动物性食品中16种稀土元素

  原标题：电热消解 – 电感耦合等离子体质谱法测定动物性食品中 16 种稀土元素

摘要建立了同时测定动物性食品中 16 种稀土元素的方法。样品经电热消解后， 以铑、 铟和铼为内标， 用电感耦合等离子体质谱法测定。 各元素的信号强度与质量浓度线性相关， 相关系数均大于0.999 5， 方法检出限在0.4～15.0ng／L 之间， 测定结果的相对标准偏差为 0.7%～8.7%（n=7） ， 加标回收率为 81.5%～116.1%。该方法操作简便， 可用于动物性食品中稀土元素的测定。

中图分类号： O657.6 文献标识码： A 文章编号： 1008–6145(2015)05–0056–04

Determination of 16 Kinds of Rare Earth Elements in Meatby Wet Digestion–Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Xue Yuanyuan, Liu Guohong, Tian Haijiao

(Shanxi Analytical Science Academy, Taiyuan030006, China)

AbstractThe simultaneous determination of 16 kinds of rare earth elements in food of animal origin was established. After wet digestion, the samples were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry with rhodium, indium and rhenium as internal standard. The signal strength was linear with the mass concentration with the correlation coefficient more than 0.999 5, and the method detection limits were 0.4–15.0 ng／L, RSD were 0.7%–8.7% (n=7),and the recoveries were 81.5%–116.1%. This method was easy to operate, and it can be used for the determination of rare earth elements in food of animal origin.

KeywerdsICP–MS; food of animal origin; rare earth element

我国具有丰富的稀土资源， 随着科技的发展，稀土元素已被广泛应用于工农业、 畜牧业、 医学等许多领域， 从而将稀土元素引入生态环境中， 并通过食物链进入人体［1–2］。据文献报道， 稀土元素 La 和 Ce添加到饲料当中， 可以促进动物生长［3］。也有研究表明， 稀土元素蓄积后对动物有一定的毒副作用［1］。

动物性食品中稀土元素含量的测定对于营养学研究和食品安全管理具有重要意义。动物性食品中稀土元素的测定， 目前国内外文献未见报道。因此建立一种测定动物性食品中稀土元素的方法尤为重要。电感耦合等离子体质谱（ICP–MS） 法具有检出限低、 精密度高、 线性范围宽、可同时测定多元素等优点， 目前已成为测定稀土元素的主要检测方法［4–16］，笔者选择钪 (Sc)、 镧 (La)、钇 (Y)、 铒 (Er)、 铈 (Ce)、 钕 (Nd)、 钐 (Sm)、 镨 (Pr)、 铕(Eu)、 镱 (Yb)、 钆 (Gd)、 镝 (Dy)、 钬 (Ho)、 铽 (Tb)、 铥(Tm)、 镥 (Lu) 16 种稀土元素作为研究对象， 用电热消解法处理样品， 以 ICP–MS 法测定， 建立了一种同时测定动物性食品中 16 种稀土元素的方法。

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： Nexion 300X 型， 美国 Perkin Elmer 公司；

电热消解仪： DigiBlock ED 54 型， 包括玻璃及聚四氟乙烯消解管， 可设置升温程序， 并自动运行，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；

刀式混合研磨仪： GM200 型， 德国 Retsch 公司；

在线内标进样系统： NO774067 型， 美国 PerkinElmer 公司；

硝酸、 高氯酸： 优级纯；

Sc， Y， La， Ce， Pr， Nd， Sm， Eu， Gd， Tb， Dy，Ho， Er， Tm， Yb， Lu 混合标准储备液： 每种元素的质量浓度均为 10 µg／mL， 国家有色金属及电子材料分析测试中心；

Rh， In， Re 混合标准溶液： 每种元素质量浓度均为 10 µg／mL， 国家有色金属及电子材料分析测试中心；

调谐液： 含有 Be， Ce， Fe 等元素的混合溶液，美国 Perkin Elmer 公司；

动物源性食品： 猪肉、 鸡肉、 猪肝， 市售；

超 纯 水 系 统：明 澈 –D24 ^UV 型， 美 国 Merck Millipore 公司；

实验用水为明澈 –D24 ^UV 实验室超纯水系统制得的超纯水。

1.2仪器工作条件

射频功率： 1 600 W ； 等离子气流量： 18 L／min ；

辅助气流量： 1.2 L／min ； 雾化气流量： 0.91 L／min ；

样品锥： 1.1 mm ； 截取锥： 0.9 mm ； 分辨率 (10% 峰高 ) ： 0.7 U ； 进样流量： 0.25 mL／min ； 扫描线数：30 ； 驻留时间： 50 ms ； 重复测量次数： 3 ； 分析时间：1500 ms。

