使用配備切換閥的 ICP-OES 對食品中的多種元素進(jìn)行常規(guī)測量

前言：食品的元素污染有許多種來源，包括但不局限于灌溉、土壤中的元素、空氣中的元素以及空氣污染物沉淀入水和/或土壤等等。因此需要對痕量元素進(jìn)行準(zhǔn)確的低濃度分析，這對于定期食用的食品尤為重要。中國的 GB5009.268-2016《食品中多元素的測定》規(guī)定了硝酸消解后使用 ICP-OES 測量 16 種元素的方法。砷、汞和鎘等其他元素的測定方法對準(zhǔn)確度有一定要求，需要通過 ICP-MS 進(jìn)行痕量分析。在本研究中，使用配備高級閥系統(tǒng) (AVS 6) 6 通切換閥的 Agilent 5110 同步垂直雙向觀測 (SVDV) ICP-OES 測定米粉標(biāo)準(zhǔn)參比物質(zhì) (SRM) 中的鋁、硼、鋇、鈣、銅、鐵、鉀、鎂、錳、鈉、鎳、磷、鍶、鈦、釩和鋅元素含量。目的是開發(fā)一種高通量且經(jīng)濟(jì)有效的方法，同時(shí)滿足法規(guī)方法對準(zhǔn)確度的要求。

實(shí)驗(yàn)部分：儀器使用配備 AVS 6 六通切換閥的 Agilent 5110 SVDV ICP-OES 對 GB5009.268-2016 方法進(jìn)行分析和驗(yàn)證。5110 使用即插即用式炬管，可自動對齊炬管并連接所有氣體。此炬管安裝簡便，消除了設(shè)置儀器時(shí)不同操作人員引起的人為誤差，可實(shí)現(xiàn)快速啟動。質(zhì)量流量控制器用于三條氬氣管線，在相當(dāng)長的時(shí)間里具有出色的等離子體穩(wěn)定性，并且可以帶來可重現(xiàn)的結(jié)果。作為法規(guī)方法，GB5009.268-2016 規(guī)定了驗(yàn)證數(shù)據(jù)質(zhì)量所需的性能和質(zhì)量控制 (QC) 測試。使用 5110 ICP-OES 可輕松實(shí)現(xiàn) GB5009.268-2016 對 16 種元素的檢測限要求。該儀器的 SVDV 配置通過軸向分析較低豐度元素，同時(shí)使用垂直觀測測量較高豐度元素，因此具有更高的靈敏度。SVDV 還具有寬廣的線性動態(tài)范圍，同時(shí)保持出色的檢測限。 5110 SVDV ICP-OES 使用智能光譜組合 (DSC) 將徑向發(fā)射與軸向發(fā)射的光組合，從而實(shí)現(xiàn)真正的同步測量。5100 SVDV ICPOES 的*功能縮短了樣品間的分析時(shí)間，同時(shí)還減少了分析時(shí)氬氣和其他試劑的使用量 [2]。 Agilent AVS 6 用于進(jìn)一步提升此應(yīng)用的速度和性能。此切換閥采用高速正排量泵 (PDP) 來縮短提升和清洗時(shí)間。此系統(tǒng)使用氣泡注入控制技術(shù)進(jìn)樣至樣品流中，可大限度延長讀取時(shí)間，并優(yōu)化分析精度。與其他閥系統(tǒng)上的典型真空泵相比， PDP 可靠性更高，所需的維護(hù)更少。AVS 6 *集成于 ICPOES 硬件中，并可通過 ICP Expert 軟件進(jìn)行控制，因此易于設(shè)置和操作。閥系統(tǒng)自動將樣品輸送至霧化器。硼是 GB5009.268-2016 要求測定的分析物。由于 B 通常存在于由硼硅酸鹽玻璃制成的 ICP 玻璃器皿中，因此使用惰性霧化室和霧化器。標(biāo)準(zhǔn)安捷倫 SVDV 炬管中使用 1.8 mm 石英中心管。霧化室是由 PTFE 制成的雙通道旋流霧化室，MiraMist 霧化器由 PEEK 制成。通常情況下，在樣品前處理中需要 HF 時(shí)使用惰性材料。惰性材料也可用于大限度減少硼記憶效應(yīng)和來自實(shí)驗(yàn)室或 ICP 玻璃器皿的污染。

