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使用安捷倫7900 ICP-MS對牛奶和奶粉進行常規的高通量多元素分析
閱讀：1254 發布時間：2022-1-17前言：牛奶和乳制品是人類膳食中重要的營養來源，對嬰兒和兒童更是如 此。乳制品的食用范圍遍布世界各地。隨著人們口味的變化和收入的 增加，乳制品在許多亞洲和發展中國家/地區的普及程度日益提高。 為了滿足日益增長的需求，乳制品產量增加的同時產品質量也顯得尤 為重要。通過檢測 Na、K、Mg、Ca 等常量元素以及 Se、P、Mn、Zn 等必需元素的濃度，可以提供有價值的營養信息。另外還需要檢測動 物奶中的 As、Cd、Sn、Hg 和 Pb 等潛在的有害元素，用于監測來自 土壤、肥料、飼料或加工設備的潛在污染。 由于其靈敏度、快速多元素分析和廣泛的元素覆蓋，安捷倫 ICP-MS 儀器在環境和食品檢測實驗室中得到廣泛使用。隨著最近的 技術進步，Agilent 7900 ICP-MS 的分析動態范圍已擴展至 10 個數量級 以上，在同一次常規分析運行中可以將牛奶中的常量元素（如 Na、K 和 Ca）和痕量元素進行同時檢測。碰撞/反應池 (CRC) 同樣經過了改進，以確保待測元素在樣品基 質中多原子干擾下依然能得到準確的結果。7900 ICP-MS 擁有市場等離子體穩定性，利用選 配的超高基質進樣 (UMHI) 技術，樣品耐受量可進 一步拓展至高達 25% 的總溶解固體 (TDS)。結合與 集成樣品引入系統 (ISIS 3) 的不連續采樣 (DS) 功能 帶來的高樣品通量，安捷倫7900 ICP-MS 非常適合食品樣 品中寬范圍元素的常規、高通量檢測。 本研究介紹了 Agilent 7900 ICP-MS 配合可選 UHMI 和 ISIS 3，用于牛奶和乳制品中常量和痕量元素的 快速分析。通過測量全脂奶粉標準參比物質 (SRM) 對數據質量進行評估。
實驗部分 樣品和試劑 七種類型的市售牛奶和乳制品購自美國加利福尼亞 州伯克利的一家本地商店，包括速溶脫脂奶粉、酪 乳粉、全脂羊奶粉、奶油酪乳粉、脫脂奶粉、全脂 牛奶和脫脂牛奶。使用美國國家標準與技術研究院 (NIST, Gaithersburg, MD) 的 1549a 全脂奶粉標準參比 物質 (SRM) 對方法進行驗證。 樣品前處理 將牛奶樣品（0.5 g 奶粉或 1 g 液體奶）和 NIST 1549a SRM (0.5 g) 分別加入 6 mL 硝酸 (67%-69%, BASELINE® , SeaStar Chemicals, Sidney, BC, Canada) 和 1 mL 鹽 酸 (32%-35%, ARISTAR® ULTRA, BDH, Westchester, PA) 中，在 UltraWAVE 的單反應室微波消解系統 (Milestone Inc., Shelton CT) 中進行消解。空白中含有 6 mL HNO3 和 1 mL HCl。在 20 分鐘內分別將溫度和壓 力升至 240 °C 和 150 bar。將最終條件維持 15 分鐘， 確保*消解。用 Millipore 超純水 (Milli-Q™ Water System, Darmstadt, Germany) 將每個樣品稀釋至10 mL。用 2% HNO3 和 0.5% HCl 將樣品進一步稀釋 10 倍，制備校準標樣也用這種混合酸。每種市售樣 品平行配制三份，并配制七份 NIST 1549a SRM 消解 樣品。
儀器 分析采用配備標準鎳錐、玻璃同心霧化器和 UHMI 選件的 Agilent 7900 ICP-MS。UHMI 將氣溶膠稀釋與 等離子體溫度自動優化結合，提高了 7900 ICP-MS 的等離子體穩定性。 7900 ICP-MS 包括第 4 代碰撞/反應池 (CRC)、八極 桿反應池系統 (ORS4 )，使用氦碰撞模式消除了多原 子干擾，從而獲得了最佳操作條件。未受干擾的低 質量元素通常在無氣體模式下進行測量，但是，如 果為了最大限度提高樣品通量而要求使用一種分析 模式（與本研究中的情況相同），擁有高靈敏度的 7900 ICP-MS 也可以在氦模式下測量這些分析物。 可選的 ISIS 3 不連續采樣附件用來將每個樣品的運 行時間縮短至 150 秒。 分析步驟 Agilent ICP-MS MassHunter 有幾種預設等離子體模 式，這些模式中包含了 UHMI 氣溶膠稀釋倍數。這 有助于簡化儀器使用，操作人員可以快速高效地選 擇固定的預設操作條件，最小化用戶手動輸入。對 于牛奶消解物的分析，選擇預設等離子體條件設置 為 HMI-4（氣溶膠稀釋約 4 倍），為存在多種較高 基質水平的消解樣品提供適當的穩定性和耐受性。 采用的儀器設置如表 1 所示。所有的透鏡電壓均通 過儀器的自動調諧功能進行優化。
