ICP-MS法测定食品、食品添加剂及食品包装材料中重金属元素的研究进展（一）

食品安全事关人体健康，公众关注度高，因此食品安全问题具有“燃点”低的特点。近年来，国内外频发的食品安全事件引起了人们的强烈关注和担忧，如“镉大米”、铅超标的“麻辣小龙虾”、“皮革奶”等，其中食品金属污染物污染占据了很大的比例。重金属泛指密度＞4.5g/cm³的金属，部分重金属，如铅、镉等能通过食物链的作用在人体内富集，进而危害机体健康。食品中重金属的来源主要为动植物对毒性重金属的生物性富集以及食品加工、运输等过程中受到的污染。随着经济社会的巨大发展，人们生活水平提高了，但也付出了环境受到污染的巨大代价，其中重金属污染带来的危害尤为严重，因为环境中的重金属可通过生物链的富集作用最终危害人体健康，因此，亟待开展食品中重金属的检测。

目前，重金属的检测主要通过原子荧光法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体-质谱法以及原子吸收光谱法（石墨炉法和火焰法）进行测定。原子荧光法和原子吸收法只能测定单一金属元素，不能同时检测多种金属，效率较低。电感耦合等离子体发射法实现了同时检测多种金属元素，但也存在检出限相对较高，有时难以满足痕量分析的要求。ICP-MS是当前公认的检测重金属最有效的方法之一，其所具备的灵敏度高、线性范围广、检出限低、多元素同时检测等优点，使其广泛应用于复杂基质中重金属的检测。本文综述了近期ICP-MS在食品基质中重金属含量测定方面的应用现状，对其检测原理、应用领域以及运行参数等进行总结，展望了ICP-MS在食品重金属检测领域的发展趋势，以期为ICP-MS技术在食品重金属检测领域更广泛的应用提供参考。

一、ICP-MS技术概述

ICP-MS集中了电感耦合等离子体和四极杆质谱仪的优点，能够用于痕量成分多元素的快速检测，具有非常高的准确性和灵敏度。ICP-MS仪器主要由等离子体发生器、雾化系统、矩管、电子倍增管和四极杆质谱仪等部分组成。其检测原理为被测元素按照一定形式进入高频等离子体中，在高温下电离成离子，新生成的离子在光学透镜的聚焦作用下进入四极杆质谱仪的分析器内，根据质荷比的不同进行分离，从而实现被测元素的半定量或定量分析。相对重金属的传统分析方法，ICP-MS具有一系列优点，线性范围达到9个数量级，不但分析速度快、检出限低、可多元素同时检测，而且能够显示金属元素的同位素信息。

ICP-MS要保持良好的运行状态，需要设置好各组成系统的工作参数。首先，设置好载气、冷却气和辅助气流量、ICP功率等参数；其次，调节ICP和四级杆质谱仪间接口装置的采样深度以及透镜电压至合适的参数；再次，根据被测元素设置四极杆质谱仪的扫描范围；最后，在分析开始前，要用多元素标准混合液调试ICP-MS的整体灵敏度。

二、ICP-MS在食品中重金属检测领域的应用现状

1、ICP-MS在检测海产品中重金属的应用现状

工业废水含有汞、镉、铝、铜等重金属元素，未经处理的工业废水排放到海洋后导致重金属被海洋中的虾贝类、鱼类、藻类等生物富集，而这些海产品进入餐桌后重金属又进入到了人体内，危害人类机体健康。王百川等通过正交试验优化海藻的前处理方法，并建立用ICP-MS检测重金属铅的方法，经验证，该法具有消解彻底、灵敏度高、准确度高和简单高效的优点，可用于测定海藻中的铅含量。朱富强等则通过优化样品微波消解处理的条件和仪器运行参数，并利用内标法来降低基质本底干扰效应，开发了基于ICP-MS同时检测虾酱中11种重金属的方法，该法操作简单、灵敏度高，能够快速同时测出虾酱中11种重金属的含量。倪明龙等同样运用微波消解法联合ICP-MS法测定了深海鱼肌肉中12种元素的含量，该法选择碰撞模式，且采用内标法来降低基体干扰，结果显示，加标回收率为81.8%～110.0%，分析所得样品谱图显著高于空白样品的基体谱图，这表明方法准确可靠且在一定程度上改善了基体干扰。EMILIAV等应用ICP-MS检测了扇贝中汞、镉、铅、铜等重金属及其同位素质量分数，检测结果与位于世界各地的14处权威实验室结果的差异小于1%。ICP-MS法所具有的优点使其在海产品中重金属含量的检测中得到了广泛的应用。