通過分析空白樣品并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差來測定檢測限 (DL)。三天內(nèi)在兩臺儀器上進(jìn)行測量，通過 120 個(gè)方法空白樣品結(jié)果來測定方法檢測極限 (MDL)。將六組（每組 20 個(gè)）空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差平均值乘以三，以使 MDL 的置信度大于 99%。如表 6 所示，5100 SVDV ICP-OES 獲得的 MDL 低于 GB 方法的規(guī)定檢測限。

*穩(wěn)定性在 6 小時(shí)內(nèi)運(yùn)行約 200 個(gè)消解樣品，無需重新校準(zhǔn)。在運(yùn)行過程中，每 10 個(gè)樣品分析一個(gè) QC 樣品并作圖，以顯示該方法的穩(wěn)定性。QC 溶液的詳細(xì)信息如表 6 所示。圖 4 顯示 6 小時(shí)內(nèi)所有元素的回收率均在 ±10% 以內(nèi)。所有元素回收率的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于 3%，表明在長時(shí)間運(yùn)行中精度很高。高樣品通量和低氬氣消耗量使用 AVS 6 切換閥，每個(gè)樣品的樣品分析時(shí)間由 54 s 縮短至僅 48 s。氬氣消耗量從每個(gè)樣品 37 L 減少到 17 L。氬氣等離子體流速可以進(jìn)一步降低至 10 L/min，每個(gè)樣品 16 L，其他變化不大，仍符合 GB 方法指標(biāo)要求。

結(jié)論食品樣品消解的常規(guī)測量可以使用配備高級切換閥 (AVS 6) 的 Agilent 5110 SVDV ICP-OES 成功進(jìn)行。AVS 6 提高了分析效率，而 SVDV 配置提供了出色的靈敏度和更寬的線性動態(tài)范圍。該方法也符合中國 GB5009.268-2016《食品中多元素的測定》標(biāo)準(zhǔn)方法的要求。安捷倫 ICP-OES 方法具有以下優(yōu)勢： • 利用 FACT 校正高度復(fù)雜的背景結(jié)構(gòu)可獲得可靠的結(jié)果，這對低濃度分析尤為重要，因?yàn)楸尘敖Y(jié)構(gòu)可能會對結(jié)果產(chǎn)生重大影響 • 擬合背景校正技術(shù)簡單易用，在不存在高度復(fù)雜的背景結(jié)構(gòu)的情況下可進(jìn)行出色的校正 • 使用標(biāo)準(zhǔn)炬管不影響硼結(jié)果的準(zhǔn)確度或靈敏度 惰性霧化室通過消除玻璃旋流霧化室中潛在的污染源，可準(zhǔn)確精密地檢測硼，降低檢測限 • 可獲得準(zhǔn)確、精密的結(jié)果，同時(shí)保持較低的操作成本，其中樣品分析時(shí)間為 48 s，每個(gè)樣品的氬氣消耗量為 17 L • 使用 10 L/min 氬氣等離子體流速可進(jìn)一步降低成本，其他支持變化不大，仍符合 GB5009.268-2016 指標(biāo)要求。分析時(shí)間相同，但使用 AVS 6 后的每個(gè)樣品的氬氣消耗量從 35 L 減少到 16 L

參考文獻(xiàn) 1. GB5009.268-2016 Determination of Multiple Elements in Food, Published December 23, 2016 2. 同步垂直雙向觀測 (SVDV) ― 超快的分析速度和分析性能，安捷倫出版物，2016，5991-4853CHCN 3. 擬合背景校正 (FBC) ― 快速、準(zhǔn)確的全自動背景校正，安捷倫出版物，2016，5991-4836CHCN 4. 使用 FACT 光譜譜圖解析軟件對復(fù)雜樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)光譜校正，安捷倫出版物，2016，5991-4837CHCN