食用植物油中多種微量元素的快速質(zhì)譜分析

1、食用植物油中多種微量元素的快速質(zhì)譜分析    2012-09-12     論文導讀:建立了微波消解-高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜法(HR-ICP-MS)同時測定食用植物油中Mg、Al、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等14種微量元素的方法。樣品用HNO3+H2O2經(jīng)微波消解并進一步用高純水稀釋后，直接用HR-ICP-MS同時測定上述微量元素。詳細.    建立了微波消解-高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜法(HR-ICP-MS)同時測定食用植物油中

2、Mg、Al、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等14種微量元素的方法。樣品用HNO3+H2O2經(jīng)微波消解并進一步用高純水稀釋后，直接用HR-ICP-MS同時測定上述微量元素。詳細地研究了樣品消解液所產(chǎn)生的基體效應，以Sc、In、Re為內(nèi)標元素校正基體效應，在高分辨質(zhì)譜測量模式下避免了大量的質(zhì)譜干擾，確定了實驗的最佳測定條件。結(jié)果表明，各元素的檢出限在0.00417.29g/L之間，加標回收率在90.00%110.00%之間，相對標準偏差(RSD)小于3.55%。方法與其他分析方法對照結(jié)果一致。食用植物油是從植物種子、果肉及其他部分提取所得的脂肪，是由脂肪酸和甘

3、油化合而成的天然高分子化合物。食用植物油在原料種植、生產(chǎn)加工、運輸、貯存過程有可能會人為地加入食品添加劑，或者受到來自環(huán)境的污染，因此其食用安全問題受到人們的廣泛關(guān)注。因此，準確測定食用植物油中微量元素的種類及含量具有重要意義。目前，食用植物油中微量元素測定方法主要有原子吸收法(AAS)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)、離子色譜法、電化學分析法和原子熒光光譜法(AFS)，存在操作繁瑣、分析周期較長、檢測限高等缺點。電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是20世紀90年代以來發(fā)展最快的無機痕量分析技術(shù)之一，該技術(shù)具有檢出限低、線性動態(tài)范圍寬、快速的多元素分析等特點，盡管建立在四

4、極桿基礎(chǔ)上的ICP-MS有許多優(yōu)點，但在分析食用植物油樣品時，由于有機體系分析過程中的基體效應比ICP-AES更為嚴重，大量基體的存在以及溶劑引入所產(chǎn)生的譜干擾仍是ICP-MS所面臨的問題，而高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜法(HR-ICP-MS)的出現(xiàn)有效地彌補了ICP-MS的缺陷，已成功應用于多種復雜基體樣品中多元素的測定。實驗方法樣品處理準確稱取0.5000g食用植物油樣品于消解罐內(nèi)襯內(nèi)，加HNO36mL、H2O22mL，在消解罐上加上防爆膜旋緊頂蓋放入微波爐內(nèi)，將紅外掃描異常監(jiān)控系統(tǒng)的溫度設(shè)為200。微波消解分兩步進行，步驟1：功率300W，斜坡升溫5min，壓力2067kPa)，溫控150

5、，保持時間5min；步驟2：功率300W，斜坡升溫20min，壓力4134kPa，溫控180，保持時間10min。消解完畢，當壓力顯示小于50psi時，打開罐蓋，將樣液放置通風櫥內(nèi)靜置抽風，直至清澈，然后用2%HNO3轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，定容。質(zhì)譜儀工作參數(shù)質(zhì)譜儀工作狀態(tài)和操作參數(shù)，影響離子的產(chǎn)生、提取和聚焦過程，影響各類離子的產(chǎn)率，進而影響了靈敏度、精密度等一些重要的分析性能。我們應用單變量法對高分辨等離子體源的各項參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的儀器操作參數(shù)：射頻發(fā)生器功率1.3kW，冷卻氣流速12.5L/min，輔助氣流速0.75L/min，霧化氣流速1.20L/min，采樣鎳錐體(孔板直徑

