前言：為了保障食品安全和人類健康，對各種類型食品中的元素組成進(jìn)行準(zhǔn) 確表征是非常必要的。由于不同類型食品中各種元素濃度范圍差異很 大，因此需采用多樣的檢測技術(shù)對樣品進(jìn)行表征。本文中，我們探討 了只使用一套安捷倫 ICP-MS 對所有必要的元素進(jìn)行測定的可能性。 Agilent 7700 ICP-MS 和 Agilent 7800 ICP-MS 分別配備了具有 9 和 10 個 數(shù)量級動態(tài)范圍的檢測器，為痕量元素和主要元素的同時測定提供了 可能。

 等離子體和樣品基質(zhì)所產(chǎn)生的干擾問題是食品分析中的另一大挑戰(zhàn)。 本研究使用單一的池氣體?氦氣，對干擾消除能力進(jìn)行了研究。我們也研究了不連續(xù)取樣系統(tǒng)提高樣品通量的性 能。采用安捷倫 ISIS-DS 不連續(xù)取樣系統(tǒng)，對其通 過小化分析過程中的溶液吸取和沖洗時間以減少 樣品總體分析時間的能力進(jìn)行了評估。

實驗部分： 標(biāo)準(zhǔn)品和樣品準(zhǔn)備 作為該項工作的一部分，對四種認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) (CRM) 進(jìn)行了分析。這四種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別為 NIST SRM 1548a (典型食物，美國)、NIST SRM 2976 (貝 類組織)、NRC DORM3 (魚肉組織，加拿大) 和 NIST SRM 8415 (全蛋)。取每種 CRM 各 250 mg，加入 3 mL 硝酸和 1 mL 過氧化氫進(jìn)行微波消解（詳情見 表 1）。消解后的樣品用去離子水定容至 50 mL， 終所得樣品的基質(zhì)濃度在 5 g/L 以內(nèi)。使用 6% HNO3 和 0.5% HCl 稀釋多元素標(biāo)準(zhǔn)品溶液配制濃度 范圍為 1-50 µg/L（用于主要元素測定時濃度還要提 高 100 倍）和 0.5-5 µg/L（用于 Hg 元素測定）的系 列校準(zhǔn)溶液。標(biāo)準(zhǔn)品基質(zhì)與樣品基質(zhì)無需匹配。

儀器 ：采用 Agilent 7700x ICP-MS 進(jìn)行所有測定，該系統(tǒng)擁 有特色的第三代八極桿反應(yīng)系統(tǒng) (ORS3 )，并配備了 標(biāo)準(zhǔn)樣品引入系統(tǒng)（MicroMist 玻璃同心霧化器、 石英 Peltier 冷卻霧化室、具有 2.5 毫米內(nèi)徑噴嘴的 石英炬管）。氧化物比值設(shè)定為 0.8% (CeO+ /Ce+ )， 從而實現(xiàn)樣品在等離子體內(nèi)的高效分解以及小的 基質(zhì)效應(yīng)。為了抑制干擾，ORS3 體系只在氦氣碰 撞模式下工作，能夠通過動能歧視 (KED) 原理將等 離子體和基質(zhì)來源的多原子干擾去除。表 2 中總結(jié) 了儀器的操作條件。

與反應(yīng)性池氣體相比，氦氣模式在食品樣品分析方 面具有多種關(guān)鍵優(yōu)勢 • 氦氣模式能夠?qū)λ卸嘣痈蓴_進(jìn)行有效去 除，不只是去除活性多原子干擾 • 因為氦氣是惰性的，因此除基質(zhì)因素外并不會 產(chǎn)生新的干擾 • 與反應(yīng)性池氣體不同，氦氣不會與其他分析物發(fā) 生反應(yīng)，從而確保了分析的一致性和可預(yù)測性 不受多原子干擾影響的元素的測定也可以使用氦氣 模式。但是，為了獲得更好的檢測限，采用無氣體 模式對其進(jìn)行測定。在樣品測定過程中，系統(tǒng)可以 根據(jù)需要自動在無氣體模式和氦氣模式之間的進(jìn)行 轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)在條件下對所有元素進(jìn)行測 定，避免了對某一待測樣品進(jìn)行多次測定的麻煩。 模式間的切換非常迅速（約 5 秒），因此樣品通量 不會受到明顯影響。

