食品元素分析和元素化学形态分析中的ICP-MS 应用
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食品科技ICP-MS法测定食品及其包装材料中重金属元素的研究进展袁 磊(连云港市赣榆区综合检验检测中心,江苏连云港 222100)摘 要:电感耦合等离子体质谱法(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP-MS)是目前发展较快且应用广泛的检测重金属元素的技术之一,在痕量和超痕量重金属检测中表现优异,具备多元素分析快、检出限低、灵敏度高以及线性范围广等优点。
基于此,本文对ICP-MS测定食品及其包装材料中重金属元素的相关文献进行梳理,探讨ICP-MS法的检测原理以及其在食品包装材料重金属元素测定中的应用现状,旨在总结ICP-MS技术在食品包装材料重金属检测领域的应用价值,为保障食品安全、加强检测技术应用提供一些参考。
关键词:电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS);食品;食品包装材料;重金属检测Research Progress on the Determination of Heavy Metal Elements in Food and Its Packaging Materials by ICP-MSYUAN Lei(Comprehensive Inspection and Testing Center, Ganyu District, Lianyungang City, Lianyungang 222100,China)Abstract: Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) is one of the technologies for detecting heavy metals with rapid technical development and wide application at present. It performs well in the detection of trace and ultra-trace heavy metals, and has the advantages of fast multi-element analysis, low detection limit, high sensitivity and wide linear range. Based on this, this paper sorts out the related literatures of ICP-MS determination of heavy metals in food and its packaging materials, and discusses the detection principle and application status of ICP-MS in the determination of heavy metals in food packaging materials, aiming at summarizing the application value of ICP-MS in the field of heavy metals detection in food packaging materials, and providing some references for ensuring food safety and strengthening the application of detection technology.Keywords: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS); food; food packaging materials; detection of heavy metals近年来,随着工业发展进程的加快,环境污染问题日益严重。
食品中多元素测定检测方法电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)重金属污染已经成为当今影响人体健康的一个重要污染源,因此如何检测重金属已经成为了一个特别重要课题,下面我依据国标以及自己的阅历整理了一下食品中多元素检测方法,一起来跟我看看吧。
1 原理试样经消解后,由电感耦合等离子体质谐仪测定,以元素特定质量数(质荷比,m/z)定性,采纳外标法,以待测元索质谱信号与内标元索质谱信号的强度比与待测元素的浓度成正比进行定量分析。
2 适用范围此方法适用于食品中硼、钠、镁、铝、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、锶、钥、锡、锑、钡、汞、铅、镉的测定。
3 标准品3.1元素贮备液(10 mg/L):铅、镉、砷、硒、铬、锡、铜、锰、镍、钡、锶、钼、钛、钒和钴等,采纳经国家认证并授予标准物质证书的单元素或多元素标准贮备液。
3.2元素贮备液(10 mg/L):铅、镉、砷、硒、铬.锡、铜、锰、镍、钡、锶.钼、钛、钒和钴等,采纳经国家认证并授予标准物质证书的单元素或多元素标准贮备液。