6、1.1mm)，截取鎳錐體(孔板直徑0.8mm)，采樣深度11mm，進樣速率0.25mL/min，采樣時間20ms，加速電壓6kV，分辨率40010000。內(nèi)標混合液的引入內(nèi)標混合液的引入采用雙蠕動泵進樣體系，將內(nèi)標混合液與空白、標準、樣品溶液分別采用2支不同內(nèi)徑的泵管，以同樣泵速導入儀器，在進入霧化器前混合。這樣可減少大量的溶液配制工作，同時有效地節(jié)省了內(nèi)標物質(zhì)，內(nèi)標混合液在整個分析過程中保持恒定。結(jié)果與討論消解條件優(yōu)化文獻分別采用硫酸炭化灰化法、硝酸炭化灰化法、燃燒炭化灰化法、活性炭炭化灰化法和微波消解法等5種方法對植物油樣品進行了前處理研究，結(jié)果表明，微波消解法相對于其他樣品處理方法，具有

7、耗時短、耗酸少、空白低、精密度好、準確度高等優(yōu)勢，但由于受儀器(ICP-AES)檢出限的限制，元素鉛不能很好地測定。本工作采用的HR-ICP-MS檢出限比ICP-AES檢出限低12個數(shù)量級，完全能滿足包括鉛在內(nèi)的食用植物油中14種待測微量元素的分析要求，本文選擇微波消解法處理樣品。儀器工作參數(shù)的優(yōu)化儀器工作參數(shù)直接影響待測元素的單電荷離子強度和可能產(chǎn)生干擾的氧化物、氫氧化物等多原子離子的強度，其主要影響參數(shù)為射頻發(fā)生器功率、霧化氣流速和采樣深度等3個方面。24Mg和75As2個同位素在發(fā)射功率9001400W范圍內(nèi)，其響應信號強度隨發(fā)射功率的增大而增大，而其余12個同位素在發(fā)射功率達到1300

8、W時其離子化效率均能達到最大值，本文選擇射頻發(fā)生器功率1300W。霧化氣流速是一個關(guān)鍵操作參數(shù)，過大的霧化氣流速導致等離子體冷卻，降低離子化效率，增加分子離子的形成，過小的霧化氣流速會導致霧化效率降低，降低靈敏度。本文考察了霧化氣流速在0.801.50L/min范圍內(nèi)變化對待測同位素的響應信號強度所產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明，當霧化氣流速達到1.20L/min時，所有待測同位素的信號強度均能獲得最大值。采樣深度直接影響到離子化效率，增大采樣深度可有效提高離子化效率，但同時也會導致離子擴散，使進入質(zhì)譜的離子數(shù)量減少，本文研究了采樣深度在912mm范圍內(nèi)變化所引起的離子信號強度的變化情況，選擇了最佳采樣

9、深度為11mm。同位素的選擇高分辨等離子質(zhì)譜分析過程中潛在的譜干擾較多且復雜，對于分析對象正確判別譜干擾，選擇合適的同位素和質(zhì)譜分辨率，才能保證分析結(jié)果的準確可靠。本研究對食用植物油進行定性掃描后確定了3種質(zhì)譜分辨率模式：低分辨率模式(LRM，M/M=400)、中分辨率模式(MRM，M/M=4400)和高分辨率模式(HRM，M/M=7500)。明，測定值與參考值基本一致。結(jié)論本實驗采用微波消解-高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定了食用植物油中Mg、Al、P、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等14種微量元素，選擇不同分辨率的質(zhì)譜工作模式有效地解決了質(zhì)譜干擾問題，以多

10、內(nèi)標元素分段校正了信號漂移及基體效應，測定結(jié)果與采用其他分析法所得結(jié)果基本一致。本法具有操作方便、樣品處理簡單、分析時間短、方法準確、靈敏度高、精密度高、重現(xiàn)性好的優(yōu)點，為食用植物油中微量元素的質(zhì)量控制提供了理論依據(jù)。圖2測定食用植物油中微量元素多內(nèi)標元素分段校正作用質(zhì)譜分析過程中，基體效應是非常普遍的行為，基體效應的存在，直接關(guān)系到測定結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性?；w匹配法是補償基體效應的理想方法，但由于很難找到相匹配的基體，因此其應用受到很大的限制。內(nèi)標法能很好地捕捉和校正樣品測定過程中的信號漂移，同時能校正一般的基體效應，但對于多元素的測定，部分元素由于無法找到合適的的內(nèi)標元素而使基體效應得不到有效補償。為此，本實驗采用多內(nèi)標元素分段校正法對分析過程中的基體效應進行了校正，通過比較各元素的6次測定結(jié)果在采用不同內(nèi)標元素校正前后的相對標準偏差(RSD)，為食用植物油中微量元素的測定選擇了合適的內(nèi)標元素。圖2結(jié)果表明，待測元素Mg、Al、P、Ca、Cr、Mn、Fe