ISIS-DS 不連續(xù)取樣系統(tǒng) 圖 1 是安捷倫 ISIS-DS 系統(tǒng)的基本操作示意圖。初 期方法建立后，該系統(tǒng)能夠大幅提高樣品通量。首 先樣品被高速 ISIS 泵 (P1) 迅速吸取至進(jìn)樣環(huán)中，同 時空白載氣和在線內(nèi)標(biāo)被持續(xù)泵入霧化器中 (P2)。 然后旋轉(zhuǎn) 6 通閥將載氣切入進(jìn)樣環(huán)，推動樣品進(jìn)入 霧化器。與此同時，自動進(jìn)樣器針頭進(jìn)入淋洗位 置，并在下一個樣品開始前進(jìn)行淋洗。ISIS-DS 為 該分析提供了以下多種優(yōu)勢： • 樣品吸取和淋洗時間顯著縮短，從而實現(xiàn)了非 常快速的分析 • 降低了 ICP-MS 采樣錐和透鏡在樣品基質(zhì)中的暴 露時間，從而增強了儀器的長期穩(wěn)定性 • 由于去除了進(jìn)樣路徑中的蠕動泵管線，減少了 樣品殘留 • 減少了進(jìn)樣系統(tǒng)的維護(hù)和清洗

結(jié)果與討論 校準(zhǔn) 表 3 顯示了校準(zhǔn)曲線的詳細(xì)數(shù)據(jù)。圖 2 所示的是幾種 典型元素的校準(zhǔn)曲線。主要元素（Ca、K、Mg、Na） 濃度高到 5 mg/L，而痕量元素高到 50 µg/L。 圖中顯示出該儀器系統(tǒng)具有的靈敏度，其檢測 限為 ng/L 級 (ppt)。

干擾抑制 首先進(jìn)行了樣品初測，以評估單獨使用氦氣模式測 定時對干擾的抑制效果。對 CRM 樣品中各元素的 多個同位素進(jìn)行了監(jiān)測和比較，結(jié)果見表 4。

如表 4 中的數(shù)據(jù)結(jié)果所示，不同同位素得到的濃度 值高度一致，從而證實氦氣模式測定對不同基質(zhì) 中的多元素干擾的有效抑制。相反，在單四級桿 ICP-MS 系統(tǒng)中，H2 或 NH3 等反應(yīng)性氣體是不能夠 被用于同時消除多種同位素所受的未知多元素干擾 的。利用多種同位素對同一種元素進(jìn)行定量，對比 所得數(shù)據(jù)，得到了高度一致的結(jié)果，說明測得的元 素含量并未受到任何干擾的影響。7700/7800 ICP-MS 是目前唯yi能夠只使用氦氣有效抑制多種同位素受 到的多元素干擾的系統(tǒng)。

方法驗證 表 5 比較了每種 CRM 樣品的測定值與認(rèn)證值的終結(jié)果。 所有 CRM 中各元素的濃度測定值都與認(rèn)證值* 地吻合，包括了主要元素（Ca、K、Mg 或 Na）、 受干擾元素（As、Se 和 Fe 等）以及不受干擾元素 （Hg、Pb 等）。這個結(jié)果充分證實了 Agilent 7700x ICP-MS 系統(tǒng)能夠通過單次分析出色的實現(xiàn)各種食 品類型中不同濃度水平的多種元素的測定。 食品分析中不連續(xù)進(jìn)樣裝置的應(yīng)用 在使用 ISIS-DS 之前，上述方法中單個樣品分析時 間為 5 分鐘。使用 ISIS-DS 系統(tǒng)之后，整個樣品分 析時間縮減為 1.2 分鐘。ISIS-DS 能夠顯著縮小單個 樣品的分析時間，但是對系統(tǒng)的其他性能不會產(chǎn)生 負(fù)面影響，如不會影響氦氣模式下的消除干擾能 力，對廣泛食品樣品中痕量元素、主要元素和受干 擾元素的同時測定能力。表 6 總結(jié)了 ISIS-DS 方法 所用的參數(shù)。

結(jié)論 食品樣品的基質(zhì)非常復(fù)雜，是一類挑戰(zhàn)性非常強的 元素分析樣品。尤其是試圖利用單一分析技術(shù)分析 這類基質(zhì)組成復(fù)雜、元素濃度范圍寬以及存在潛在 基質(zhì)干擾的樣品時，這種挑戰(zhàn)性就更加突出。使用 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，以無氣體模式和氦氣模式運行的 Agilent 7700x ICP-MS 被證實能夠簡單且準(zhǔn)確地測定多種食 品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的所有標(biāo)定元素。它可以實現(xiàn)高 靈敏度測定和 ppt (ng/L) 級的低檢測限，同時還具 有高動態(tài)范圍，能夠測定高 ppm 級元素。ISIS-DS 不連續(xù)進(jìn)樣裝置的使用不會對儀器測定方法的性能 產(chǎn)生負(fù)面影響，卻能夠顯著降低單個樣品測定時間 （由 5 分鐘縮減為 1.2 分鐘）。