于牛奶制造商来说，内部质量控制和外部监督的可强有力地提高快速、准确和简易地监测其产品中营养成分的能力。另外，营养成分标签指南也要求准确地评估营养物质，以便遵从法规要求。 电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES) 在多元素分析中一直都是很受欢迎的，其检测能力适用于营养分析、大动态范围和快速的多元素分析，并具备稳定的操作条件。火焰原子吸收(AA)系统，节约成本、简易和单一元素的分析速度，是无法取代的一种选择1。然而，使用火焰 AA测量多元素要求每个样本的每种元素进行单独而重复的分析，这就消除了火焰 AA多元素分析的速度优势。 这项工作使用 PerkinElmer Avio TM 200 ICP-OES 分析各种商业乳制品中的微量营养素，并使用 PerkinElmer Titan MPSTM微波样品制备系统制备样品。 实验 样品和样品制备 样品是从当地市场购买的，选择这些样品来代表常常的牛奶品种，有新鲜的也有不易腐败的。所分析的样品包括全脂、降脂和脱脂的鲜奶、淡奶、盒装奶和奶粉，以及 NISTM SRM 1549a 全脂奶粉。所选的分析元素是乳品和乳制品中常见的营养成分。 牛奶样品分析的制备，使用珀金埃尔默 Titan MPS 微波消解系统进行密闭容器微波消解。使用的消解方法、样品参数和试剂列于表1和表2里。称量样品放进消解容器，然后加入试剂和样品标准物质。然后，样品和试剂在容器中开放放置10分钟，让所有早期反应安全发生，然后密封并放入 Titan MPS 进行消解。在消解结束后，用去离子水(DI)冲洗三次样品，然后移出消解容器，放入样品瓶中进行分析。 表1 Titan MPS 消解方法。 步骤 设置温 度 (℃) 压力范 围 (bar) 预热时 间 (min) 保持时 间 (min) 功率限 制(%) 1 140 35 10 2 80 2 195 35 3 20 100 3 50 35 1 20 0 表2消解信息。 参数 体积 使用的试剂 2.5mL HNO3(70%) +7.5mL去离子水 初始样品体积 1g 最终溶液体积(稀释后) 50mL 所有分析是在 Avio 200 ICP-OES 上进行的。表3和表4概述了牛奶样品分析的相关元素和仪器条件。使用的标准进样系统，含Meinhard@玻璃雾化器和隔板玻璃旋风喷雾室。对于分析，每个元素使用0.1-5秒的自动积分范围。这一宽范围允许 Avio 200 光谱仪自动确定每个元素的最佳积分时间：更高浓度的分析物用更短时间读取，而更低浓度的元素使用更长的积分时间。这种能力很大限度地减少了样品分析时间，加上低氩气消耗(8L/min)，在考虑氩气成本时，可显著节约成本。 外部校准标准用5%硝酸(v/v)从多元素原液和两种单元素标准液按列于表5中的浓度配制。校准标准包括两个范围，确保最大程度确定高低水平的元素。选择标准的最终硝酸浓度(5%)与消解样品和稀释样品中的酸浓度相配。将铉(Y)按 0.5ppm 的内标浓度添加到所有溶液中。 表3 Avio 200 ICP-OES 仪器参数。 参数 要求 雾化器 Meinhard玻璃类型K1(零件号N0777707) 雾室 挡板式玻璃旋流雾室(零件号N0791352) 样品提升率(mL/min) 1.0 射频功率 1500 雾化气(L/min) 0.70 辅助气(L/min) 0.2 等离子气体 (L/min) 8 元素 波长(nm) 等离子体视图 积分范围 (sec) Ba 455.403 径向 0.1-5 Cu 317.933 径向 0.1-5 Fe 238.204 轴向 0.1-5 K 766.490 径向 0.1-5 Mg 285.213 径向 0.1-5 Na 589.592 径向 0.1-5 P 178.221 轴向 0.1-5 S 181.975 轴向 0.1-5 Sr 407.771 径向 0.1-5 Zn 206.200 轴向 0.1-5 Y(内部标准) 371.029 轴向和径向 0.1-5 元素 标准1 (mg/L) 标准2 (mg/L) 标准3 (mg/L) 标准4 (mg/L) Ba， Fe， Sr， Zn 50 100 ---- ---- Ca， K， Mg， Na，P，S --- ---- 1 结果与讨论 尽管牛奶样品存在差异(脂肪含量、密度、形式)， 但 Titan MPS 消解系统能够使用最少量的试剂简单快速地制备样品进行分析，与一般的开放式消解相比，节省了大量时间。