3.3微量元素贮备液(1000mg/L):钠、钾、钙、铁、镁、铝、锌等采纳经国家认证并授予标准物质证书的单元素标准贮备液。
3.4内标元素贮备液(100 mg/L):钪、锗、铟.铑.铼、铋等采纳经国家认证并授予标准物质证书的单元素或多元素标准贮备液。
4 标准溶液配制4.1混合标准工作溶液:吸取3.1多元素标准贮备液0.25mL,加入到25mL容量瓶中,用硝酸溶液(5+95)定容至刻度备用,浓度为100mg/mL,再用硝酸溶液(5+95)逐级稀释配成混合标准工作溶液系列,浓度分别为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0mg/mL。
注:依据样品消解溶液中元素养量浓度水平,适当调整标准系列中各元索质量浓度范围。
4.2汞标准工作溶液:吸取3.2多元素标准贮备液0.25mL,加入到25mL容量瓶中,用硝酸溶液(5+95)定容至刻度备用,浓度为100mg/mL,再用硝酸溶液(5+95)逐级稀释配成混合标准工作溶液系列,浓度分别为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0mg/mL。
食品科技ICP-MS技术在食品检验中的应用综述黄宝菊(宁德市产品质量检验所,福建宁德 352100)摘 要:随着科技水平的极速发展,人们的生活质量水平越来越高,对食品安全提出了更高的要求。
现阶段,先进的食品安全监测技术被运用到了日常生活中,提高了食品安全监测效率,电感耦合等离子体质谱检测技术能快速准确地测定食品中微量元素,是一种准确度高和速度快的食品安全检测技术,拥有广泛的发展前景。
本文概述了电感耦合等离子体质谱技术在食品安全检测方面的应用现状及其未来的发展 前景。
关键词:ICP-MS;食品安全检测;应用Summary of the Application of ICP-MS Technology inFood InspectionHUANG Baoju(Ningde City Product Quality Inspection Institute, Ningde 352100, China) Abstract: With the rapid development of science and technology level, people's quality of life is getting higher and higher, which has put forward higher requirements for food safety.At this stage a batch after batch of advanced food safety monitoring technology has been applied to daily life, to food safety monitoring efficiency brought a qualitative leap, inductively coupled plasma mass spectrometry detection technology can quickly and accurately determine food trace elements, is a kind of accuracy and fast food safety detection technology, has a wide range of development prospects.This paper outlines the current application of inductively coupled plasma mass spectrometry in food safety detection and its future development prospects.Keywords: ICP-MS; food safety testing; application食品质量安全检测是一个重要领域,食品中含有丰富元素,既有人体必需的矿物质元素,如Ca、K、P等,又含有大量有毒元素,如Cd、Hg、Pb等。
ICP-MS在食品安全检测中的应用进展摘要:随着科学技术的迅速发展,人民的生活质量有所提高,食品安全要求也有所提高。
感应耦合等离子体质谱检测技术(ICP-MS)能够快速准确地测量食品中的元素,是一种具有广阔发展前景的高精度、快速的食品安全检测技术。
主要介绍了感应耦合等离子体质谱的基本原理及其在重金属探测、食品中微量元素成分分析和元素形态分析等领域的应用和研究进展,以进一步改进在食品安全监测和质量控制中使用ICP-MS的情况。
