微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定纸质食品接触材料中8种重金属元素

Determination of 8 Heavy Metal Elements in Paper-Based Food Contact Materials by Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

WANGZijian，GONGLitong，LI Qian （Daxing Center for Disease Control and Prevention， Beijing 10260o， China）

Abstract： Objective： Establishment of microwave digestion-inductively coupled plasma mas spectrometry for the deteminationofeighthavymetalelements （lead，cadmium，arsenic，mercury，nickel，obium，homum，nd thallum） in paper food contact material.Method： Paper food contact material samples were digested and weighed by a microwave digestion apparatus and measured using inductively coupled plasma mass spectrometry. Result： Chromium， nickel， lead and barium were between 0μg⋅L^-1 and 100.00μg⋅L^-1 ，cadmium， arsenic， and antimony were between 0μg⋅L^-1 and 20.0μg⋅L^-1 ，and mercury was well within the range of 0μg⋅L^-1 to 2.00μg⋅L^-1 . The relative standard deviationwasbetween 1.41% and 4.54% ；therecoverywasbetween 75.1% and 114.5% Conclusion： This method is simple，rapid，accurate，and hashighsensitivityand precision.Itis suitable forthedeterminationof eight kinds of heavy metal elements in paper contact materials.

Keywords： paper food contact material; heavy metal elements; inductively coupled plasma massspectrometry

纸质食品接触材料具有印刷效果好、外形美观漂亮、易回收、环境污染少等优点，便于食品的运输、贮藏和销售，在日常生活中越来越受到人们的青睐。合适的食品包装材料可以保护食品免受外界的污染，但包装材料本身的化学成分会向食品中发生迁移，影响到食品的安全[1-2]。近年来，一些不法商贩使用回收纸作为纸质食品接触材料的原料，在彩色印刷过程中使用的劣质油墨可能引入重金属。本研究建立了微波消解－电感耦合等离子体质谱法（InductivelyCoupledPlasma-MassSpectrometry，ICP-MS）测定纸质食品接触材料中的8种重金属元素，旨在为纸质食品接触材料中重金属的风险评估提供技术支持。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

Agilent 7700x 电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司）；MicroMist雾化器（美国Agilent公司）；MilestoneETHOSONE 微波消解仪（意大利莱伯泰科）；Milli-Q超纯水机（美国Millipore公司）；PL402-L型天平（瑞士METTLERTOLEDO公司），感量为 0.1mg ；BD-400匀浆机配陶瓷刀片（瑞士Buchi公司）

本方法所用试剂均为优级纯，试验用水为一级水；铅、镉、砷、汞、镍、锑、铬、钡标准储备液，中国计量科学研究院；硝酸，美国FisherScientific公司；调谐液、内标储备液（铋、铼、铑、锗、铟、钪等），美国Agilent公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品前处理

100件纸质食品接触材料纸袋、纸盒、纸桶、纸杯、纸碗、纸盘等分别购自商店、农贸市场和网店（采样比例为 1：1：1 ）。取适量样品，用带陶瓷刀片的粉碎机将样品切割研磨成粉末，混匀。准确称取0.5g 经粉碎的试样（精确至 0.1mg ），置于聚四氟乙烯消解内罐中，加入 8mL 硝酸，加盖放置 将消解罐密封后置于微波消解系统中进行消解。消解结束后，将消解罐移出消解仪，待消解罐完全冷却后再缓慢开启内盖，用少量水分2次冲洗内盖合并于消解罐中。将消解罐放在赶酸仪上 120^c 加热30min ，将消解液全部转移至 25mL 或 50mL 容量瓶中，用半胱氨酸浓度为 2g⋅L^-1 的 5% 硝酸溶液定容至刻度，混匀，待测。同时制备试样空白[3]。

1.2.2 微波消解仪条件

样品微波消解采用程序升温[4-5]，具体参考条件见表1。

1.2.3 ICP-MS工作条件

仪器使用 1μg⋅L^-1 的质谱调谐液进行分析条件选择，优化后的仪器条件为射频功率为 192.1V 载气流量为 1.05L⋅min^-1 ，等离子体气体流量为15L⋅min^-1 ，辅助气体流量为 0.848L⋅min^-1 ，雾化室温度为2.01 C ，冷却水温度为 17.12°C ，检测器模式为脉冲模式，积分时间为 0.10s ，重复次数为6次，扫描/重复次数为200次，等离子体模式为高灵敏度，蠕动泵转速为 0.1mL⋅min^-1 。