所有的消解都产生了清澈的溶液，表明消解完全。 为了确定该方法的准确性，对 NISTTM 1549a 全脂奶粉进行了分析，结果见表6。因为其高脂肪含量和浓缩(粉末)形式，该样品的分析最具挑战性。尽管如此，所有回收率均在认证值的10%以内，证明了该方法的准确性高，并凸显了Avio 200 ICP-OES 在单次分析中测量大范围变化元素浓度的能力。 确定了准确性后，分析其他牛奶样品，结果如图1所示。正如预期的那样，奶粉中的元素浓度最高，其次是淡奶、盒装奶和鲜奶，元素含量最低。 表6 NIST 1549a 全脂奶粉的分析。 元素 实验的 认证的 回收率 (mg/kg) mg/kg) Ba 0.530 0.566 94 Cu 9203 8810 104 Fe 1.72 1.8 95 K 11920 11920 100 Mg 845 892 95 Na 3185 3176 100 P 7128 7600 94 S 2239 --- Sr 2.04 2.14 95 Zn 33.7 33.8 100 *参考值 有趣的是，无论脂肪含量如何，样品种类(即盒装奶、鲜奶、淡奶或奶粉)中的元素浓度都是一致的。另外，盒装奶和鲜奶含有的营养水平相同，表示对盒装牛奶进行的超高温处理(需要在没有冷藏的情况下保持其稳定)不会降低营养质量。这种分析也显示了为什么牛奶是那么重要的食物来源：营养成分(如钙、钾、镁和钠)以及磷和硫的含量都很高。 图1牛奶样品分析结果(蓝色阴影为奶粉；红色阴影为淡奶；绿色阴影为盒装奶；粉粉阴影为鲜奶)。 由于 Avio 200 ICP-OES具有大动态范围和双向观测能力，因此没 有必要专门对每个元素进行稀释。因为校准标准有两个水平(如表 5所示)，每个样品所有元素的分析可以通过单个分析进行。为了评估各种样品中所有残留的基质效应，所有淡奶、盒装奶和鲜奶在消解前都添加了表7所示水平的所有元素。这些加标水平代表了样品制备后的溶液浓度，轻微高于未加标牛奶的浓度。这种标准确保加标水平对于进行分析评价的样品信号有意义。由于 NISTTM奶粉的分析表明不存在基质效应，因而此奶粉样品未加标。最终的加标回收率如图2所示：都在加标值的10%以内。Titan MPS 系统提供了有效的消解，样品基质匹配不需要达到良好的加标回收率。 结论 这项工作已经证明 Avio 200 ICP-OES 能可靠有效地分析各种牛奶样品中各种浓度范围内的元素。与火焰原子吸收光谱仪相比， Avio200光谱仪能提供更高的多元素样品通量，同时对元素进行简单的分析，例如对磷和硫，这对于火焰原子吸收光谱仪来说是很难的挑战。 表7消解前加标水平。 元素 加标水平 单位 Ba 10 pg/L Fe， Sr，Zn 100 ug/L Mg 5 Mg/L Na，S 15 Mg/L Ca，K，P 50 Mg/L 与电热板或石墨消解相比，使用 Titan MPS 微波消解系统简化了样品制备，同时为实验室提高了通量和生产率。完全消解样品的能力免去了基质匹配校准标准的需要，从而简化分析。 使用 Titan MPS 消解系统样品并用 Avio 200 ICP-OES 分析是对牛奶中的营养元素进行快速、简便而准确分析的理想组合。 ( 参考文献 ) 1. Spivey， Nick， “Analysis of Micronutrients in Milk by FlameAtomic Absorption Using FAST Flame Sample Automation forIncreased Sample Throughput”， Application Note， PerkinElmer，2015. 图2牛奶样品的加标回收率(红色阴影为淡奶；绿色阴影为盒装奶；粉色阴影为鲜奶)。 