关键词:电感耦合等离子体质谱;食品安全;检测分析Progress in the Application of ICP-MS in Food Safety DetectionLi Shengping, Zhang Yanan, Zhang ShunshunQingdao spectrum Nepal Testing Co., Ltd. Shandong Qingdao 266000Abstract: With the rapid development of science and technology, people's quality of life has been improved, and food safety requirements have also been improved. Induction-coupled plasma mass spectrometry detection technology (ICP-MS) can quickly and accurately measure the elements in food, which is a high-precision and rapid food safety detection technology with broad development prospects. This paper mainly introduces the basic principles of induction-coupled plasma mass spectrometry and its application and research progress in the fields of heavy metal detection, trace element composition analysis and element morphology analysis, so as to further improve the use of ICP-MS in food safety monitoring and quality control.Key words: inductively coupled plasma mass spectrometry; food safety; detection and analysis前言食物中有许多不健康成分的来源,如作物生长期间空气、水和环境的污染,或受某些因素影响的食物成分的变化,这些因素可能对人体产生不利影响。
Apr 2012 CHINA FOOD SAFETY 41分析与检测 ANAlySIS & TEST□ 郑欣 赛默飞世尔科技(中国)X Series 2 ICP-MS CCTED在食品样品超痕量元素分析中的应用产品概述X Series 2 ICP-MS是一种四极杆ICP-MS,使用X Series 2 ICP-MS可以完成食品样品的分析,并采用碰撞反应池技术多种条件去除不同类型的质谱干扰问题。
对于食品样品中含量极低的等元素得到了理想的检测结果,可以说为常规和高效分析工作提供了出色的生产率。
ICP-MS作为一种新兴的痕量元素检测技术正被越来越多的食品分析用户使用。
ICP-MS具有检测速度快,低检出限,多元素同时检测,动态范围宽的特点,而这些优势则是目前应用更为广泛的石墨炉原子吸收所不具备的,ICP-MS不断的成为或即将成为环保、食品药品农产品检测的重金属元素检测法定方法。
在食品分析中,主要存在的问题:1.基体较为复杂ICP-MS中存在非常明显的基体效应,这些效应影响测试的精度和准确性,在食品分析中,经常面临的情况是样品消解溶液存在高含量的等元素基体。
2.质谱干扰问题ICP-MS中的质谱干扰是实际样品分析中必须仔细考察的问题之一,食品中的高含量等基体对待测的痕量的As、Se的干扰尤为明显,可能的干扰如下表1所示:表1 多原子离子干扰情况对于质谱干扰中最为重要的多原子离子干扰,传统的仪器采用公式校正,通过元素不同质量数的同位素丰度从而进行数学上的计算扣除分析结果中的干扰部分,公式校正中最常见的校正是As75校正公式,如图1所示:图1 As的公式校正过程As 75=M 75-Ar 40Cl 35ArCl 35/ArCl 37=Cl 35/Cl 37=自然丰度比=3.13ArCl 37=M 77-Se 77Se 77/Se 82=自然丰度比=0.872得到:As 75=M 75-3.13M 77+2.73M 82但是应用数学公式校正技术必须满足一定实验条件,例如:质谱干扰完全为已知干扰,干扰强度在一定的范围,样品中分析物浓度在一定范围内,数学公式干扰校正有效。
电感耦合等离子体质谱技术在食品检测中的应用在当今食品安全日益受到关注的背景下,食品检测技术成为了食品生产和消费环节中不可或缺的一部分。
电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)是目前用于食品检测的一种先进的原子质谱技术,具有高灵敏度、高准确度、高选择性、宽线性范围等优点,因此在食品安全领域得到了广泛的应用。
一、ICP-MS技术原理及应用ICP-MS技术是通过将样品中的分子离解成原子,再通过高功率电感耦合等离子体将原子变成离子,再进行质谱检测。
由此得到样品中各元素的含量及其同位素比值。
在食品检测中,ICP-MS技术可以检测多种重金属、微量元素、稀土元素等的含量,如铅、镉、砷、汞、铬、锰、锌、钙、铁、钾、钠、镁等,从而保证了食品中的各种元素含量的安全标准。
二、ICP-MS技术在食品检测中的应用1.铅、镉、砷等有害金属元素的检测食品中的铅、镉、砷等有害金属元素含量超标会给人体健康带来严重的危害,因此对这些元素的检测非常重要。
ICP-MS技术在此方面的应用已得到广泛认可。
以砷为例,ICP-MS技术可以精确地检测食品中的砷含量,确保食品安全。
2.微量元素的检测微量元素在人体中虽然存在量不多,但对于人体的健康却有着重要的作用,因此对其含量的检测也十分重要。
ICP-MS技术可以检测食品中的铁、钙、钾、镁等微量元素的含量,如果这些元素含量过低,就不利于人体健康。
