Hplc-icp-ms聯用技術檢測水產品中二價鎘離子的方法
2023-12-08 20:51:36
專利名稱：Hplc-icp-ms聯用技術檢測水產品中二價鎘離子的方法
技術領域：
本發明屬於水產品檢測技術領域，具體地涉及一種用高效液相色譜-電感耦合等離子質譜儀(HPLC-ICP-MS)聯用技術測定水產品中二價鎘離子的方法。
背景技術：
鎘不是人體所必需的微量元素。新生嬰兒體內幾乎無鎘，人體中鎘全部是出生後通過外界環境(例如飲水、食物、香菸)進入人體的。研究顯示，鎘中毒會造成腎小管再吸收障礙，低分子量蛋白質和鈣質等由尿中流失，長期下去容易形成骨質軟化，關節疼痛、骨折及腎骼變形等。長期攝入過量的鎘，會影響體內其他有益元素的效能，造成肝腎損害、肺氣腫、支氣管炎、內分必失調、食欲不振、失眠等問題。鎘轉移至動脈，使血壓上升，引致血管脂肪化。另外，鎘也是一種致癌物質，可能誘發前列腺癌症。鎘在正常環境中含量很低，但海藻、貝類等水生生物對鎘的富集能力極強，因此鎘是影響水產品食用安全的主要因素。鎘在生物體內可以與蛋白質、有機酸等結合成有機鎘形態存在，也可以無機態存在。環境學和毒理學研究結果證明，鎘的毒性與其存在形態有關，離子態鎘的毒性較高，結合態和有機態鎘無毒或毒性非常微弱。若簡單地僅採用鎘的總含量、並以其離子態的毒性效應作為評價標準往往會高估其毒害效應，因此鎘的形態差異成為影響海藻、貝類等水產品食用安全性評價的關鍵因素，但國內外有關水產品中鎘形態的研究較少。現行鎘的檢測方法是根據國標GB/T5009. 15-2003中規定的食品中鎘的測定方法，將水產品中各種形態鎘通過高溫、強氧化劑(硝酸和高氯酸)消解成離子態鎘，因此該方法檢測到的是水產品中鎘的總量。對水產品中鎘的食用安全評價尤其是對於具有高鎘積累特性的海藻和貝類，不能僅以鎘總量來評價，研究水產品中鎘的化學形態，並建立離子態鎘的分析技術已迫在眉睫。目前國際ISO和CAC標準中尚無測定水產中二價鎘離子的方法標準。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種HPLC-ICP-MS聯用技術檢測水產品中二價鎘離子的方法，使用高效液相色譜-電感耦合等離子質譜儀聯用(HPLC-ICP-MS)形態分析技術，對水產品中的鎘元素進行定性和定量分析，準確測定水產品中的二價鎘離子含量。本發明是按照以下操作方法完成的一種HPLC-ICP-MS聯用技術檢測水產品中二價鎘離子的方法，包括以下步驟1)、 選用的儀器及設備，HPLC-ICP-MS聯用系統，2)、配置試劑與標準溶液，3)、樣品處理的步驟， 4)、實驗所用的儀器條件，5)、樣品檢測與結果計算；具體步驟如下I)選用的儀器及設備(I)、液相色譜儀HPLC :使用SERIES200高壓液相泵，配有自動進樣器，配有保護柱 CG5A4X50mm和相同材質填料的CS5A 4X 250mm陽離子交換色譜柱；
(2)、電感耦合等離子體質譜儀ICP-MS :配有動態反應池，進樣系統，射頻發生器， 等離子體系統，Chromera形態分析全自動處理接口，離子透鏡系統，四極杆，真空系統，檢測器，氣路控制系統；(3)、冷卻循環水；
(4)、渦旋混合器；
(5)、純水系統；
(6)、循環式真空砂芯抽濾器；
(7)、高速冷凍離心機,轉速不小於8000r/min ；
(8)、數控超聲波清洗器；
(9) >0. 22 μ m的水相微孔濾膜；
