水果除了含有多种维生素、纤维素、矿物质以外,还含有人体所必需的微量元素,对帮助维持人体内元素的平衡起着重要作用,是人们日常生活中不可缺少的营养佳品[1]。但随着环境污染的日益加剧,食物重金属污染引起了人们越来越多的关注。国家相继颁布了包括水果在内的食物中铅、镉、铜、铬、锌的限量标准[2]。
目前人们对蔬菜重金属污染研究较多,而对水果中重金属元素污染研究较少。测定水果中重金属元素的方法主要有氢化物发生原子吸收光谱法、冷原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、氢化物发生原子荧光光谱法等[3–6],这些方法基本适合各生产企业的实际情况,但无法满足快速检测分析水果中铅、镉、砷、汞等重金属元素含量的要求,再加上食品中有毒有害元素的限量要求越来越低,其检测灵敏度难以达到要求。电感耦合等离子体质谱技术(ICP–MS),具有检出限低,动态范围宽,可进行同位素分析,单元素和多元素同时分析[7–9]等特点,应用ICP-MS可测定食品中重金属元素[10–12]。笔者采用ICP–MS测定了南宁市售的几种亚热带水果中的Pb,Cd,As,Hg,结合国家卫生质量标准对水果的安全性进行评价,以期为无公害水果的生产提供科学依据。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
电感耦合等离子体质谱仪:X7ICP–MS型,美国ThermoElemental公司;
微波消解仪:Multiwave3000型,奥地利安东帕公司;恒温消解仪:BHW–09A型,上海博通化学公司;实验用水纯水仪:CascadaAN型,美国PALL公司;过氧化氢(30%)、硝酸(65%):优级纯;铅(GBW08619)、镉(GBW08612)、砷(GSBG62028–90)、汞(GSBG62069–90)、钇(GBW08657)等标准储备液:质量浓度均为1000μg/mL;茶叶(GBW08513)、大米(GBW10010)、小麦(GBW10011)标准物质:中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所;ICP–MS调谐溶液:9Be,90Co,115In,209Bi,238U质量浓度为10μg/L,美国热电公司提供;荔枝、龙眼、火龙果、山竹、菠萝:南宁市售新鲜水果;实验所用玻璃器皿均用硝酸(65%)–水(体积比1∶2)浸泡过夜,用水冲洗干净,用超纯水冲洗。
1.2 标准系列溶液配制
用2%的HNO3介质将Pb,Cd,As,Hg元素标准储备液逐级稀释,配制成系列混合标准溶液,各元素的质量浓度分别为Pb:1.0,5.0,10.0,20.0μg/L;Cd:0.50,1.00,5.00,10.0,20.0;As:1.0,5.0,10.0,20.0μg/L;Hg:0.2,0.5,1.0,2.0μg/L,空白溶液为2%的HNO3溶液,在每份混合标准溶液中均加入0.2mL1μg/mL的Au标准溶液[13]。测定Pb,Cd,As,Hg分别选择内标元素为Bi,In,Ge,Bi,使用浓度20.0ng/mL,介质为体积分数为5%的HNO3溶液。
1.3 仪器工作条件
入射功率:1250W;雾化器流量:0.84L/min;冷却器流量:13.0L/min;辅助气流量:0.76L/min;采样锥孔径:1.0mm,截取锥孔径:0.7mm;扫描方式:跳峰;积分时间:1.0s;扫描次数:40次;采样深度:7.0mm;采样时间:10s;CCT氦气流量:5.0mL/min。
1.4 实验方法
将样品洗净,可食部分制成匀浆。准确称取处理后的样品约2.5g(精确至0.0001g)置于酸洗净的PTFE(聚四氟乙烯)微波消化罐中,加入硝酸溶(1+1)10mL,在恒温消解仪上110℃预消解,直至溶液5~6mL时取出,加入1mL双氧水,于微波炉转盘中,按预先设定好的消解程序加热消解,将消解液转移至50mL比色管中,定容混匀。同时进行空白试验。
2 结果与讨论
2.1 样品前处理
以荔枝为例,对比10mLHNO3和10mLHNO3–H2O2混合溶液(体积比为10∶1)的消解效果,结果表明,采用HNO3消解后,所得消解液呈黄色混浊,消解不完全;HNO3–H2O2体系所得的消解液无色透明,这是由于HNO3–H2O2体系发生了连锁氧化反应,强化了HNO3的氧化能力,消解效果好,因此选择HNO3–H2O2体系作为消解液。
2.2 微波消解程序
分别对水果样品进行微波消解[14],通过多次试验确定了*佳消化条件,消解程序见表1。采用该消解程序可使样品消解完全。
2.3同位素
以干扰少为优先条件,同位素丰度高为辅的方式进行选择,各元素选定的测定同位素为208Pb,111Cd,7**s,202Hg。
2.4内标元素
综合考虑线性和准确度等指标,经过试验选定,208Pb,111Cd,7**s,202Hg的内标元素分别为209Bi,115In,74Ge,209Bi。
2.5工作曲线方程及检出限
对1.2中的系列混合标准溶液进行测定,以待测元素和内标元素的计数比值为纵坐标,以质量浓度为横坐标绘制标准曲线,对样品空白溶液进行11次平行测定,以3倍标准偏差(3S/N)计算出方法的检测限,各元素的线性方程、相关系数及检出限见表2。
2.6精密度试验
称取小麦标准物质样品6份,按实验方法处理后进行测定,并计算Pb,Cd,As,Hg各元素的相对标准偏差,结果见表3。由表3可知,4种元素测定结果的相对标准偏差为3.63%~5.67%,满足微量分析要求。
2.7 准确度试验
采用所建立的方法对茶叶、大米和小麦标准物质样品进行4次平行测定,测定结果见表4。由表4可知,4种元素的测定结果均在标准值规定的范围内。
2.8 回收试验
取山竹样品按1.4实验方法处理并测定,然后进行加标回收试验,结果见表5。由表5可知,各元素的平均加标回收率在90.2%~102.0%之间,表明该法准确、可靠,能满足水果中重金属元素的定了分析要求。
2.9 样品测定
采用微波消解方法对荔枝、龙眼、火龙果、山竹、菠萝5种水果样品进行处理后,用ICP–MS测定其中Pb,Cd,As,Hg的含量,测定结果见表6。由表6可知,5种亚热带水果样品中的Pb,Cd,As,Hg的含量均低于国家标准要求的限定量。