营养品中铬、硒和钼检测方案(等离子体质谱)

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利用 ICP-MS测定营养品中的铬、硒和钼 应用简报 食品检测与农业 作者 摘要 Lawrence H. Pacquette、Andre Szabo 和 Joseph J. Thompson Abbott Nutrition 全球研究服务 3300 Stelzer Rd Columbus， OH 一种经验证的婴儿配方奶粉和成人营养品中铬(Cr)、硒 (Se) 和钼(Mo)的 ICP-MS快速测定方法分别实现了由 Agilent 7500cx ICP-MS 至 Agilent 7700x ICP-MS以及由实验室1至实验室2的成功转移。该方法的关键优势在于可使用单一池气体模式(氦气模式)有效去除 Cr、Mo 和 Se 的多原子干扰，从而可对所有样品进行分析。这样可显著提高分析效率。方法通过向样品中加入内标后将其在密闭容器微波炉中进行消解，随后使用ICP-MS 进行检测。该方法被认为可作为全局参比方法的合适候选方案，并已被 AOAC认定为测定营养品中痕量 Cr、Mo 和 Se 的官方方法。 前言 在食品中加入必需元素是一种广泛使用的简单营养改善方法，尤其适用于面临营养不良风险的人群和群体。示例包括添加 Se 的婴儿配方奶粉以及添加 Se、Cr 和 Mo 的儿童与成人医学营养品[1，2]。使用电感耦合等离子体发射光谱 (ICP-AES) 等传统技术难以分析食品中通常存在的痕量元素。因此，此类分析技术可能需要使用非标准样品引入技术(如超声雾化使Cr 和Mo 的定定，或氢化物发生法使 Se 的测定)获得足够高的灵敏度[3，4，5]。如果使用石墨炉-原子吸收光谱 (GF-AAS)， 则可能需要采用复杂的提取过程才可获得测定这些元素所需的灵敏度。 该方法是用于分析婴儿配方奶粉中 Cr、Mo和Se的唯一官方方法(AOAC 官方方法2011.19)。氢化物发生-AAS 法适用于测定宠物食品 (AOAC 986.15，1988)、饲料 (AOAC 996.17， 1997)和食品(欧洲标准EN 14627) 中的 Se。 ICP-AES可用于根据 AOAC2006.03测定肥料中的 Se、 Cr 和 Mo， 此外 GF-AAS 可用于测定食品中经干灰化 (EN 14082) 或高压消解 (EN 14083；8)后的Cr和Mo。本文引用的所有 EN 方法均处于IV类状态，意味着这些方法广受好评但尚未获得国际食品法典委员会 (Codex) 批准。 ICP-MS是一种快速的多元素分析技术，通过外标校准测定营养品中的 Cr、Se 和 Mo (及许多其他元素)时具有所需的灵敏度和选择性[1，6，7]。 ICP-MS实现了 ng/L(万亿分之一， ppt) 级别的极低定量限。最新一代仪器配有碰撞反应池 (CRC)， 能够减小或消除由等离子体气体、基质组分和溶剂酸引起的谱图干扰[8，9]。例如，如今可使用 Cr 的主同位素(m/z 52) 在存在来自基体的多原子干扰(例如具有相同质量数的 40Ar12C和35ci1601H)时准确测定低浓度 Cr。可使用 Se 的首选同位素 78Se 对其进行测定，而该同位素以前由于存在 40Ar38Ar 多原子叠加而不适用于痕量分析[10，11]。 ICP-MS 中 Cr、 Mo和 Se的其他可能多原子干扰的示例如表1所示。 表 1. Cr、 Mo 和 Se 的典型 ICP-MS 多元素干扰 元素 m/z 丰度(%) 干扰 Cr 52 83.8 40Ar12C+37CI14N1H+ 36Ar160+， 35Cl1601H+ Cr 53 9.5 40Ar13C+，37ci160+，38Ar15N+， 38Ar14N1H+，36Ar170+，36Ar1601H+， 35ci1701H+，35cl180+，36s170+ Mo 95 15.9 79Br160* Se 78 23.2 38Ar40Ar* Se 80 49.8 40Ar，+，32s160g+，32S，160* Se 82 9.2 40Ar，1H，+，12c35Cl，+，34s160+ 采用的 Agilent 7500cx ICP-MS 的婴儿配方奶粉和成人营养品中Cr、Se 和 Mo 的测定方法在 Pacquette 等人的文章 (2011)中进行了详细阐述。该方法已被成功转移至采用仅使用氦气模式的CRC 方法的 Agilent 7700x ICP-MS中。本文介绍了方法转移验证规程的详细信息。 实验部分 仪器与试剂 整个研究均采用配备八极杆反应池系统 (ORS3) CRC 的 Agilent7700x ICP-MS。该仪器配有标准样品引入系统 (MicroMist 玻璃同心雾化器、石英 Scott 型雾化室、带有内径 2.5 mm 中心管的石英炬管)和接口(Ni采样锥和截取锥)。