3.稀土元素的检测稀土元素在食品中的含量很少,在某些情况下,特别是在特殊区域和团体,它们的存在是有意义和必要的。
ICP-MS技术不仅可以检测食品中稀土元素的含量,还可以针对某些特定的元素进行同位素比值测定,确定它们的来源和可能存在的问题。
三、ICP-MS技术在食品检测中的优势1.灵敏度高ICP-MS技术的灵敏度非常高,可检测微量的元素和同位素,精度高,检测结果准确。
2.特异性强ICP-MS技术在整个检测过程中,非常重视减小干扰源,因此具有非常强的特异性,可准确地区分不同元素的信号。
ICP—MS 在食品、药品领域中的应用研究进展ICP-MS 即电感耦合等离子体质谱,该技术是20 世纪80 年代初发展起来的一种无机元素分析测试技术。
它以独特的接口技术将ICP 离子源与具有灵敏、快速扫描以及干扰较少等优点的质谱仪相结合,形成一种多元素和同位素分析技术。
该技术灵敏度高、检测限低、线性范围宽,可同时测定多种元素,可进行同位素分析,应用范围广范,被公认为最强有力的痕量超痕量无机元素分析技术。
目前,该技术广泛地应用于生物医学、药学、食品安全等领域。
标签:电感耦合等离子体质谱;食品、药品;痕量分析1.药学领域郭红丽等学者筛选出临床使用频率较高的十种中药注射剂,应用ICP-MS 法测定了13 种金属元素,包括铅、镉、汞、砷、铜等2015 年版《中国药典》中明确规定的限量元素。
13 种元素线性范围良好,重复性RSD 小于5%,平均回收率范围93.6%~100.8%,可用于中药注射剂中金属定量测定。
陈凤琴等也采用此方法测定了替加环素中的Pd 残留,钯质量浓度在10~250 μg/L 范围内,线性关系良好,检测限为 3.07 ng/g,精密度、重复性相对标准偏差分别为0.78%、6.85%,回收率范围为88.8%~99.2%。
张亚红等采用ICP-MS 法,以In 为内标,测定阿加曲班原料药中钯的残留量,此方法的建立能满足EMEA关于Pd的残留限度不超过1 μg/g的要求。
曾栋等对产地为河南嵩县、山西绛县的栽培药用品种丹参全株及根、茎、叶三个不同部位52 种无机元素分布情况进行探讨,两地丹参全株中常规元素钾、钙、钠、镁等含量丰富,部分稀土元素含量较高,可用于植物中促进其生长,同地中的三个部位也存在差异。
刘威等采用ICP-MS 对牡丹皮煎煮法提取液中24 种微量元素进行分析,通过煎煮法得到总提取液,经过0.45 μm 微孔滤膜抽滤,滤液中的元素为可溶态,滤膜上残渣中的为悬浮态。
取可溶态溶液通过LSA-10 树脂柱,用蒸馏水淋洗,收集淋洗液得到无机态的各种元素。
分析与检测T logy 科技56 食品安全导刊 2018年4月当前我国经济发展迅速,人民的生活水平也在不断提高,因此,仅仅吃饱已不能满足人们的需求,更重要的是吃高质量的食品,这样食品检验检测工作在日常生活中就显得更加重要。
诚然,保障社会的和谐稳定与人民群众的身体健康已成为政府义不容辞的责任和义务,因此政府对食品的要求标准也在不断改变。
例如,限量的严格要求等。
由于食品直接被摄入,其中的有害元素会对人体造成非常直接的危害,所以全球各国都制定了严格的限量要求来控制有害元素的摄入。
正因如此,对食品可能存在的有害元素必须在很低的水平上进行测量,这需要高水平的分析技术来完成。
电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的基本原理电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)由等离子体发生器、雾化室、炬管、四极质谱仪和一个快速通道电子倍增管(称为离子探测器或收集器)组成。
其工作原理是:雾化器将溶液样品送入等离子体光源,在高温下汽化,解离出离子化气体,通过铜或镍取样锥收集的离子,在低真空约133.322帕压力下形成分子束,再通过1~2毫米直径的截取板进入四极质谱分析器,经滤质器质量分离后,到达离子探测器,根据探测器的计数与浓度的比例关系,可测出元素的含量或同位素的比值。
ICP-MS 在部分重金属元素检测中的应用长期以来,铝一直被认为是无毒元素,铝制炊具、含铝膨松剂、发酵粉、净水剂等的使用十分普遍,也均未发现铝的直接毒性,即铝无直接的毒性效应。
但近几年的研究表明,铝可扰乱人体的代谢作用,会对人体健康造成长期、缓慢的危害。
以前含铝的食品添加剂使用非常频繁,也造成了滥用。
在当前的食品检测中,也经常发现铝超标现象。
GB/T 5009.182-2003中对铝的检测采用经典的铬天青S-比色法,该方法存在着检出限高、灵敏度低、干扰大、不稳定等缺陷,所以2017年新发布的食品中铝的检测方法GB/T 5009.182-2017中增加了ICP-MS 的方法。
icp—ms作业指导书ICP-MS是一种重要的分析仪器,被广泛应用于环境监测、食品安全、医药研发等领域。
本篇文章将介绍ICP-MS的原理、应用、操作指南和维护注意事项,希望能为读者提供一份简明扼要的ICP-MS作业指导书。
一、ICP-MS的原理ICP-MS是一种联用仪器,将等离子体发射光谱(ICP)和质谱(MS)相结合,旨在快速准确地分析多种元素。
其原理是将待测样品气化成等离子体,通过质谱仪对离子进行质量分析,从而得到各元素的含量信息。
二、ICP-MS的应用ICP-MS在环境监测中被广泛应用,可检测重金属、有机物和微量元素等。
