微波消解-电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定婴幼儿配方乳粉中8种矿质元素

( 1陕西通标认证中心有限公司，西安，710005；2 兵器工业卫生研究所 西安，710005；3陕西科仪阳光检测技术服务有限公司，西安，710005；)

摘 要建立微波消解-电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定婴幼儿配方乳粉中钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、锰8种元素的含量，并对市售的不同产地、不同厂家的乳基1段、2段和3段婴幼儿配方乳粉各10个样品进行检测。结果表明，采用适宜的样品前处理过程，8种元素的标准曲线线性相关系数R2均大于0.999，方法检出限在0.05-3.6 mg/kg，以市售的婴幼儿配方乳粉质控样进行实验室质量控制，测定结果均分布于质控样给定的的含量范围，且相对标准偏差在均小于5%。

关键词：微波消解；电感耦合等离子体发射光谱；幼儿配方乳粉；矿物质

Microwave digestion inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)Determination of 8 mineral elements in infant formula milk powder

SU Meidong1 Wang Fei2 Chen Jiang3

(1 Shaanxi province quality certification & accreditation association, Xi'an 710006; 2 Institute for Hygiene of Ordnance Industry, Xi’an 710065; 3 Shaanxi Keyi Sunshine Test Technology Services Co.,Ltd., Xi'an 710000;)

Abstract：The Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry (ICP-AES) is established to mensurate the content of potassium, sodium, calcium, magnesium, iron, zinc, copper and manganese in babyformula, and 10 samples of formula with milk base stage 1, stage 2 and stage 3 is tested from different origins and manufacturers.The results showed that the standard curve linear correlation coefficient R2 of the eight elements is greater than 0.999 and the detection limit of the method is 0.05-3.6 mg/kg with appropriate sample preparation. Through laboratory quality control of the quality control samples of formula in the market, the measurement results are distributed in the content range given by the quality control samples, and the relative standard deviation is less than 5%.

Key words：Microwave Digestion; Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry (ICP-AES) ; baby formula; mineral

前言

婴幼儿配方乳粉作为代替母乳的婴幼儿特殊膳食[1]，不仅能够供给婴幼儿日常所必需的能量来源，还可满足婴幼儿生长发育所必需的营养来源[2-4]。国家食品安全标准中，婴幼儿配方乳粉中各矿物质的检测方法包括：原子吸收分光光度法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）等方法[5-12]。AAS法常用于单一元素的检测，对不同元素的检测需要更换不同的空心阴极灯；ICP-MS常用于多元素的检测，因具有更低的检出限、更高的灵敏度[13]，多适用于痕量元素的检测 。本实验采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）法测定市售的不同产地、不同厂家的乳基1段、2段和3段婴幼儿配方乳粉各10个样品中钠、钾、钙、镁、锌、铁、铜、锰8中元素的含量，建立试验方法，依据国家食品安标准的限量指标，判断该批次样品符合国家食品安全标准技术指标要求。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪ICP 6800(上海美析仪器有限公司)；微波消解仪TOPEX+(上海屹尧仪器科技发展有限公司)；赶酸仪G-400（上海屹尧仪器科技发展有限公司），电阻率为18.2MΩ.cm的超纯水系统Milli-Q（德国默克密理博公司），电子天平ME204E（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）。

硝酸（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；30%双氧水（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）。钠、钾、钙、镁、锌、铁、铜、锰标准溶液：1000μg/mL，均采购于国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.2 仪器测试条件和参数

仪器设定参数：RF功率：1150W；气体流量：冷却气流量：12 L/min；辅助气流量：0.50Lmin；雾化器气体流量：0.50L/min；雾化器气体流量：240kPa；蠕动泵泵速：50rpm；

待测元素分析线：K 766.490 nm、Na 589.592 nm、Ca 317.933 nm、Mg 279.079 nm、Fe 259.940 nm、Zn 213.856 nm、Mn257.610nm、Cu 324.754 nm。

1.3 样品前处理

微波消解法：称取固体样品0.2~0.5g（精确至0.001g)于微波消解罐中，移取7mL硝酸和2mL双氧水，加盖放置2h，旋紧罐盖，按照微波消解仪标准操作步骤进行消解。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板上于10℃加热30min用水定容至50mL，混匀备用，同时做空白试验。

2 结果与分析

2.1 微波消解条件的选择

微波消解法中，消解液的用量直接影响样品前处理的效果，婴幼儿乳粉中含蛋白质、脂肪酸、矿物质等不容易消解的成分，硝酸、双氧水的用量和放置时间等因素直接影响实验是结果。当试验选用7mL硝酸+2mL双氧水作为消解液，分别放置0h、1h、2h、3h后，按照设定的程序微波消解，样品消解效果详见表1。