1.2.4 标准溶液配制

将8种单元素标准储备液逐级稀释，配制成下列浓度的混合标准使用溶液 Cr 、Ni、Pb、Ba（ 0.5μg⋅mL^-1 ），As、Cd、Sb（ 0.1μg⋅mL^-1 ）， Hg ）；吸取混合标准使用溶液 0， 0.1， 0.5 、1.0、5.0、10.0、 20.0mL 于 100mL 容量瓶中，以半胱氨酸浓度为 2g⋅L^-1 的 2% 硝酸溶液定容，摇匀，待测。 Cr 、Ni、Pb、Ba的标准系列溶液浓度为0、0.50、2.50、5.00、25.00、50.00、 100.00μg⋅L^-1 ，As、Cd、Sb的标准系列溶液浓度为0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0μg⋅L^-1 ， Hg 的标准系列溶液浓度为 0，0.05，0.10 、0.50、1.00、 。

吸取适量内标元素储备液，用硝酸溶液（ 5+95 ）逐级稀释配制为 0.50mg^-L-1 ，通过三通在线加入。Cr、Ni选 ⁴⁵Sc ，As选 ⁷²Ge ，Cd、 、Ba选 ¹¹⁵In ， Hg 选 ¹⁸⁵Re ， Pb 选 ²⁰⁹Bi 作为对应内标元素。

1.3统计分析

采用MicrosoftOfficeExcel2010版统计8种重金属元素的检出率。

2 结果与分析

2.1线性关系和检出限

取11份空白消化溶液，在仪器工作条件进行测定，根据测定值标准偏差的3倍计算方法的检出限，线性范围和检出限结果见表2。

2.2精密度和回收率

选择实际样品作为本底，分别按低、中、高3个浓度水平进行平行加标试验，结果显示，回收率的相对标准偏差在 1.41%～4.54% ，回收率在75.1%～ 114.5% ，说明低、中、高3个浓度水平的平行加标精密度满足常规分析方法要求，方法重复性良好，尤其在中高浓度区间稳定性更优（表3）。

2.3 样品分析

按上述方法对100件纸质包装材料中8种重金属元素进行测定，结果见表4。

3结论与讨论

本研究建立了微波消解ICP-MS法测定纸质食品接触材料中8种重金属元素含量的方法。该方法准确、快速、高效，检出限低，适用于纸质食品接触材料中多种重金属元素的风险监测。采用此方法对100件纸质包装材料中8种重金属元素进行测定，铅、镉、砷、汞、镍、锑、铬、钡的检出率分别为100% 、 13% 、 68% 、 13% 、 100% 、 100% 、 98% 、100% ，最大检出量分别为3.94、0.097、0.072、0.052、4 ⋅32，0.135，12.6，355mg^.kg^-1 。重金属检出率较高的原因可能有以下几个方面： ① 部分食品接触材料使用了回收纸浆，回收纸浆在回收、加工过程中受到了污染； ② 纸质材料生产过程中使用填料（如滑石粉）和添加剂（如染料）可能含有微量重金属； ③ 生产设备（如滚筒、模具）在长期使用中可能因磨损或腐蚀而释放重金属，进而污染纸质材料； ④ 纸质材料外层常印刷有宣传图案，印刷油墨中可能含有重金属。为了降低重金属污染风险，需要从原材料选择、生产工艺优化等多方面采取措施。提示消费者在选择纸质食品接触材料时应注意其安全性和合规性。

参考文献

[1]马迎辉，杜建章，陈坤，等.食品用纸容器产品质量安全风险分析[J食品安全质量检测学报，2024，15（19）：244-251.

[2]禄春强，罗婵，孙多志，等.电感耦合等离子体质谱法测定食品包装用纸中9种重金属元素[J].理化检验（化学分册），2015，51（1）：111-113.

[3]刘江晖，周华.ICP-MS法同时测定食品中8种微量有害元素的方法研究[J].中国卫生检验杂志，2004，14（1）：3-4.

[4]石玉平，王永宁，黄莉.微波消解-电感耦合等离子体-质谱法测定塑料包装材料中痕量重金属元素[J].分析仪器，2007（2）：41-44.

[5]林立，周暗非，王朝晖.电感耦合等离子体质谱法测定食品包装材料中有害金属元素[J食品工业科技，2011，32（11）：457-458.