在食品安全领域,ICP-MS可用于检测食品中的有害物质,如农药残留和重金属。
在医药研发中,ICP-MS可用于测定药物和生物样品中的微量元素含量。
三、ICP-MS的操作指南1. 样品准备:样品必须经过适当的前处理,如酸溶解或提取,以确保待测元素能够被充分释放和测定。
2. 仪器设置:根据分析需要,设置适当的工作条件,如离子源温度、雾化气体流量和离子积分时间等。
3. 标样校正:在每次分析前,使用标准物质进行校正,以保证数据的准确性和可靠性。
4. 分析流程:按照仪器操作程序,进行样品分析,并记录必要的操作参数和数据。
四、ICP-MS的维护注意事项1. 仪器常规维护:保持仪器的清洁和正常运行状态,定期检查和更换易损件,以确保仪器的正常工作。
2. 校准和质量控制:定期进行校准和质量控制,以验证仪器的准确性和稳定性。
3. 数据处理和结果解释:妥善处理测试数据,进行结果分析和解释,确保数据的可靠性和科学性。
五、总结ICP-MS是一种重要的分析仪器,广泛应用于环境监测、食品安全、医药研发等领域。
在使用ICP-MS进行分析时,需要注意样品准备、仪器设置、校样校正和分析流程等方面的问题。
此外,仪器维护和数据处理也是保证数据可靠性的重要环节。
希望本篇文章对读者理解ICP-MS的原理和操作有所帮助,为其开展ICP-MS作业提供一定的指导。
ICP-MS法测定大米中铬、砷、镉、汞、铅的含量摘要:微波消解技术是当前样品前处理的主要手段,具有试剂消耗低、试剂空白少、几乎不损失分析元素等优点,已广泛应用于食品、药品、土壤等检测领域。
电感耦合等离子体质谱法是近年来最重要的元素分析方法,除分析速度快、线性范围宽、灵敏度高的优点外,还具有两个显著的优点:绝对定量能力及多组分同时分析能力,应用广泛。
基于此,本文详细分析了ICP-MS法测定大米中铬、砷、镉、汞、铅的含量。
关键词:ICP-MS;大米;铬;砷;镉;汞;铅食品安全是当前社会普遍关注的热点问题,金属污染是威胁食品安全的主要原因。
我国是水稻生产与消费大国,全国近60%人口以大米为主粮。
持续不断的重金属污染事件给人们带来了健康问题,对人体毒害最大、在环境污染研究中报道最多的重金属包括铬、砷、镉、汞、铅,其中,铬、砷和镉可导致人类癌症,已被国际癌症研究机构(IARC)列为人类致癌物(一类致癌物);汞与铅会对消化系统、神经系统和血液系统造成严重损害,所以大米中铬、砷、镉、汞、铅等元素的测定对控制及评价大米中重金属污染意义重大。
一、铬、砷、镉、汞、铅相关概述铬的元素符号为Cr,属于元素周期表中VIB族金属元素,原子序数24,原子量51.996,密度7.19g/cm³,熔点1857±20℃,沸点2672℃。
体心立方晶体,常见化合价为+3、+6和+2,电离能为6.766电子伏特。
铬是一种银白色金属,质极硬而脆,耐腐蚀;属不活泼金属,常温下对氧和湿气稳定。
砷元素符号As,是一种非金属元素,在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族,原子序数33,单质以灰砷、黑砷和黄砷这三种同素异形体的形式存在。
镉化学符号Cd,原子序数48。
单质为银白色金属,熔点320.9℃,沸点765℃,密度8650kg/m3。
共毒性大,被镉污染的食物对人体危害严重,且在人体内代谢较慢。
汞的元素符号为Hg,在化学元素周期表中位于第6周期、第IIB族,第80位,是银白色闪亮的重质液体,化学性质稳定,不溶于酸也不溶于碱。
ICP-MS在食品安全检测中的应用摘要:由于重金属含量超标而造成的食品安全事故越来越多,对重金属的检测变得尤其重要。
通过介绍电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法的工作原理、优缺点及其半定量检测方法,阐述了ICP-MS单独在食品中的应用,并分析与其他检测技术联用对食品中重金属元素形态的影响。
结果表明,ICP-MS能快速准确地测定食品中重金属元素,未来在食品检测中有很好的发展前景。
关键词:电感耦合等离子体质谱;食品安全;检测;重金属元素Keyword:inductivelycoupledplama-mapectrometry(ICP-MS);foodafety;detection;heavynetalelement当今测定重金属及有害元素采用的方法有以下几种:分光光度法、原子吸收法、原子荧光法等,多数检测方法只能测定其中一种单一元素,对于那些超痕量元素采用这些方法无法确定其含量。
电感耦合等离子体质谱法弥补了以上方法的不足,能够同时测定多种微量元素,同时还拥有最佳的灵敏度与线性范围,使其受到国内外学者的广泛关注。
1ICP-MS概述电感耦合等离子体质谱法在其出现的近几十年中一直都是检测领域的核心,尤其是测定各种不同元素方法的研究[1-2]。
ICP-MS由离子源和质谱仪2个重要部分构成。
样品通过蠕动泵输入,再进入雾化室进行雾化,变成气溶胶,样品溶液经过雾化进入等离子体焰中,经过一系列的处理转化为带电离子,此过程包括蒸发、解离、原子化和电离,质谱仪具有的采集装置把离子都聚在一起,然后根据质荷比不同而分开。
拥有一定质荷比的离子,谱图的积分面积和进入质谱仪的离子数量有关联,因此根据谱图的峰面积大小可以确定样品的浓度。
ICP-MS拥有低干扰、小样本量、检测时间短、高精密度和准确度等优点。
ICP-MS适合测定痕量和超痕量元素,具有卓越的检出限,能同时对多个样品的多种元素进行分析。