表1 不同放置时间的消解情况

硝酸/mL	双氧水/mL	放置时间/h	消解液的外观	消解效果评价
7	2	0	黄色浑浊	消解不完全
7	2	1	黄色澄清透亮	消解完全
7	2	2	黄色澄清透亮	消解完全
7	2	3	黄色澄清透亮	消解完全

由表1消解效果可以看出，当选用7mL硝酸+2mL，加盖放置1h后，按照设定的程序微波消解，消解完全，消解液黄色澄清透亮，能够满足测试要求。

当试验选用7mL硝酸，添加不同量的双氧水，加盖放置1小时后，按照预先设定的程序微波消解，样品消解效果详见表2。由表2消解效果可以看出，当选用7mL硝酸+2mL双氧水，加盖放置1h后，按照设定的程序微波消解，消解完全，消解液黄色澄清透亮，能够满足测试要求。

表2 不同双氧水用量的消解情况

硝酸/mL	放置时间/1h	双氧水/mL	消解液的外观	消解效果评价
7	2	0	黄色浑浊	消解不完全
7	2	1	黄色略微浑浊	消解不完全
7	2	2	黄色澄清透亮	消解完全
7	2	3	黄色澄清透亮	消解完全

故本实验选用7mL硝酸+2mL双氧水，加盖放置1小时后微波消解作为本试验的样品前处理方法。

2.2 标准曲线和检出限

配制8种待测元素混合标准溶液，以各待测元素的浓度值X为横坐标，响应信号Y为纵坐标绘制标准曲线，各待测元素的线性相关系数R2均大于0.999，各待测元素的标准曲线方程和线性相关系数R2见表3

表3 待测元素标准曲线及线性相关系数

待测元素	线性范围/μg·mL-1	标准曲线	线性相关系数 /R2
钾	5-100	Y=29.346*X+2.478	0.9993
钠	5-100	Y=68.531*X+58.930	0.9994
钙	5-100	Y=10.496*X+2.376	0.9995
镁	5-100	Y=53.324*X+13.833	0.9999
铁	0.25-8	Y=240.260*X+5.414	0.9998
锌	0.25-8	Y=787.070*X+22.450	0.9999
铜	0.025-1	Y=1694.504*X+21.072	0.9990
锰	0.025-1	Y=1190.958*X+3.653	0.9999

注：其中X代表浓度值，Y代表响应信号强度值

2.3 检出限和定量限

方法检出限规定重复测定空白样品溶液11次，计算其3 倍的标准偏差即为方法检出限，方法定量限为3倍的检出限。本实验8种待测元素方法检出限及方法定量限结果见表4

表4 待测元素检出限及定量限结果

元素	钠	钾	钙	镁	锌	铁	铜	锰
检出限/mg·kg-1	1.1	3.3	3.6	2.8	0.2	0.5	0.1	0.05
定量限/mg·kg-1	3.3	9.9	10.8	8.4	0.6	1.5	0.3	0.15

2.4 方法精密度、准确度

本次实验采用中国检验检疫科学研究院测试评价中心市售的婴儿配方乳粉 （编号：QC-IP-701、QC-IP-702）作为质控样品进行质量控制。由表5中婴儿配方乳粉质控样测试结果表明，依据本实验室采用的微波消解样品前处理方法，对每个样品平行测定6次，分别计算平均值、标准偏差、相对标准偏差，测试结果均在质控样给定的含量范围内，同时相对标准偏差均小于5%，满足GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》精密度和准确度要求。表明本实验所采用方法的精密度和准确定良好，能够满足本实验质量控制要求。

表5 婴幼儿配方乳粉质控样精密度实验

元素		钠	钾	钙	镁	锌	铁	铜	锰
测试结果	1	164	679	461	45.4	5.14	5.76	421	76
	2	169	681	475	46.7	5.28	5.82	437	75
	3	173	668	484	44.5	5.54	5.66	448	81
	4	161	678	470	48.7	5.39	5.83	437	82
	5	170	687	489	46.5	5.27	6.14	451	84
	6	166	695	492	46.1	5.36	5.99	475	76
平均值		167	681	479	46.3	5.33	5.87	445	79
标准偏差		4.0	8.3	10.9	1.3	0.12	0.16	16.6	3.5
相对标准偏差%		2.4	1.2	2.3	2.8	2.3	2.7	3.7	4.4
质控样 特性値		170.0	670.7	473.6	46.75	5.341	5.920	437.2	79.66
质控样特 性値区间		156~183	620~721	434~513	43.8~49.6	4.93~5.74	5.42~6.41	378~495	56.8~102.5

