ICP-MS法检测食品包装材料中重金属迁移量

摘 要：目的：基于电感耦合等离子体质谱法分析食品包装材料中的重金属迁移量。方法：选用常见包装材料聚乙烯（Polyethylene，PE）和聚丙烯（Polypropylene，PP），采用电感耦合等离子体质谱法检测包装材料中Cd、As、Sb、Pb、Ni、Cr和Ba共7种重金属元素。结果：聚乙烯及聚丙烯材料中各金属元素均呈现良好的线性关系，方法检出限为0.010～0.034 μg·L-1，加标回收率为89.95%～119.38%，精密度相对标准偏差为1.1%～5.7%。结论：本方法准确度高，检测速度快，适用于食品包装材料中重金属检测，值得推广应用。

关键词：电感耦合等离子体质谱法；食品包装；重金属

Detection of Heavy Metal Migration in Food Packaging Materials by CP-MS Method

WANG Qijun

（Xi’an Product Quality Supervision and Inspection Institute， Xi’an 710000， China）

Abstract： Objective： Analysis of heavy metal migration in food packaging materials based on inductively coupled plasma mass spectrometry. Method： Polyethylene （PE） and Polypropylene （PP）， common packaging materials， were used to detect seven heavy metal elements in packaging materials， including Cd， AS， Sb， Pb， Ni， Cr and Ba， by inductively coupled plasma mass spectrometry. Result： The metal elements in polyethylene and polypropylene materials exhibit good linear relationships. The detection limit of the method was 0.010～0.034 μg·L-1， the recovery rate was 89.95%～119.38%， and the precision relative standard deviation was 1.1%～5.7%. Conclusion： This method has high accuracy and fast detection speed， and is suitable for the detection of heavy metals in food packaging materials， which is worthy of popularization and application.

Keywords： inductively coupled plasma mass spectrometry; food packaging; heavy metal

食品包装材料中的重金属元素可对食品安全造成极大影响。聚丙烯（Polypropylene，PP）与聚乙烯（Polyethylene，PE）是常见的食品包装材料，用于制作食品包装盒、水杯、餐具、手套以及保鲜膜等[1]。受限于相关食品包装材料的生产工艺，重金属元素残留的情况时有发生，应用于食品包装后，同样易导致食品污染，对人们的身体健康造成危害。电感耦合等离子体质谱技术（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）是常见的食品包装材料中重金属元素的检测技术，检测效果较好[2]。本研究基于ICP-MS法检测食品包装材料中重金属含量，以供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

Cd、As、Sb、Pb、Ni、Cr和Ba元素的标准储备液（100 mg·L-1）及质控样，均由环境保护部标准化研究所研制；乙酸、硝酸，天津科密欧有限责任公司；实验用水为去离子水。

选取市面上常见的用于食品包装的PP食品盒及PE塑料袋，各3份。

1.2 仪器与设备

NexION300 ICP-MS检测仪，美国PE公司；XS205电子秤，瑞士梅特勒-托利多公司；Milli-Q型超纯水仪，美国密理博公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

样品洗净、自然风干后备用。依据《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》（GB 5009.156—2016）[1]，将较大面积样品切出小块，置于烧杯（4%乙酸溶液）中浸没，进行迁移实验。测试完毕，混合浸泡液体以备后续测量。同时，以10%的比例设置空白对照组。

1.3.2 溶液配制

精确吸取1 mL不同元素标准储备液（100 mg·L-1）于100 mL容量瓶内，加纯净水定容至刻度，配制成1 mg·L-1的混合标准溶液。以硝酸（2+98）溶液为溶剂，逐级稀释混合标准溶液，配制成系列标准溶液，详见表1。选择72Ge作为测定7种元素的混合内标，浓度为10 μg·L-1。

1.3.3 仪器条件

雾化气（氩气）流量：1.0 L·min-1；载气（氩气）流量：1.2 L·min-1；等离子气体（氩气）流量：15 L·min-1；脉冲电压：900 V，透镜电压：8 V；射频功率：1 600 W。同时在消耗状态下进行校正，以保证仪器始终保持良好的工作状态。