而且方法快速、稳定、可靠,线性范围广,具有超过1105以上的线性范围,甚至有些方法能达到1108的线性范围。
收稿:2006年7月,收修改稿:2006年9月 3浙江省留学回国基金项目(浙留基字[2005]2号)资助33通讯联系人 e 2mail :yingzhou @HPLC 2ICP 2MS 在食品中硒和砷形态分析及其生物有效性研究中的应用3周 瑛33 叶 丽 竹鑫平(浙江工业大学化学工程与材料学院 杭州310014)摘 要 食品中含有与人体健康密切相关的多种微量元素,微量元素的毒性和生物有效性取决于它们的化学形态。
食品中的微量元素形态分析及其生物有效性研究对食品安全控制与营养评价具有至关重要的意义。
本文扼要介绍了高效液相色谱与电感耦合等离子质谱(HP LC 2ICP 2MS )联用情况。
该技术以不同的色谱分离柱完成各种分析物的分离,具有高灵敏度、高选择性、线性范围宽、检测限低、多元素同时检测等特点,在微量元素形态分析中占有重要的地位。
综述了HP LC 2ICP 2MS 在食品微量元素形态分析及其生物有效性研究中的应用,重点介绍了富硒酵母、蒜类植物、富硒营养保健品等食品中硒形态和海产品、农产品等食品中砷形态的研究,以及其它多种微量元素的形态分析和这些微量元素在生物体内的代谢。
关键词 形态分析 生物有效性 联用技术 高效液相色谱 电感耦合等离子质谱 硒 砷中图分类号:O657;O613.52;O613.63 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)0620982214Speciation and Bioavailability of Selenium and Arsenicin Foods by HPLC 2ICP 2MSZhou Ying33 Ye Li Zhu Xinping(C ollege of Chemical Engineering and Materials Science ,Zhejiang University of T echnology ,Hangzhou 310014,China )Abstract There are many kinds of micronutrient elements contained in foods that are vital to human health.The strong dependence of the toxicity and bioavailability of microelement upon their chemical forms has made the speciation and bioavailability vital to the food quality control and nutrition evaluation.A brief introduction to the high performance liquid chromatography hyphenated with inductive coupled plasma mass spectrometry (HP LC 2ICP 2MS )is given.The hyphenated technique which based on several chromatographic separation mechanisms plays an im portant role in speciation analysis for its advantage of high sensitivity ,high selectivity ,wide linearity ,low detection and multi 2microelement determination simultaneously.The application of HP LC 2ICP 2MS in microelements speciation analysis and bioavailability research in foods concerning the selenium speciation analysis in selenized yeast ,selenium 2enriched garlic ,selenium nutritional supplement and other foods ,the arsenic speciation analysis in sea 2products and farm products ,the other microelements speciation analysis and the investigation of metabolic and bioactivity of microelement in organism is reviewed in this paper.K ey w ords speciation ;bioavailability ;hyphenated technique ;high performance liquid chromatography (HP LC );inductive coupled plasma mass spectrometry ;selenium ;arsenic第19卷第6期2007年6月化 学 进 展PROG RESS I N CHE MISTRYVol.19No.6 June ,2007 近年来,食品安全和功能食品已成为全球关注的议题。