注：其中钠、钾、钙、镁、锌、铁单位为mg/100g；铜、锰单位为/μg/100g

2.5 实际样品测试

本实验样品来源于市售乳基婴幼儿配方乳粉，分别采购于不同地区、不同厂家的1段、2段和3段配方乳粉各10个样品进行检测，具体结果见表6，结果表明，依据《食品安全国家标准 婴儿配方食品》(GB 10765-2010)和《食品安全国家标准 较大婴儿和幼儿配方食品》(GB 10767-2010)标准要求，该批次共计30个样品均符合国家食品标准技术指标要求。

依据将要实施的新版国家标准《食品安全国家标准 婴儿配方食品》(GB 10765-2021)、《食品安全国家标准 较大婴儿配方食品》(GB 10766-2021)和《食品安全国家标准 幼儿配方食品》(GB 10767-2021)要求，本次样品的检测结果同样满足新版国家标准要求。

表6 乳基基质配方乳粉检测结果

元素	1段	2段	3段
钾	18.4~35.8	28.2~47.1	29.6~39.1
钠	8.0~12.9	8.5~18.5	10.1~15.4
钙	15.1~29.4	22.6~37.9	25.6~38.8
镁	1.76~2.75	2.1~3.91	2.08~3.19
铁	0.231~0.331	0.314~0.421	0.336~0.394
锌	0.181~0.270	0.191~0.258	0.170~0.260
铜	16.1~21.1	14.9~20.7	11.8~23.5
锰	2.49~7.18	1.7~12.7	3.11~13.9

注：其中钠、钾、钙、镁、锌、铁单位为mg/100kJ；铜、锰单位为/μg/100kJ

3 结论

采用准确移取7mL硝酸加盖放置2h进行前处理样品方法，利用电感耦合等离子体发射光谱仪对市售的不同产地、不同厂家的乳基1段、2段和3段婴幼儿配方乳粉各10个样品中钠、钾、钙、镁、锌、铁、铜、锰8中元素检测，本实验方法的检出限、定量限、精密度、准确度均能满足实验室检验检测要求。同时，依据婴幼儿配方乳粉食品安全国家标准的技术指标要求，本批次样品中钾、钠、钙、镁、锌、铁、铜、锰8中元素含量均符合相关新、旧食品安全国家标准的限量指标，确定该批次样品符合国家食品安全标准技术指标要求。

作者简介： 苏美冬（1985-），男，陕西西安人，工程师，硕士，主要从事检验检测方法及实验室质量管理的工作和研究.

参考文献：

[1]丁玉龙, 周峰, 宋瑞, 等. 微波消解-ICP-MS 法测定奶粉中总碘和 钾、钙、钠元素[J]. 食品工业，2021,42(3):309 -313.

[2]ABAFE O A, MACHEKA L R, OLOWOYO J O. Confirmatory analysis of per and polyfluoroalkyl substances in milk and infant formula using UHPLC-MS /MS[J]. Molecules, 2021,26(12) :3664.

[3]许浩男, 王莹. ICP-AES 法测定桑葚和桑叶中的微量元素[J]. 食品科技,

2013,38(5):300-302．

[4]张丹, 李君华. 微波消解-原子发射光谱法测定奶粉中的钙、镁和钠[J]. 天津化工, 2011,25(2):49-51．

[5]GB 5009.91-2017 食品安全国家标准 食品中钾、钠的测定[S]

[6]GB 5009.92-2016 食品安全国家标准 食品中钙的测定[S]

[7]GB 5009.241-2017 食品安全国家标准 食品中镁的测定[S]

[8]GB 5009.90-2016 食品安全国家标准 食品中铁的测定[S]

[9]GB 5009.14-2017 食品安全国家标准 食品中锌的测定[S]

[10]GB 5009.13-2017 食品安全国家标准 食品中铜的测定[S]

[11]GB 5009.242-2017 食品安全国家标准 食品中锰的测定[S]

[12]GB 5009.268-2016 食品安全国家标准 食品中多元素的测定[S]

[13]N Herwig, K Stephan, U Panne, et al. Multi -element screening in milk and feed by SF-ICP-MS[J]. Food Chemistry, 2010(3):1223-1230.

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[1] 作者简介： 苏美冬（1985-），男，陕西西安人，工程师，硕士，主要从事检验检测方法及实验室质量管理的工作和研究.