使用的消耗品 Avio 200 ICP-OES Titan MPS 消解系统 配件 货号 配件 货号 红色/红色聚氯乙烯泵管 09908585 标准75mL消解容器的消耗品套件 N3132000 黑色/黑色聚氯乙烯泵管 09908587 标准75ml消解容器安全隔膜(25个) N3132001 自动进样器管 B0193233(15mL)B0193234(50mL) 标准75ml消解容器加压密封件 N3132002 仪器校准标准2(100mg/L) N9301721(125mL) 消解容器(10件) 气体密封歧管端盖塞 标准75ml消解容器单唇密封成型工具 N3134004 N3132015 磷标准溶液(1000mg/L) N9303788(125mL) 硫标准溶液(1000mg/L) N9300139(500mL) N9303796(125mL)N9300154(500mL) 标准75ml消解容器8点唇密封成型工具 N3132014 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999www.perkinelmer.com.cn 欲获悉全球办事处的完整清单，请登录 www.perkinelmer.com/ContactUs 版权@2020，珀金埃尔默公司。版权所有。 Perkinelmer是珀金埃尔默公司的注册商标。所有其他商标属于相应所有者的财产。 012879_CHN_01 PKI 简介 牛奶是成人和儿童广泛饮用的饮品，配方奶粉是婴儿的主要营养来源。另外，牛奶 和奶粉还广泛应用于食品行业，可用于生产其他食品。由于牛奶的营养价值高、食用范围广，因此许多国家会制定牛奶品质的强制标准，并按照标准和法规进行常规监测。牛奶及乳品制造商、食品制造商需要对牛奶和奶粉中的主要元素、微量元素和污染元素进行分析，从而达到标示的合规性要求、监测营养品质、保证安全，防止有毒元素的污染。以《欧盟委员会第1881/2006条法规(EC)》为例，欧洲的许多法规规定了食品中部分污染物的最高水平。同样，印度的《食品安全标准法规(FSSRI)》规定了众多食物当中元素的最高允许含量。美国的《第65号提案》以最高每日摄入限值为基础对污染物做出了明文规定。样品的元素浓度水平从 ng/L 到百分比水平不等，这对检测实验室的 ICP-MS仪器提出了不小的挑战，我们需要不断追求更高的样品处理量和样品处理效率。为了对牛奶和牛奶制品进行分析，我们需要掌握一种可靠的检测方法。 牛奶含有机和无机成分，属于高固溶含量 (TDS)样品。即使利用微波消解，有机成分可以得到完全的消解，但高浓度的无机盐依然留在溶液当中。牛奶通常含有高浓度的磷(P)、钾(K)、钙(Ca)和中高浓度的钠(Na)和镁(Mg)。在众多可用的元素分析技术当中，只有ICP-MS 能够快速地测量同一样品中不同浓度水平的元素。 珀金埃尔默公司的NexION 2000 ICP-MS 具备多项应用优势，其中之一就是非常高的基体耐受性，可应对高TDS 样品。这是由于 NexlON 2000 配备了独有的全基体进样系统 (AMS)1，，它是一种创新型氩稀释系统，，可在气溶胶达到等离子体之前将其精确稀释到1至200倍。具备了这一功能， ICP-MS 就能在不进行离线稀释的条件下引入高 TDS样品，从而免去了这一步骤可能带来的污染和稀释误差问题。 本文介绍了 NexlON 2000 ICP-MS 同时分析牛奶样品中的主要元素和微量元素的应用，证明了 AMS的优势。针对多原子离子干扰采用碰撞模式，同时使用 AMS减少进入等离子体的 TDS水平，确保将基体效应降至最低。这种先进的方法简单且快速，并在多种牛奶样品的有证标准物质与加标回收率研究中得到了论证。 实验 待测样品和标准样品前处理 为了验证该方法的准确性，分析了以下有证标准物质(CRM)I) ERM-BD 150 脱脂奶粉ERM-BD 151脱脂奶粉NMIJ 7512-a奶粉(适用于6月龄的婴儿配方奶粉) 欧洲标准物质 (ERM) 自自欧盟委员会联合研究中心，日本国家计量研究院(NMIJ)的样品来自GL Sciences B.V.(Eindhoven， The Netherlands)o 对多个标准样品进行分析是十分必要的，因为并非所有CRM都对相同的元素进行了认证。对多个标样进行分析可以涵盖更多元素。另外，被选选 CRM针对包括婴儿在内的不同人群，也来自几个大洲，因此验证的范围也比较大。 除了奶粉以外，针对超高温灭菌 (UHT)牛奶和脱水牛奶提供验证方法也很重要。因此，从不同地区采购了以下样品并进行分析： 脱脂奶粉(脱脂) 淡脱水牛奶(脂肪含量4%)脱水牛奶(脂肪含量9%)甜炼乳脱兑牛奶 (UHT， 脂肪含量<0.5%) 半脱脂牛奶(UHT，脂肪含量<2%) 为了进一步验证该方法对脂肪含量不同的各种牛奶的适用性，对样品进行了加标回收率的评估。 样品通过浓甬酸 (Fluka TM， TraceSELECT@ Ultra)和30%的过氧化氢 (Sigma-Aldrich TM， H0z≥30%，用于超痕量分析)进行消解。