1.3.4 精密度

采用随机法按实验操作规定选取并截取部分试样，随后按照GB 5009.156—2016中方法对试样进行裁剪，然后置于烧杯（4%乙酸溶液）中浸没，进行迁移实验。迁移实验完成后，进行6次平行样测定，记录并计算相对标准偏差。

1.3.5 加标回收实验

采用空白加标法测定回收率，标准溶液加标浓度设置为各重金属元素标准系列溶液的非零最低点浓度，计算加标回收率。

1.3.6 金属迁移量

截取6 dm2试样进行迁移实验，以浸泡液体积1 L进行计算，按照公式（1）计算样品中重金属元素迁移量。

R=C×V/SR×DF（1）

式中：R为迁移量，μg·dm-2；C为浸泡浓度，μg·L-1；V为浸泡液体积，L；SR为样品体积，dm2；DF为稀释因子。

2 结果与分析

2.1 标准曲线与检出限

按1.3.2方法配制标准系列溶液，以标准液浓度为横坐标，以响应强度为纵坐标，绘制标准曲线。7种金属元素在各自的线性范围内容线性关系良好，相关系数R均大于0.999，所得回归方程、仪器检出限（Instrument Detection Limit，IDL）、方法检出限（Method Detection Limit，MDL）见表2。

2.2 精密度实验结果

如表3所示，7种重金属元素精密度的相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD）在1.1%～5.7%，均符合相关标准要求（＜8%）。

2.3 加标回收率

按1.3.5方法进行加标回收实验，所得结果见表4。可以看出，各元素的加标回收率在89.95%～119.38%，表明结果准确性较高，ICP-MS法适用于PE和PP中重金属迁移量的测定。

2.4 试样测定迁移量

如表5所示，采用本方法对试样中重金属元素迁移量进行测定，As、Cd、Pb、Cr均未检出；Ba、Ni、Sb元素在试样中均有检出，其中Ba迁移量为3.13～7.17 μg·dm-2，Sb迁移量为0.47～1.30 μg·dm-2，Ni迁移量为0.80～1.55 μg·dm-2。聚丙烯、聚乙烯食品包装材料中重金属迁移量虽然较低，但仍有不同程度的重金属迁移到浸泡液中，对食品造成污染。

3 结论与讨论

本文建立ICP-MS检测包装材料中Cd、AS、Sb、Pb、Ni、Cr、Ba等7种重金属元素的迁移量，结果表明，聚乙烯及聚丙烯材料中，各金属元素标准曲线均呈现良好的线性关系，加标回收率为89.95%～119.38%，RSD为1.1%～5.7%。这与贾春红等[3]研究结果相近，说明ICP-MS可靠性较高。另外，在实际样品检测中，As、Cd、Pb、Cr均未检出，Ba、Ni、Sb元素在试样中均有所检出。结合实际结果来看，PP、PE食品包装材料中，存在不同种类的重金属迁移到浸泡液中，可能会对食品造成污染。结合目前研究现状，对PE、PP两种食品包装材料重金属来源进行分析，发现其主要来源于热稳定剂、着色剂、回收塑料掺杂物、树脂型印刷油墨以及聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Glycol Terephthalate，PET）缩聚反应等[4-5]。

综上所述，采用ICP-MS对食品包装材料PP、PE中含有的7种重金属离子的迁移量进行精确测量，能为更好地仿真食物内部复杂的化学环境，提高实验检测结果的准确性提供依据。相较于传统的检测手段，ICP-MS具有更低的检出限、更高的精密度和更便捷的操作方法，可广泛应用于食品包装材料中的重金属离子迁移量与种类的测定。

参考文献

[1]种晓.食品包装材料的安全性和安全检测分析技术研究[J].现代食品，2024，30（3）：133-135.

[2]吕元琦，段长民，杨光军.食品包装材料中重金属的ICP-MS分析[J].食品工业，2022，43（12）：187-191.

[3]贾春红，喻小桥，杜显生.ICP-MS测试食品和烟用材料用纸中重金属含量方法的优化[J].中华纸业，2023，44（16）：26-29.

[4]蒙华毅，凌悦菲，王启淳，等.食品包装材料中重金属的质谱测定及来源分析[J].食品工业，2019，40（6）：279-282.

[5]潘沛玲.食品塑料包装中重金属检测技术的应用现状[J].塑料助剂，2023（1）：36-38.