测定 Cr、Mo 和Se时，ORS3 在氦气碰撞模式下运行。Agilent ASX-520自动进样器用于简化进样。仪器设置和参数见表 2。 表 2. Agilent 7700x ICP-MS 运行参数 参数 值 RF功率 1600 W 取样深度 9mm 载气流速 0.9 L/min 提取透镜 1 0 V 补偿气流速 0.2 L/min 雾化室温度 2°C He池气体流速 4.5mL/min 分析物/内标 52Cr/60Ni、8Se/130Te、95Mo/60Ni 考虑到巧克力味产品中有时存在背景Ni， 官方方法采用 72Ge 作为内标代替 Ni。 定制实验室对照样品 直到最近，才使用含有所有必需营养元素的均匀粉末作为内部定制实验室对照样品以对该方法进行验证。目前我们使用美国国家标准与技术研究研 (NIST) 1849a 婴儿/成人营养配方奶粉标准参比物质 (Gaithersburg， MD)。 使用 MARS 5 (CEM Corp.， Matthews， NC) 温控密闭容器微波炉对营养实验室对照样品进行消解。在样品消解前添加内标以校正损失，且无需使用经校准的实验室定容器皿进行样品稀释。在两步程序中进行消解以分解尽可能多的有机物，所使用的微波参数见表3. 表 3.HNO，和H，0，两步样品消解的微波运行参数 100%功率 1600 W 1600 W 温度-梯度时间 20 min 15 min 保持时间 20 min 15 min 温度 200 °C 180°℃ 冷却时间 20 min 20 min 大量报道中称样品溶液中存在的碳有助于增强某些难电离元素(包括Se) 的ICP-MS 信号[10，11，12]。。一种理论认为，等离子体中C+含量的增加促进了电子从Se(电离能9.75eV)向C*(电离能11.26eV)的转移，从而提高了 Se 的电离程度[10]。通常，这一信号增强效应可通过确保所有样品中的碳含量一致而加以克服，例如向标准品和样品中均加入甲醇。在本文中，样品在密闭容器中进行微波消解后向其中加入甲醇[13，14，6]。耗时约1.5小时(包括冷却)的消解过程自动完成，在无需使用高氯酸的情况下即可实现样品的完全消解[15]。 校准 使用0、0.8、4和20 pg/L (ppb)标准溶液绘制 Cr 和Mo 的校准曲线，并使用0、0.4、2和10pg/L标准溶液绘制 Se 的校准曲线。全部三种分析物校准曲线的R值为0.9995或更高(图1至3)。应当注意的是，每种分析物的校准标样(工作标准溶液)采用各自的1 ppm 储备溶液进行配制。校准标样根据重量比比行配制。或者，使用包含所有分析物的多元素储备溶液配制校准标样，并采用A级定容移液器进行移取。 图1.Cr的典型校准曲线， R≥ 0.9995 图2. Se 的典型校准曲线， R≥ 0.9995 图3.Mo 的典型校准曲线， R≥0.9995 方法转移数据 在实验室2中，由三位不同分析人员分别在12天中根据典型方法对实验室对照样品的四次重复消解液进行分析，以评估方法耐用性。此外还对实验室1和实验室2的结果进行了比较。 表4显示所有三位分析人员(分别在12天中)分析定制实验室对照样羊 10 CLC10_B 中的 Cr所得到的12次独立测量结果。每天分析的四个重复对照样品均获得了优异的精密度 (RSD 为0.48%-2.87%)。此外，每天重复分析的两个样品浓度(样品1 和2或样品3和4)的精密度均小于2%RSD (方案要求 RSD 小于7%)。所有三位分析人员获得的12个独立数据点的总体平均浓度和精密度分别为1059.36 ng/g Cr 和 2.33% RSD。表 4显示每天(n=4)和总体(n=12)获得的Cr 平均浓度处于实验室1生成的控制图平均值 (1053.00 ng/g Cr)的±10%和3倍标准偏差以内，如图4所示。实验室1结果表明三位分析人员在30天内获得的精密度值为1.6% RSD (表4)。实验室1控制图平均值(1053.00 ng/g Cr)与实验室2平均值 (1059.36 ng/g Cr) 之差为0.6%。 图4.