校準 本方法分析了 24 種元素和 6 個內標，分別為 Sc、 Ge、Rh、In、Tb 和 Lu。多數痕量礦物元素的校 準標樣均使用安捷倫標準品配制，標準品包括： 1000 mg/L Fe、K、Ca、Na、Mg；10 mg/L As、Ba、 Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Pb、Sb、Se、TI、V、 Zn；基體為 10% HNO3（部件號 5183-4688）。Spex 單元素標準品 (SPEX CertiPrep, Metuchen, NJ) 用于添 加 Hg 和 Sn （各 1000 mg/L）、P (10000 mg/L) 以及 Na 和 Ca（各 1000 mg/L）。Ti 和 B (1000 mg/L) 的單 元素標準品購自 Fisher Scientific 公司。 Ti、V、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、 Sn、Sb、Ba、Tl、Pb 元素在 0-100 µg/L 的范圍內進 行了 5 點校準；B 元素在 0-500 µg/L 的范圍內進行 了 5 點校準；Mg、P、K、Fe 元素在 0-10000 µg/L 的范圍內進行了 5 點校準；Hg 元素在 0-2 µg/L 的范圍內進行了 5 點校準。Na 元素在 0-200000 µg/L 的 范圍內進行了 6 點校準；Ca 元素在 0-100000 µg/L 的范圍內進行了 6 點校準。
方法驗證 在開始分析市售乳制品樣品之前，將七個 NIST 1549a 樣品作為儀器檢查樣品進行分析。表 3 的結 果表明所有標準元素均達到了良好的準確度，回收 率均在標準值的 ±5% 以內。對于大多數元素來說， 精密度約為 3% RSD 甚至更小。這些結果證實 7900 ICP-MS 適用于進行消解牛奶樣品的常規測量。
在整個分析序列中，每隔 10 個樣品測量一次連續 校準驗證 (CCV) 標準品。如圖 3 所示，所有元素的 CCV 回收率均在 ±10% 的限值內。
實際樣品的分析 這種方法可用于分析牛奶和乳制品樣品消解物。樣 品中檢測濃度高于檢測限 (DL) 的元素列于表 4 中。 將這些數據與已發表文獻 [1] 比較后發現，市售 全脂牛奶和脫脂牛奶的結果均處于此前發表的 范圍內。Khan 等人 [1] 對微量元素的報告值分別 為 Zn 3535.6-4754.3 ng/g、Se 679.1-1424.8 ng/g、 Cu 84.5-718.3 ng/g、Mn 64.1-236.9 ng/g 以及 Ba 91.0- 163.1 ng/g。作者指出，他們所得的牛奶樣品中 Se、Mn 和 Cu 元素的值略高于引用文獻中的值，這 一點也與本研究中獲得的結果一致。
結論 Agilent 7900 ICP-MS 配備可選 UHMI 和 ISIS 3 不連續 采樣附件，可成功用于各種牛奶和乳制品樣品的快 速、常規分析。鑒于 7900 ICP-MS 具有高達 11 個數 量級的超大動態范圍、高靈敏度和低背景，Na、K 和 Ca 等常量元素可作為痕量元素，在同一次分析 運行中采用同一套操作條件進行測定。7900 ICP-MS 具有以下特性：
• 自動調諧和預設等離子體模式有助于簡單的方 法開發與更高的簡便易用性 • 針對關鍵元素的單分析模式和可靠的干擾消除 功能：He 模式提供可信的數據質量 • NIST SRM 1549a 全脂奶粉中所有標準常量和痕 量元素均獲得優異的準確度和精密度 • 分析速度快，分析 24 種分析物和 6 種內標元素 時每個樣品的運行時間為 150 秒，是高樣品通 量實驗室的理想之選