扑磷(Methidathion);乙酰甲胺磷(Acephate);巴胺磷(Propetam2 phos);甲基对硫磷(Parathion Me);杀螟硫磷(Fenitrothion);异柳磷(Is ofenphos);乙硫磷(E thion)21 25种有机氯及拟除虫菊酯农药a(2666((2BHC);(2666((2BHC);(2666((2BHC);Op2DDE; pp’2DDE;op2DDD;pp’2DDD;pp’2DDT;异菌脲(I prodione);五氯硝基苯(Pentachloronitrobenene);林丹(Lindane);乙烯菌核利(Vinclozolin);三氯杀螨醇(K eithane);op2DDT;功夫(Cyhalothrin lambda);氯硝胺(Dicloran);百菌清(Chlorothalonil);粉锈宁(T ri2adimefon);甲氰菊酯(Fenpropathrin);正氯菊酯(Permethrin cis);反氯菊酯(Permethrin trans);反氰戊菊酯(Fenvalerate trans);正氰戊菊酯(Es fenvalerate);正溴氰菊酯(Deltamethrin cis);反溴氰菊酯(Deltamethrin trans)31 8种氨基甲酸酯农药涕灭威亚砜(Aldicarb sulfoxide);涕灭威砜(Aldicarb sul2 fone);灭多威(Methomyl);32羟基呋喃丹(32OH carbofuran);涕灭威(Aldicarb);呋喃丹(Carbofuran);甲奈威(Carbaryl);异丙威(Is oprocarb)食品元素分析和元素化学形态分析中的ICP2MS应用陆文伟(上海交通大学 上海 200030) 胡克(美国Therm oElemental C o.)摘 要 综述了近几年来食品中元素分析和元素化学形态分析方面的发展趋势,以及ICP2MS仪器深入该领域的情况。
叙述了HP LC2ICP2MS在元素化学形态分析中的一些方法开发和进展。
强调了ICP2MS仪器在食品日常分析和研究领域的作用。
关键词 食品;元素;元素化学形态;ICP2MS中图分类号 O657Analysis of Food Material E lements and Species by ICP2MSLu Wenwei(Shanghai JiaoT ong University,Changhai200030,China) Hu K e (Therm oE lemental C o.)Abstract The development of the element analysis and species analysis at food material in recent years by ICP-MS was reviewed in this paper.The paper described the HP LC-ICP-MS method development and its application in food analysis.K ey w ords F ood;elements;species;ICP2MS 我国食品的元素分析历来以原子吸收光谱(AAS)为主。
90年代开始也有些使用等离子体发射光谱(ICP2OES),但它的分析下限对一些有害元素的分析不适应。
80年代初期出现的等离子体质谱(ICP2MS),它的多元素快速分析,很低的检出限(ppt级)和很宽的线性范围,引起各行业的高度重视。
我国的食品检测行业是在90年代初期开始引入ICP2MS仪器,用于进出口食品的检验。
ICP2MS仪器在经历近二十年发展,已逐渐进入各行业的常规分析实验室内。
随着社会的进步,人们生活水平的提高和环保意识的增强。
国际国内对食品分析的要求越来越高,元素分析也如此,元素分析项目不断增多。
从最基本的国际饮用水标准中就可以发现这种变化。
早期版本的NS30英国饮用水水质标准中,最大允许元素污染量(PC V).As,Pb,Ni都为50ppb,现在As,Pb的PC V为10ppb,Ni为20ppb[1]。
而Sb从早期的10ppb降至5ppb,而日本水质标准中的Sb仅为2ppb。
这种变化对分析仪器的要求提高了。
因为NS30标准要求分析仪器的收稿日期:2002-12-04作者简介:陆文伟,男,上海交通大学分析测试中心高级工程师。
方法检出限(M D L)必须小于PC V值的1/10。
另外对饮用水的分析项目也在增多。
如我国的饮用水标准G B5749285中尚缺少Sb,Ni,Be,Al,Ba,等项目[2]。
而现代仪器ICP2MS正适应了这种越来越高的分析要求。
ICP2MS的多元素快速分析能力和较少的干扰,也使人们意识到可以使用它来调查样品的元素分布情况。
采集样品所谓的元素分布指纹图,可用于分析食品产地和品质。
如牧场和牛奶品质的关系,了解在不同的季节里,因迁移不同牧场的原因,牛奶中微量元素的含量分布变化情况[3]。
又如,比较热门而又有趣的酒类产地和品质分析中,ICP-MS也崭露头角。
原来这类分析中,以G C或G C-MS为主。