三位分析人员分别在12天日内分析定制实验室对照样品 10 中的 Cr 所得到的结果 Cr 定制实验室对照样品 10 (CLC10_B) 分析人员 第N天：样品浓度(ng/g) 平均值(ng/g) RSD (%) 11 1 1084.33 1090.81 1096.95 1092.14 1091.06 0.48 2 1048.87 1062.05 1055.25 1057.55 1055.93 0.52 3 1063.33 1053.73 1049.73 1054.43 1055.30 0.54 2 1 1082.79 1091.97 1151.06 1090.13 1103.99 2.87 2 1108.71 1096.43 1062.40 1071.40 1084.73 1.98 3 1070.82 1055.64 1052.06 1040.06 1054.64 1.20 4 1074.54 1073.78 1062.18 1069.69 1070.05 0.53 5 1037.76 1038.63 1048.23 1067.80 1048.11 1.3 6 1029.96 1025.96 1023.91 1036.40 1029.06 0.5 3 1 1060.53 1056.44 1069.93 1055.33 1060.56 0.63 2 1031.59 1049.70 1030.33 1032.50 1036.03 0.88 3 1027.68 1016.48 1022.01 1025.38 1022.89 0.48 实验室2平均值 12 1059.36 2.33 总体平均值之差=0.6% 图4.三位分析人员分析定制实验室对照样品中的 Cr 得到的结果。 (UCL=控制上限； LCL=控制下限) 表5显示所有三位分析人员(员别在12天中)分析 CLC-10中的Se 所得到的12次独立测量结果。每天分析的四个重复对照样品均获得了优异的精密度 (RSD 为 0.33%-2.53%)。此外，每天连续重复分析的两个样品浓度(样品1和2或样品3和4)的精密度均小于5% RSD (方案要求 RSD 小于7%)。所有三位分析人员获得的12个独立数据点的总体平均浓度和精密度分别为 814.72 ng/g Se 和2.95%RSD。表5同样显示每天(n=4)和总体 (n=12)获得的 Se 平均浓度处于实验室1生成的控制图平均值 (1053.00 ng/gSe)的±10%和3倍标准偏差以内，如图5所示。表5表明实验室1中三位分析人员在30天内获得的精密度值为1.8% RSD。实验室1控制图平均值(813.80 ng/g Se)与实验室2平均值(814.72 ng/g Se)之差为 0.11%。 图5.三位分析人员分别在12天日内分析定制实验室对照样品 10 中的 Se 所得到的结果 Se 定制实验室对照样品 10 (CLC10_B) 分析人员 第N天 样品浓度(ng/g) 平均值(ng/g) RSD (%) 1 1 828.10 828.22 822.61 824.78 825.93 0.33 2 845.40 840.98 832.88 804.89 831.04 2.19 3 798.69 797.53 777.17 797.34 792.68 1.31 2 1 825.87 837.62 862.65 813.01 834.79 2.53 2 834.92 821.62 836.35 827.63 830.13 0.82 3 769.73 783.47 791.78 787.63 783.15 1.22 4 782.21 767.83 759.76 768.17 769.49 1.21 5 832.14 858.41 806.10 822.45 829.77 2.6 6 802.30 826.72 835.72 839.35 826.02 2.0 3 1 787.79 791.76 786.04 794.90 790.12 0.50 2 830.32 856.54 845.63 838.65 842.78 1.32 3 821.72 811.66 826.68 822.78 820.71 0.78 12 814.72 2.95 图5.三位分析人员分析定制实验室对照样品中的 Se 得到的结果。 (UCL=控制上限； LCL=控制下限) 表6显示所有三位分析人员(分别在12天中) 分析 CLC10 B中的 Mo 所得到的12次独立测量结果。每天分析的四个重复对照样品均获得了优异的精密度 (RSD 为 0.28%-5.44%)。此外，对于所有重复样品，每天连续重复分析的两个样品浓度(样品1和2或样品3和4)的精密度均小于5% RSD (方案要求 RSD 小于7%)。其中一个例外是分析人员2在第2天获得的 8% RSD(1462.98 ng/g Mo 和1641.52 ng/gMo)。这一结果突出显示于 表6中。所有三位分析人员获得的12个独立数据点的总体平均均度和精密度分别为1641.51 ng/g Mo 和1.94%RSD。 表 6同样显示每天(n=4)和总体(n=12) 获得的 Mo 平均浓度处于实验室1生成的控制图平均值(1696.00 ng/g Mo) 的±10%和3倍标准偏差以内。表6表明实验室1中三位分析人员在30天内获得的精密度值为1.59%RSD。实验室1控制图平均值(1696.00 ng/gMo)与实验室2平均值(1641.51 ng/g Mo)之差为 3.0%。 