电感耦合等离子质谱在食品元素分析检测中的应用

李胜

摘要：在现今的食品检测检验中，电感耦合等离子体技术不断随着人们对食品的需要被广泛应用。电感耦合等离子体技术主要分为电感耦合等离子体原子发射光谱法、电耦合等离子体质谱法两种，但各有利弊。在实际运用中电感耦合等离子体质谱法更具有应用的时效性和科学性，在进行食品检验检测中具有检测速度快、灵敏性高、精密度高的优点，是检测行业中常用的检测手段。基于此，本文对电感耦合等离子检测技术的基本原理和实际应用进行了探讨，以期该检测技术能更好地应用于食品检测行业中。

关键词：电感耦合等离子质谱；食品；元素分析；应用

引言

电感耦合等离子体发射光谱可以同时测量多种元素，对ppm水平的样品具有高精度。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是20世纪80年代新兴的分析和检测技术。它具有超痕量检测极限、谱线简单、干扰最小、动态线性范围大、分析精度高、多元素同时分析、分析速度快等优点。它在元素检测和分析领域起着至关重要的作用。这项技术发展迅速，从最初的地质研究应用到生物医学、农业生产、材料科学、冶金工业和食品安全测试。
一、电感耦合等离子质谱的概述及在食品检验检测中运用的意义
1、ICP-Ms测定原理及特点

ICP-MS测量的基本原理是气溶胶在喷射后与氩气混合，然后进入反应通道。经过蒸发、离解、原子化、电离等分离过程，形成M+。捕获球和样品球之间的真空电压被完全吸收到真空壳中，样品的离子在真空壳中弯曲并聚焦。然后将中性离子和光电子分离，并将它们引入质量分析仪。定性分析是通过分析样品之间的质量负荷比来进行的，而定量分析是通过对元素的离子峰进行分析并最终计算样品的相应浓度来进行的。当ICP-MS用于食品分析时，样品制备过程相对简单；固体食品的样品制备是在样品溶液中绘制和制备的。胶体或固体食品样品的制备可以通过湿法消化、酸性浸出测试溶液或直接压力浓缩来实现。样品制备方法多种多样，但微波关断法灵敏、操作简便、成本低的优点而被测试机构广泛使用[1]。
2、电感耦合等离子体技术在食品检验检测中运用的意义

在当代，人类对生存品质的要求是随时代发展而逐步提高的，主要集中在衣食安全、居住安全和步行安全上，因为这些安全特性直接影响着人们的身体健康。然而，目前普遍存在的食品安全问题，如重金属污染，有毒物质及过度饮食添加剂，对人体健康造成了严重危害，因此，食品检测和检测是解决这些问题的必要手段，以确保人类的营养安全。电感耦合等离子体技术可分为两部分：电感耦合等离子体原子辐射光谱仪和电偶等离子体质谱仪，可以有效检测和检测食品，既能同时测定多种成分，又能联机测定，具有使用简便的特点；缩短试验周期，提高了对食物的检验的方便性和可用性。
二、电感耦合等离子质谱在食品元素分析检测中的应用
1、粮食和粮食制品检测

食品是人们日常生活的重要组成部分，食品的质量安全直接关系到健康。重金属分析在监测粮食和粮食产品质量方面发挥着重要作用。研究人员将等离子体光谱仪结合使用，以改善加工过程中使用的酸的类型和数量。添加三种质量的高、中、低内标溶液，通过内标法定量，有效降低设备误差，实现快速准确地测定大米中的重金属含量。利用棉花诱导等离子体技术，对材料发酵过程中的无机元素进行了分析，并对玉米、小麦等40种发酵材料的无机元素含量进行了测定。联合研究人员开发了一个数学模型，通过将其与等离子体诱导质谱法相结合来确定面粉中铅含量的不确定度。报告指出，由于校准曲线和样品的可重复性，该方法主要测量校准重量过程中可能发生变化的不确定度，这为精确测量粮食中的铅奠定了基础[2]。
2、乳及乳制品