以不同香型成分来进行鉴别,即利用分析仪器提供各种醇酯类的含量和分布信息。
而现在许多分析工作者使用ICP -MS来获得不同产地的酒类中的元素含量和分布的信息,用于酒类鉴别和品质分析。
这种元素的分布指纹图概念原来是用于刑事侦查的证物分析中。
ICP-MS的元素分析能力很强,但因为它使用的质谱是四极杆质谱系统,仍属于低分辨率范畴,在原子质量数(amu)小于80的一些过渡元素上,会遇到一些多原子离子的干扰。
而这些元素常常是常规的分析物。
它们受到的干扰主要来自Ar等离子体,水和试剂。
而食品样品分析中又要增加因有机物带入的C,S等元素所形成多原子离子干扰。
1999年ICP2MS仪器出现一个新的技术,即碰撞反应池技术。
把碰撞反应气体引入高真空的离子光路中,撞碎多原子干扰离子或者碰撞多原子离子后反应成另一种非干扰性的离子来排除干扰。
碰撞反应机理包括:如简单的键断裂和复杂的H转移,质子转移,电荷转移反应等等。
碰撞反应池结构有各种类型,有四极杆,六极杆,八极杆等。
有设定动能歧视强化降低干扰的,有使用带通消除副反应的。
目前这种技术已发展到第二代的水平。
而更快速地切换,更方便地操作,并可以使用多种气体是该技术今后发展的方向。
食品样品分析中,应用碰撞反应池技术可以抑制在食品的消化过程中引入的HCl,HClO4等试剂和有机物本身的碳所引起的多原子离子干扰。
碰撞反应池技术的一种特殊应用,是用于瓶装水、自来水中的溴酸盐分析[4]。
溴酸盐是一种强烈的致癌物质,它的起因是饮用水的氧化消毒过程中,溴化物发生转变形成的。
由于它的含量偏低,是较困难的分析项目。
因卤素元素的电离度低,而且它的同位素又受到Ar基多原子离子干扰。
使用碰撞反应池技术消除干扰后,配合离子色谱在ICP2MS上使用同位素稀释法可以得到准确的结果。
这就是美国环境保护公署颁布的EPA321.8方法。
食品中有害元素的毒理学机理常常涉及到元素的化学形态(chemical speciation)。
目前HP LC2ICP2MS 联用分析技术越来越多地被应用到这个领域内,特别是As的化学形态分析。
常规食品在分析As时都是测As总量,食品样品经过一般消化处理过程后,都转化成为无机态As,常常是高价的。
而实际上食品中存在着各种化学形态的As,其中无机亚砷酸As(III),砷酸As(V)毒性较大,已被确认是诱导食用者癌变的因素[5,6]。
有机As化合物,如甲基胂酸(M M A)、二甲基胂酸(DM A)、胂糖(arsenosugars)、AsB(Arsenobetaine)、AsC(Arsenocholine)等毒性较小,而二甲基胂酸DM A又被认为是潜在的致癌因子[7]。
不同的食品种类中,As的化学形态分布有所不同。
陆地生物中As(III),As(V),M M A,DM A常有报道,而复杂As化合物如AsC,仅在被污染的炉基土壤中生长的磨茹分析中被报道[8]。
海洋性动植物中,被认为是含有较高水平的As(μg/g数量级),特别是贝壳类,海藻类,鲸类等生物[9~13]。
海洋性生物被认为是能富集吸收As,而海洋海水中As的含量水平是很低的。
海洋生物体中的Arsenobetaine(AsB)丰度最大,但对人身无害。
As的化学形态在生物体内会进行转化,特别是在海藻类里,这种转化过程会引出一个较宽范围内的各种化学形态As的分布。
人体内也明显地存在着这种转化能力,可以把As糖转化成潜在致癌因素的DM AA[14],所以强调食品中有害元素不同化学形态分析,跟踪食物链的过程很有意义。
HP LC2ICP2MS的联用分析技术的突起,正适用于这种研究潮流。
以高灵敏度的ICP2MS担任信号检出,以各种不同色谱分离柱完成不同种类的样品的分析物分离。
色谱分离技术是依样品分析物的种类和要求来选定的。
一般处理后的样品溶液,可按分析物的分子量来分类,分析物的分子量大于2000的样品溶液,可以使用凝胶排阻色谱。
再根据溶水性来选定过滤或渗透色谱。
对于小分子分析物的样品,可溶于水的离子型的常使用离子色谱、离子对色谱、反相离子对色谱。
不可离解的常采用反相键合相色谱、凝胶过滤色谱。
用于检出痕量信号的ICP2MS仪器,对不同色谱柱洗脱液常常需要改变其进样系统来配合,如对于色谱低流出量的要配置微量雾化器,对于有机试剂的洗脱液,如甲醇,则须配置耐有机试剂的进样泵管,再增加氧气质量流量计。
利用等离子体炬内加氧气,氧化有机物,可减少有机物产生游离碳的影响。
色谱仪系统是通过内径较小的PEEK管,与ICP2MS仪器的雾化器连接的,整个进样系统的最小的死体积是流出组份分离度不变的保证。
元素化学形态分析的样品处理与一般元素分析的不同,以溶剂抽提为主。
样品被破碎打浆后,用溶剂抽提。
辅助设备是超声波、微波、机械振荡或快速溶剂萃取系统(ASE)。
采用的溶剂一般有甲醇等有机溶剂。
也有使用强极性试剂HCl、无水三氟乙酸。
也有采用酶解后再用有机试剂萃取的。
强极性试剂有利于水解复杂的碳水化合物,离解许多配位键,(如蛋白质的硫醇基团)。
提高抽提效率,特别是对无机As,但Cl离子的引入会使ICP2MS在质量数75位的背景升高,故需要碰撞反应池技术来配合。
用于离子色谱的样品,抽提分离后的溶液常用低温真空蒸干,再用酸溶液提取。
阴离子交换的ICP2MS分析方法被认为是容易被大家接受的技术,适用于As的化学形态分析。
如稻米分析中的应用,稻米中的总As量相对其它陆地生物并不低。