利用ICP-MS测定营养品中的铬、 硒和钼
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电感耦合等离子体质谱仪进行检测。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 的测定，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yi方法 （aoac 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*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 40ar 12c 和 35cl 16o1h）时准确 测定低浓度 cr。可使用 se 的同位素 78se 对其进行测定，而 该同位素以前由于存在 40ar 38ar 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。
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 agilent 7700x 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。
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 标准与技术研究院 (nist) 1849a 婴儿/成人营养配方奶粉标准参 比物质 (gaithersburg, md)。
样品前处理 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。
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 9.75 ev）向 c+（电 离能 11.26 ev）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*消解 [15]。
校准 使用 0、0.8、4 和 20 µg/l (ppb) 标准溶液绘制 cr 和 mo 的校准 曲线，并使用 0、0.4、2 和 10 µg/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进行配制。 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。
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 照样品 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%。
5 显示所有三位分析人员（分别在 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/g se) 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%。
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/g mo）。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浓 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/g mo) 与实验室 2 平均值 (1641.51 ng/g mo) 之差为 3.0%。
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 应等于浓度低的校准标样，即 0.4 ng/ml。总而言之， 使用 7700x icp-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。
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）。
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该方法是用于分析婴儿配方奶粉中 cr、mo 和 se 的唯yi方法 （aoac 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*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 40ar 12c 和 35cl 16o1h）时准确 测定低浓度 cr。可使用 se 的同位素 78se 对其进行测定，而 该同位素以前由于存在 40ar 38ar 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。
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 agilent 7700x 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。
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 标准与技术研究院 (nist) 1849a 婴儿/成人营养配方奶粉标准参 比物质 (gaithersburg, md)。
样品前处理 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。
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 9.75 ev）向 c+（电 离能 11.26 ev）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*消解 [15]。
校准 使用 0、0.8、4 和 20 µg/l (ppb) 标准溶液绘制 cr 和 mo 的校准 曲线，并使用 0、0.4、2 和 10 µg/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进行配制。 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。
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 照样品 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%。
5 显示所有三位分析人员（分别在 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/g se) 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%。
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/g mo）。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浓 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/g mo) 与实验室 2 平均值 (1641.51 ng/g mo) 之差为 3.0%。
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 应等于浓度低的校准标样，即 0.4 ng/ml。总而言之， 使用 7700x icp-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。
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）。
关键词：质谱仪 移液器
高低温试验箱运行是压缩机特别响是什么原因？
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