图6.三位分析人员分别在12天日内分析定制实验室验照样品10中的 Mo 所得到的结果。 图中突出显示了%RSD 异常结果 Mo 定制实验室对照样品 10 (CLC10 B) 分析人员 第N天 样品浓度 (ng/g) 平均值(ng/g) RSD (%) 1 1 1628.33 1614.66 1620.39 1641.70 1626.27 0.72 2 1625.22 1621.36 1621.52 1638.34 1626.61 0.49 3 1624.45 1625.69 1622.69 1633.36 1626.55 0.29 2 1 1639.53 1644.06 1757.45 1655.59 1674.16 3.34 2 1462.98 1641.52 1631.97 1634.99 1592.86 5.44 3 1626.86 1635.01 1627.34 1624.31 1628.38 0.28 4 1706.91 1706.40 1704.52 1725.93 1710.94 0.59 5 1637.73 1640.49 1652.09 1637.21 1641.88 0.4 6 1634.95 1631.87 1627.26 1651.66 1636.44 0.6 3 1 1678.21 1679.87 1690.34 1673.59 1680.50 0.42 2 1626.27 1613.64 1617.34 1619.95 1619.30 0.33 3 1643.49 1630.91 1631.93 1630.47 1634.20 0.38 实验室2平均值 12 1641.51 1.94 30 1696.00 1.59 1850 图6.三位分析人员分析定制实验室对照样品中的 Mo 得到的结果。 UCL=控制上限； LCL=控制下限 实际定量限 通过测量加标溶液来测定 Cr、 Se 和 Mo 的实际定量限(PLOQ)值。这些溶液的浓度约为最低浓度校准标样浓度的一半，即 Cr 和 Mo为 0.39 ng/mL， 而 Se 为 0.195 ng/mL。表7显示三位分析人员分别在6天内获得的回收率。 Cr (除第一天为94.1%以外)和Mo的回收率均处于96%-103%之间。6天的总体平均回收率为 Cr 98.2% 和 Mo 100.5%。表7还 显示了 Se 的回收率。第一天获得的 Se 回收率处于95%-105%之间。然而，由于 Se 的总体平均回收率为93.2%，因此确定 Se的 PLOQ 应等于浓度最低的校准标样，即 0.4ng/mL。总而言之，使用7700xICP-MS 在氦气模式下得到的 Cr、Se 和Mo的PLOQ均为 0.4 ng/mL。应当注意的是，在实验室1中利用安捷伦 ICP-MS仪器(7500cx 和7700x)在氢气模式下获得的 Se PLOQ 值为0.2 ng/mL 且回收率处于95%-105%之间。 表 7.使用 Agilent 7700x ICP-MS 在氦气模式下得到的 PLOQ 测定值 1 Cr 0.39 0.381 0.379 0.38 0.372 97.44 2 0.373 0.384 0.379 2.055 97.05 3 0.365 0.369 0.367 0.771 94.1 4 0.374 0.379 0.377 0.939 96.54 5 0.4 0.393 0.397 1.248 101.67 6 0.397 0.401 0.399 0.709 102.31 总体准确度(%)98.2 总体RSD (%) 3.2 1 Se 0.195 0.182 0.158 0.17 9.983 87.18 2 0.202 0.168 0.185 12.995 94.87 3 0.179 0.173 0.176 2.411 90.26 4 0.175 0.212 0.194 13.521 99.23 5 0.18 0.188 0.184 3.074 94.36 6 0.173 0.191 0.182 6.993 93.33 总体准确度(%)93.2 总体 RSD (%) 4.4 11 Mo 0.39 0.393 0.394 0.394 0.18 100.9 2 0.389 0.392 0.391 0.543 100.13 3 0.384 0.392 0.388 1.458 99.49 4 0.386 0.39 0.388 0.729 99.49 5 0.397 0.393 0.395 0.716 101.28 6 0.396 0.398 0.397 0.356 101.79 总体 RSD (%) 1 一种婴儿配方奶粉和成人营养品中 Cr、Se 和 Mo的快速测定ICP-MS方法已成功转移至新一代 ICP-MS中。新方法的关键优势在于可使用单一池气体模式(氦气模式)分析所有样品。