电感耦合等离子体质谱法测定食品接触日用陶瓷制品中的金属元素迁移量

Determination of Metal Element Migration in Food Contact Ceramic Products by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

LI Jing， SHEN Erzhuo （Jilin Municipal Center for Disease Control and Prevention， Jilin 1320oo， China）

Abstract： An analytical method for the simultaneous determination of 22 metal element migrations in food contact ceramic products by inductively coupled plasma mass spectrometry was developed. 4% acetic acid was used as food simulantand injected by filing method.Threemigration experiments were carried out，and the third sample was taken for determination.The correlationcoeffcients of the linear regression equations were greater than 0.999， the relative standard deviation of precision was all ⩽5% ，and the recoveriesranged from 91% to 102% .The method is fast，reliable and sensitive，and can be widely used in therapid detection of metal migration in ceramic products.

Keywords： inductively coupled plasma-mass spectrometry; ceramic products; metals elements; migration

瓷器是我国古代的伟大发明，彰显中华民族对人类文明的卓越贡献。数千年来，日用陶瓷作为常用食器，在人们生活中扮演着至关重要的角色。然而，陶瓷表面的彩釉却是危害健康的潜在因素[1-2]。彩釉中的铅、镉会引起人体肝脏等内脏中毒，砷、铝、铬等重金属在体内蓄积也会产生不良影响。此外，制作陶瓷所用的黏土品质也至关重要。劣质黏土中含有大量微生物和有害物质，即便无彩釉的陶瓷也有可能危害健康[3。长时间使用不合格陶瓷制品，有害元素会以离子形式迁移至食品中，间接地进入人体，对神经、血液、肝脏等系统和器官造成慢性损害，危害健康[4]。

目前，关于陶瓷制品中多元素迁移量的检测方法主要有原子吸收光谱法[5-7]、原子荧光光谱法[8-9]电感耦合等离子体质谱法[10-13]等。电感耦合等离子体质谱法具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽、多元素同时测定等优点，广泛应用于金属检测领域[14-15]。本文使用 4% 乙酸模拟可食用食品，对陶瓷制品进行前处理，再采用电感耦合等离子体质谱法对陶瓷制品中22种金属元素迁移量进行检测。

1材料与方法

1.1 样品来源

检测使用的样品采购自吉林市区线下销售及线上电商平台，包括陶瓷锅、陶瓷碗、陶瓷盘和陶瓷杯。其中，陶瓷锅30个，陶瓷碗、盘、杯各60个。

1.2 仪器与试剂

Nexion300X型电感耦合等离子体质谱仪（美国PE公司）；Direct-Q-3UV型纯水仪（密理博中国有限公司）；DHG-9245A型烘箱（上海一恒科学仪器有限公司）；R1-150型低温培养箱（美国赛默飞公司）。

多元素混合标准溶液及内标溶液，购自国家标准物质研究中心；实验用水均为去离子水（电阻率 18MΩ⋅cm ）；高纯度氩气（ 85～100psi ），纯度大于 99.999% ；硝酸（ 65% ，色谱级）；乙酸（色谱级）。

1.3 迁移试验条件

根据样品材质选择合适的迁移试验条件，见表1。

1.4 仪器条件

射频功率为 1600W ，蠕动泵转速为 20rmin^-1 载气流速 0.70L⋅min^-1 。按照SmartTune智能优化向导，使用Setup溶液对仪器进行优化。Setup溶液包括以下元素：Li、Be、 Δmg 、Fe、In、Ce、 Pb 、U。仪器参数： U>3000cps/ppb ， Mg>15000cps/ppb ，Be > 2000cps/ppb In>40000cps/ppb 氧化物含量小于 3% 双电荷含量小于 5% ，质量数为220，背景信号小于5 cps，精密度小于3%[16-17]

1.5 试验方法

本实验采取 4% 乙酸作为食品模拟物，采用灌装法将食品模拟物注入陶瓷制品中。所有参与检测的陶瓷制品，均进行3次迁移试验，每次试验使用1份新的食品模拟物，以第3次迁移试验的浸泡液作为实验样本进行测定，做空白试验和标准点回测以校正检测结果。根据《食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则》（GB5009.156—2016）中对检测样本的要求对迁移试验所得数值进行计算，结果以 mg⋅L^-1 表示。

2 结果与分析

2.1标准曲线及方法检出限

用多元素混合标准溶液绘制标准曲线，并计算检出限，见表2。22种金属元素标准曲线在各自线性范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999，各元素检出限符合实际样品分析要求。

2.2精密度实验

随机选取一试样，对样品中22种金属元素含量测定6次，测定其相对标准偏差（RelativeStandardDeviation，RSD）为 1.1%～5.0% ，满足实际样品检测要求，结果见表3。

2.3 加标回收率实验

采用标准加入法，在已测定含量的样品溶液中加入已知浓度的标准溶液，测定样品的加标回收率，结果见表4。各元素的加标回收率在 91% ＼～102% ，符合《实验室质量控制规范食品理化检验》（GB/T27404—2008）中的要求（ 90%～110% ）。

2.4金属元素迁移量检测结果

针对本次检测的3种陶瓷制品，在特定迁移试验条件下，采用电感耦合等离子体质谱法对样品中金属元素的迁移量进行检测，结果见表5。Be、 ΔV 、Cr、Ni、As、Mo、 Ag 、Cd、 Sn 、Sb、T1均未检出，Li、Mn、Fe、Co在陶瓷碗、陶瓷盘、陶瓷杯中均未检出。在陶瓷制品中，陶瓷杯金属迁移量相对较小，除Mg、Al、Cu、Zn、Pb元素外均未检出；陶瓷锅金属迁移量相对较大，其中Li、Mg、Al、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ba、Pb等元素均有检出。

3结论

本文建立了食品接触日用陶瓷制品中22种金属元素迁移量的测定方法。结果显示，该方法检出限低、线性良好、分析速度快、精密度高，可用于食品接触日用陶瓷制品中金属元素迁移量的分析测定。

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