按照表1所示调整样品称样量和水的加入量。这个程序有效地考虑了奶粉和脱水牛奶中元素的预浓缩，避免因样品含水量不同导致的不同牛奶类型的溶样条件差异。 表1.不同牛奶类型的预处理步骤 Milk Type Weight (g) Nitric Acid (mL) Hydrogen Peroxide (mL) Water (mL) UHT Milk 5 2.5 2.5 0 Evaporated Milk 2 2.5 2.5 3 Condensed Milk 1 2.5 2.5 4 Milk Powder 0.5 2.5 2.5 5 使用配有标准的75-mL消解管的 Titan MPS TM 微波消解仪进行样品的消解。温度程序如表2所示。类似的程序成功地运用于牛奶样品的消解和 ICP-OES的检测‘。消解完成后，样品转移至50-mL的定量管，加入10uL 1000mg/L 金标准溶液，并用去离子水定容至50 mL。 表 2. Titan MPS 微波消解仪的消解程序 Target Pressure Ramp Hold Power Step lemp Limit Time Time Limit (C) (bar) (min) (min) (%) 1 140 35 10 2 80 2 195 35 3 20 100 3 50 35 1 20 0 注意：第一步中的消解功率上限需根据消解管的个数进行调整’。 CRM 的含水量按照分析证书的规定测定。CRM分析结果针对含水量进行校准，并以干质量为基础生成报告。 校准溶液和内标混合溶液均采用文末"耗材与试剂"表格中列出的溶液进行配制。标准浓度、加标水平和内标的详情如表3所示。另外，按照1.5%(v/v)的水平向内标溶液添加冰醋酸 (Sigma-Aldrich TM)。因为有机样品消解后会在溶液中残留碳化合物，加入这种有机改性剂的目的是使溶液之间的碳含量保持一致。由于高电离电位的部分元素受到碳元素影响，引起信号增强，所以减小标准溶液与样品之间的碳含量差异能确保定量的准确性。检测以外标法进行，所有的元素校准曲线的线性相关性 0.99992 ≤r≤ 1.000000。钾和钠的高浓度校准曲线如图1所示。所有的校准溶液由5%的硝酸配制，加入200 ug/L 金以保持汞的稳定，同时自动进样器的冲洗液也是5%的硝酸。测得的结果如表7所示。 仪器 检测工作在 NexlON 2000 P ICP-MS 上进行，采用表4所示的条件和参数进行分析。使用默认的进样系统：PFA-ST 雾化器、配有 AMS 系统的玻璃旋流雾室和可拆卸的炬管。带制冷的 Peltier 雾室设置为2℃， AMS 图1.K和 Ca 的校准曲线 表3.各元素的校准溶液浓度和加标浓度(单位：ug/L) 元素 标准1 标准2 标准3 标准4 标准5 标准6* 加标 Al， As， Ba， Cd， Co， Cr， Cu， Fe， Mn， Mo， Ni， Pb，Rb， Se，Sn， Sr， Ti， V， Zn 1 4 20 100 500 800 200 Hg 0.02 0.08 0.4 2 10 16 4 Na， Mg， K， Ca， P 250 1000 5000 25000 125000 200000 50000 内标 Sc45， Ga71，Ge72， Rh103， Ir193 表 4. NexION 2000 ICP-MS 的参数 附件 参数 雾化器 PFA-ST 雾室 玻璃旋流雾室，2℃ 中心管 内径：2.0mm， 石英 进样速率 260uL/分钟 进样方式 在线添加内标 射频功率 1600W 碰撞气流量1 3.8mL/分钟((针对 As、Se、 Ge) 碰撞气流量2 4.7mL/分钟(针对其他元素) AMS 在线稀释 10倍 设置为10倍在线稀释。经消解后的样品溶液可直接进样，无需进一步稀释。测定方法中不使用元素校正方程，但铅(Pb)的测定需要计算三个同位素的和值(Pb206+Pb207+Pb208)，因为 Pb 在自然形态下的同位素比值存在差异。 结果与讨论 有证标准样品和定量限 该方法的准确性通过检测 CRM验证。表5为 NMIJ7512-a奶粉标样的回收率，介于标准值的94-99%。 