该模式能够有效去除Cr、Se 和 Mo 的多原子干扰，从而大大提高分析效率。使用便利的密闭容器微波对样品与加入的内标进行消解，随后采用 ICP-MS实现高灵敏度和高特异性检测。本研究表明此方法适合作为测定营养品中痕量 Cr、 Mo 和 Se 的全局参比方法(即 AOAC 方法与国际配方奶协会方法)。 ( 如需了解该方法的详细内容，请参见 Pacquette 等人的文章J. 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( 查找当地的安捷伦客户中心： ) www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线： 800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2015 2015年5月11日，中国出版 5991-5865CHCN Agilent Technologies 摘要一种经验证的婴儿配方奶粉和成人营养品中铬(Cr)、硒(Se) 和钼(Mo) 的ICP-MS 快速测定方法分别实现了由Agilent 7500cx ICP-MS 至Agilent 7700x ICP-MS 以及由实验室1 至实验室2 的成功转移。该方法的关键优势在于可使用单一池气体模式（氦气模式）有效去除Cr、Mo 和Se 的多原子干扰，从而 可对所有样品进行分析。这样可显著提高分析效率。方法通过向样品中加入内标后将其在密闭容器微波炉中进行消解，随后使用 ICP-MS 进行检测。该方法被认为可作为全局参比方法的合适候选方案，并已被AOAC认定为测定营养品中痕量Cr、Mo 和Se 的官方方法。前言在食品中加入必需元素是一种广泛使用的简单营养改善方法，尤其适用于面临营养不良风险的人群和群体。示例包括添加Se 的婴儿配方奶粉以及添加Se、Cr 和Mo 的儿童与成人医学营养品。使用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES) 等传统技术难以分析食品中通常存在的痕量元素。因此，此类分析技术可能需要使用非标准样品引入技术（如超声雾化使Cr 和Mo 的测定，或氢化物发生法使Se 的测定）获得足够高的灵敏度。如果使用石墨炉-原子吸收光谱(GF-AAS)，则可能需要采用复杂的提取过程才可获得测定这些元素所需的灵敏度。该方法是用于分析婴儿配方奶粉中Cr、Mo 和Se 的唯一官方方法（AOAC 官方方法2011.19）。氢化物发生-AAS 法适用于测定宠物食品(AOAC 986.15, 1988)、饲料(AOAC 996.17, 1997) 和食品（欧洲标准EN 14627）中的Se。ICP-AES 可用于根据AOAC 2006.03 测定肥料中的Se、Cr 和 Mo，此外GF-AAS 可用于测定食品中经干灰化(EN 14082) 或高压消解(EN 14083; 8) 后的Cr 和 Mo。本文引用的所有EN 方法均处于IV 类状态，意味着这些方法广受好评但尚未获得国际食品法典委员会(Codex) 批准。ICP-MS 是一种快速的多元素分析技术，通过外标校准测定营养品中的Cr、Se 和Mo（及许多其他元素）时具有所需的灵敏度和选择性。ICP-MS 实现了ng/L（万亿分之一，ppt）级别的极低定量限。最新一代仪器配有碰撞反应池(CRC)，能够减小或消除由等离子体气体、基质组分和溶剂酸引起的谱图干扰。例如，如今可使用Cr 的主同位素(m/z 52) 在存在来自基体的多原子干扰（例如具有相同质量数的40Ar12C 和35Cl16O1H）时准确测定低浓度Cr。可使用Se 的首选同位素78Se 对其进行测定，而该同位素以前由于存在40Ar38Ar 多原子叠加而不适用于痕量分析。ICP-MS 中Cr、Mo 和Se 的其他可能多原子干扰的示例如表1 所示。采用的Agilent 7500cx ICP-MS 的婴儿配方奶粉和成人营养品中 Cr、Se 和Mo 的测定方法在Pacquette 等人的文章(2011) 中进行了详细阐述。该方法已被成功转移至采用仅使用氦气模式的CRC 方法的Agilent 7700x ICP-MS 中。本文介绍了方法转移验证规程的详细信息。结论一种婴儿配方奶粉和成人营养品中Cr、Se 和Mo 的快速测定 ICP-MS 方法已成功转移至新一代ICP-MS 中。新方法的关键优势在于可使用单一池气体模式（氦气模式）分析所有样品。该模式能够有效去除Cr、Se 和Mo 的多原子干扰，从而大大提高分析效率。使用便利的密闭容器微波对样品与加入的内标进行消解，随后采用ICP-MS 实现高灵敏度和高特异性检测。本研究表明此方法适合作为测定营养品中痕量Cr、Mo 和Se 的全局参比方法（即AOAC 方法与国际配方奶协会方法）。