2、ICP-MS技术在检测果蔬产品中重金属的应用现状

“工业三废”的任意排放同样也使果蔬赖以生长的环境受到污染，如重金属在土壤、灌溉用水中不断累积，进而通过果蔬的根系最终进入人体。高慧莉等应用原子吸收光谱和ICP-MS两种方法分别检测了紫甘蓝中多种重金属的含量，结果表明，ICP-MS无论在精确度、准确度，还是在检测效率上都优于原子吸收光谱法，这说明ICP-MS比较适合果蔬中多种重金属的同时检测。朱有涛等建立了基于微波消解-ICP-MS测定豆制品中多种重金属残留的方法，并用该法准确检测了大豆素火腿中重金属的含量。而范明红等分别开发了微波消解联合ICP-MS法用于测定慈姑中的铅以及椰汁中的铜、铅、锰、镉、铬，结果表明，所建立方法均能够满足相关样品中重金属含量的检测。蓝长波等通过密闭式微波消解-ICP-MS法同时检测了果蔬籽仁和坚果中的多种重金属，结果显示该方法的检出限、回收率、精密度和准确度均符合检测要求，适用于果蔬籽仁和坚果中重金属的测定，为相关果蔬产品的质量标准化奠定了技术基础。DORISG等通过ICP-MS检测了儿童的血汞浓度，以研究食用含重金属蔬菜的频次与其血汞水平之间的关系，结果显示二者存在着正相关性。果蔬产品的食用频次非常高，这就要求对其中重金属含量进行监测，而ICP-MS比传统方法更适用于果蔬产品的检测，可以预见，未来该技术还会进一步普及。

3、ICP-MS在检测粮油产品中重金属的应用现状

米面制品的原材料，如稻谷、小麦等所生长的环境及加工过程均受到一定程度的重金属污染，并在粮油产品中进行富集，因此开展重金属的检测显得尤为必要。刘花梅等分别应用ICP-MS和石墨炉原子吸收光谱法检测粮食中镉的含量，结果显示两种方法所得的检测结果较为一致，但前者在操作便利性、检测效率和检出限等方面更具优势，因此在该领域的食品检测中具有实际应用价值。冉俊应用ICP-MS法建立了一种同时检测某矿区大米中15种金属元素含量的方法，方法验证实验表明，该法灵敏度高、回收率高、准确性好，且易于操作，能够作为矿区大米质量控制的检测方法。BELTRAMID等应用ICP-MS联合电子扫描显微镜检测了面粉等原料和面条、饼干等成品中金属的状态和含量，结果表明，钛和铁元素多以微粒状态存在且数量最多，而锌和铜元素微粒的数量较少。李彭等创新性地建立了ICP-MS检测食用油中镉含量的前处理方法，利用破乳诱导萃取法并在最优的实验条件下富集食物油中的镉，结果显示该法标准曲线的相关系数R²＞0.9999，检出限达到0.031ng/g，回收率范围为90.3%～105.0%，这表明该前处理方法是一种便捷、绿色的方法，与ICP-MS联用能够准确、灵敏地检测食用油中的镉含量。

同时，作者将破乳诱导萃取法与传统的微波消解法进行了对比，结果显示2种方法所得结果间差异不显著，但在样品前处理的效率方面差异显著，由此可见创新样品前处理的重要性。和传统的原子吸收光谱法相比，ICP-MS在基质复杂的粮油样品中能够表现出更低的检出限，同时还能在一定程度上降低基质对目标分析物的干扰。此外，基于串联质谱技术的ICP-MS/MS方法也逐步应用于粮油中重金属的检测。张萍等开发了基于ICP-MS/MS技术检测植物油中重金属的方法，用适量的煤油稀释样品后直接进样检测，选择MS/MS模式并创造性地使反应气和分析物或干扰物产生质量转移反应以消除质谱干扰，显著降低了基质干扰效应，提高了灵敏度。该方法不但前处理便捷，而且灵敏度高，可用于花生油、菜籽油、玉米油、葵花籽油等植物油中重金属有害物质及营养元素的准确监控。

声明：本文所用图片、文字来源《中国食品添加剂》，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请与本网联系

相关链接：镉，锰，铬，铝，汞