测定奶及奶制品中常需测定钾、钠、镁等常量元素；钙及微量元素锰、铁；铜、锌、砷、铅等微量元素。根据国家标准，奶类中钾、钠、镁；钙、锰、铁等元素含量较高；Cu、 Zn是用燃烧的原子吸收分光光度或ICP-AES来确定的， Pb是用石墨炉用原子吸收分光光度来确定的， As是用原子荧光分光度来确定的。无论是基于 AFS还是基于 AFS的 AFS，都无法实现多个元素的同步探测，导致了分析过程的复杂性。ICP-AES能较高精度地测定常数值和痕量元素，但不能满足对痕量元素的要求。采用ICP-MS技术，对婴儿食物中的几种常见元素钾、钠、镁进行了同步分析。钙，铜，锌，砷，砷，铅的测定。利用混合内标法和撞击槽法分别去除了基质和质谱法中的干扰。本法的检出量在0.001-1.2 mg/kg之间，其准确率高于3.5%，可以一步法对奶粉中的多个成分进行快速测定。
3、测定食品领域金属元素

在食品安全领域，金属元素数量变化引起的毒理学问题也越来越多，科研院所及专门技术部门的有关人员持续地对食物中的重金属进行了深入的研究与分析。结果表明ICP-MS方法简单，观测结果精度高。作为一种同时测量动物和鸟类体内多种微量元素的检测方法，对确保动物和鸟类的质量和安全以及风险管理具有一定作用。采用ICP-MS技术，对ICP-MS法测定乳粉及乳粉中的 Al、 Ni含量进行了分析。该方法用于检测、分析和评估市场上不同类型液体和固体乳制品的风险，从而提供有效的参考数据。利用电感耦合等离子体质谱法检测了水果和蔬菜中13种重金属和微量元素。结果表明，重金属检测限值为0.5μg·L

-1，其中微量元素检测限值为10μg·L-1。因此，ICP-MS对果蔬中的重金属含量测定有较高的实用价值。
4、水产品及其制品

近年来，中国经济的快速发展和工业废水的污染威胁着水生生物。水生生物富含有害矿物质。当有害矿物集中在一定浓度时，它们会影响水生生物的生长，导致基因突变甚至死亡。此外，有害矿物通过食物在人体内积聚，对人体健康构成严重威胁。水产品中有害元素的检测主要集中在水产品的检测上。中国研究人员使用消化微波质谱仪（ICP-MS）与等离子体感应相结合，识别鱼和软体动物中的铅、镉、铜等重金属，并分析和鉴定鱼类和软体动物等各种样品中的重金属。该方法操作简单，精度高，为监测和控制海鲜中重金属的质量提供了科学依据。此外，研究人员使用HE碰撞模型使用基于微波分解的感应耦合光谱质子质谱技术，并测量了水产品中的微量元素。在溶液样品中铁和硒含量高的情况下，采用碰撞模型。研究人员还使用这种方法来确定软体动物产品中16种矿物质的含量，并选择其他高质量的同位素来测量这些元素，以减少和纠正常见的光谱干扰。BA测量依赖于非M干扰。监测和校正中、长期和短期漂移信号的标准解决方案以及特定的湍流方程可以提高测量精度和精度。SNT 2208-2016标准建立了一种方法，通过微波分解电感耦合等离子体质谱法检测鱼类、甲壳类动物和藻类中的CA、Fe、Ni、Zn、As和Mo等不同元素[3]。
结束语

电感耦合等离子体质谱该方法具有快速、简便等优点，适合于对微量样品进行大规模检测。该方法已经在很多方面得到了应用。但目前ICP-MS存在分析前处理繁琐、样品不均匀等问题，因此，如何提高ICP-MS分析结果的稳定性与精确度，将成为今后ICP-MS分析技术发展的重要方向。要想让电感耦合等离子体技术在特定应用中充分发挥它自身的检测功能，就必须与其他检测技术持续融合发展，推动各种检测技术的发展和进步，为食品安全提供相应的技术保障。
参考文献
[1]易凤兰,郭妙妙.电感耦合等离子体原子发射光谱技术在热压铁成分检测中的应用[J].涟钢科技与管理,2020,228(4):50-52.
[2]徐慧静,陈双,郭文丽,等.电感耦合等离子体质谱仪对牛乳及乳制品中铝、镍含量测定的研究[J].食品研究与开发,2017,38(18):176-179.
[3]曾勇,杨洋.快速消解电感耦合等离子体质谱仪法测定大米粉中的铅与镉[J].安徽预防医学杂志,2020,26(1):8-11.