表 5. NMIJ 7512-a 奶粉标样的分析结果 元素 测得值(mg/kg) 标准值(mg/kg) 回收率 Na 1847 1870 99% Mg 804 819 98% P 5499 5620 98% K 8231 8410 98% Ca 8204 8650 95% Mn 0.879 0.931 94% Cu 4.59 4.66 99% Zn 40.5 41.3 98% Rb 8.67 8.93 97% Sr 5.68 5.88 97% Mo 0.213 0.223 95% Ba 0.436 0.449 97% ERM-BD 150 和 ERM-BD 151脱脂奶粉的检测结果如表6所示。这些 CRM 具有相同的主要元素成分，但部分微量元素水平不同。实验结果和标准值之间具有较好的一致性，回收率介于89-107%。为了评估该方法的重复性，共测量了七次 ERM-BD 150标样，七次测量结果的均值和精密度如表6所示。 根据《欧盟委员会第333/2007条法规(EC)》4的建议，以10次连续空白检测的标准偏差的10倍为基础计算定量限值 (LOQ)，用定量限值乘以系数100表示奶粉的LOQ(表7)。比较LOQ和CRM值，可以看到：在绝大多数情况下 LOQ 低于标准值。注意：用表6当中的数值除以10可得到牛奶样品的LOQ， 因为与奶粉(0.5g)相比，牛奶的称样量较大(5g)。 灵敏度满足法规的最高水平(ML)要求 《欧盟委员会第1881/2006 条法规(EC)》规定了牛奶中无机锡和铅的ML'。牛奶中铅的 LOQ 为0.00017 mg/kg，与牛奶中铅的法定水平0.020 mg/kg 相比，该数值低了两个数量级。罐装婴儿配方奶粉和第二阶段配方奶粉(包括婴儿牛奶和第二阶段牛奶)中锡的 ML设置为50 mg/kg， 比牛奶中锡(Sn) 的LOQ高了四个数量级。比较情况如图2所示。对于所有的元素，消解空白均低 于LOQ，完全满足检测需求。 表7.不同形式牛奶/奶粉样品的定量限值 (LOQ) 元素 奶粉中的 LOQ 脱水牛奶中的 LOQ(mg/kg) UHT 牛奶中的 LOQ(mg/kg) (mg/kg) Na 23 2.1 0.52 0.21 Mg 24 0.29 0.072 0.029 AI 27 0.40 0.10 0.040 P31 4.3 1.1 0.43 K39 3.4 0.85 0.34 Ca 44 6.4 1.6 0.64 Ti 49 0.089 0.022 0.0089 V51 0.0026 0.00065 0.00026 Cr 52 0.014 0.0035 0.0014 Mn 55 0.021 0.0052 0.0021 Fe 57 0.30 0.075 0.030 Co 59 0.0027 0.00067 0.00027 Ni 60 0.017 0.0043 0.0017 Cu 63 0.0064 0.0016 0.00064 Zn 66 0.099 0.025 0.0099 As 75 0.0099 0.0025 0.00099 Se 78 0.25 0.064 0.025 Rb85 0.015 0.0037 0.0015 Sr 88 0.010 0.0026 0.0010 Mo 95 0.010 0.0024 0.0010 Cd 111 0.013 0.0033 0.0013 Sn 118 0.012 0.0030 0.0012 Ba 138 0.0034 0.00084 0.00034 Hg 202 0.0083 0.0021 0.00083 Pb 208 0.0017 0.00043 0.00017 ERM-BD 150 ERM-BD 151 元素 测得值* (mg/kg) % RSD* 标准值 (mg/kg) 回收率 测得值 标准值 (mg/kg) 回收率 (mg/kg) Na 4074 1.5 4180 97% 4127 4190 98% Mg 1225 1.9 1260 97% 1242 1260 99% P 10368 2.4 11000 94% 10829 11000 98% K 16343 1.6 17000 96% 16766 17000 99% Ca 12499 1.4 13900 90% 12927 13900 93% Mn 0.274 3.9 0.289 95% 0.286 0.29 99% Fe 4.72 4.3 4.6 103% 49.7 53 94% Cu 1.04 1.2 1.08 96% 5.05 5.00 101% Zn 45.3 1.7 44.8 101% 45.5 44.9 101% Se

确定