1.3样品处理

为保证方法能够覆盖大部分动物性食品， 选择购买市售的猪肉、 鸡肉、 猪肝 3 类食品作为试验材料， 将样品粉碎后， 准确称取 0.3 g 于有刻度的玻璃消解管中， 依次加入 5 mL 浓硝酸和 1 mL 高氯酸，盖上盖子， 放置于电热消解仪上， 浸泡过夜后按表 1消解程序消解至样品呈无色或淡黄色， 揭开盖子， 赶酸至近干， 以超纯水定容至 10 mL， 同时做试剂空白试样， 待测。

1.4测定步骤

打开仪器电源、 通风橱、 氩气、 真空泵、 冷却水及软件， 然后抽真空， 真空度应不高于 6.5×10 ^–5Pa， 利用软件开启等离子体， 稳定 10 min， 使用调谐液对仪器进行调谐， 当 Be 的质量浓度不低于 2 000 cps／(μg · L ^–1 )， Mg 的 质 量 浓 度 不 低于 15 000 cps／(μg · L ^–1 )， In 的质量浓度不低于40000 cps／(μg · L ^–1 )， U 的质量浓度不低于 30000cps／(μg ·L ^–1 )， CeO／Ce ≤ 3%， Ce ²⁺ ／Ce ≤ 3% 时，即可认为仪器达到较好的工作状态和工作性能， 可以进行检测。用纯水清洗 10 min， 测定系列混合标准溶液， 同时在线引入内标溶液， 以标准溶液的质量浓度为横坐标， 信号强度为纵坐标， 仪器自动绘制标准曲线， 然后测定样品进行定量。

2结果与讨论

2.1消解方法选择

微波消解和电热消解均可用于样品的前处理。微波消解虽然操作简单快速， 但需要转移赶酸， 样品会有一定的损失， 而且一般微波消解管位比较少， 不适合大量样品的处理。对比过夜浸泡和不浸泡直接电热消解后， 结果表明浸泡可大大缩短消解时间， 并可减少加酸量， 只需加 5 mL 硝酸、 1 mL 高氯酸， 2 h就可将样品完全消解， 赶酸后直接定容在带刻度的消解管中即可， 并且电热消解仪自动处理样品， 可大幅减轻劳动强度。

2.2内标元素的选择

外标法定量存在一定的基体干扰， 测定结果不稳定。内标法可校正样品基体组成类型与浓度变化
引起的分析灵敏度变化， 因此选择内标法定量。根据分析元素的电离特性的相似性及质量数能否覆盖被测元素， 选择 Rh， In， Re 3 种元素为内标物进行分组测定。测定 Sc 和 Y 以 Rh 作为内标物； 测定La， Ce， Pr， Nd， Sm， Eu， Gd， Tb 以 In 作为内标物；测定 Dy， Ho， Er， Tm， Yb， Lu 则以 Re 作为内标物。内标元素的质量浓度均为 100 µg／L。

2.3线性方程及检出限

将 16 种元素混合标准储备液以 1% 硝酸为介质稀释成质量浓度分别为 0， 1.00， 2.00， 5.00， 10.0，20.0 µg／L 的标准系列溶液， 依次测定试剂空白及标准系列溶液， 以质量浓度为横坐标， 信号强度为纵坐标， 仪器自动绘制标准曲线。按照样品消解方法消解 11 份试剂空白， 以测得结果标准偏差的 3 倍为检出限， 16 种稀土元素的标准曲线线性方程、 相关系数及方法检出限见表 2。

2.4精密度试验

任意选择一份样品， 同时消解 7 份， 测定后计算结果的相对标准偏差， 结果见表 3。由表 3 可知， 7次平行测定的相对标准偏差在 0.7%～8.7% 之间， 表明本方法精密度良好。

2.5加标回收试验

分别对猪肉、 鸡肉、 猪肝 3 种动物源性食品样品进行加标回收试验， 每种样品进行 6 组平行测定， 添加浓度均为 10.0 µg／L， 6 次测定所得各元素的平均平均回收率见表 4。由表 4 可知， 16 种元素平均加标回收率在 81.5%～116.1% 之间， 满足检测需求。

3结语

样品通过电热消解完全后， 采用电感耦合等离子体质谱法测定， 建立了一种同时测定动物性食品中 16 种稀土元素的方法， 该方法线性关系良好， 操作简便， 取样量少， 检出限低， 精密度和回收率高， 适用于动物性食品中稀土元素的测定。

作者：薛园园， 刘国红， 田海娇

（山西省分析科学研究院， 太原030006）

摘自：《化学分析计量》