(10)、純度彡99. 99%的氬氣；
2)配置試劑與標準溶液
(I)、浸提液超純水；
(2)、流動相50mM草酸+95mM氫氧化鋰溶液，使用前經過O. 22 μ m濾膜過濾並超聲脫氣;
所有的試劑均是優級純，整個實驗用水均為超純水；玻璃儀器使用前經15%硝酸浸泡24h
(3)、二價鎘離子的標準使用液
將100 μ g/mL 二價鎘離子標準溶液稀釋至I. 00 μ g/mL的儲備液，置4°C冰箱存放
備用，由I. 00 μ g/mL的二價鎘離子儲備液用水稀釋成10. 0ng/mL、50. 0ng/mL、100. Ong/mL、 200. 0ng/mL>500. Ong/mL的標準使用液,現用現配；3)樣品處理的步驟稱取經粉碎過40目篩的幹樣O. 500g I. OOOg或鮮樣勻漿稱取2. OOOg 4. OOOg 置於50mL塑料具塞刻度離心管中，加水40mL渦旋混勻後，超聲浸提40min，8000r/min 4°C 離心lOmin，取出上清液用O. 22微米的水系微孔濾膜過濾後為待測樣液，移入進樣瓶中，上機測定待測樣液中鎘離子的值；4)實驗所用的儀器條件(I)、高效液相色譜條件流動相為50mM草酸+95mM氫氧化鋰溶液，流速I. OmL/ min ;進樣體積50 μ L,自動進樣；(2)、電感耦合等離子質譜儀條件射頻功率1150W，等離子體氣流速15L/min，霧化氣流速O. 94L/min,透鏡電壓7. 00V,輔助氣流速I. 2L/min,檢測器模擬級電壓-1800V，檢測器脈衝級電壓900V，質量通帶帶寬O. 25，採樣時間IOmin ；5)樣品檢測與結果計算開機後按上述儀器條件進行設置，待穩定後，先做標準曲線，然後測定處理好的待測樣液；在上述高效液相色譜和電感耦合等離子質譜儀條件下採用全自動進樣器進樣 50 μ L進行測定，高效液相色譜儀進行分離，電感耦合等離子質譜儀對二價鎘離子進行檢測；在上述儀器條件下二價鎘離子保留時間約為3. 2min ；(2)、定量待測樣液中二價鎘離子的色譜峰保留時間與標準使用液相比變化範圍在±10%之內即認為是該待測定物質；
結果計算與表述用數據處理軟體中的外標法，確定二價鎘離子保留時間及分離度脈衝強度，以濃度為橫坐標，脈衝強度積分為縱坐標，繪製標準工作曲線，然後將待測樣液幸分析處理，即可得到待測樣液中的二價鎘離子的濃度，按下面式(I)計算，可得樣品中二價鎘離子的含X = CXV/mX1000..............................(I)式中X-樣品中二價鎘離子的含量，mg/kg ；C-待測樣液中二價鎘離子的濃度，ng/ml ；m-稱樣量，g;V-測定液體總體積，mL。 本發明與現有技術相比的有益效果是I、本發明採用高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯用技術分析水產品中的二價鎘離子，提取液首先由高效液相色譜，採用陽離子交換色譜技術洗脫分離提取液中的二價鎘離子，再由電感耦合等離子體質譜儀做為檢測器進行分析。陽離子交換色譜柱能吸附提取液中的二價鎘離子，通過流動相中草酸對鎘離子的絡合作用，將二價鎘離子洗脫，通過電感耦合等離子體質譜儀對二價鎘離子進行分析，得到二價鎘離子的保留時間及其分離度的脈衝強度。根據標準系列溶液的強度和脈衝強度積分，由儀器計算機擬合得到線性回歸方程。該實驗條件選擇合理，檢測數據準確可靠。2、本發明對水產品中的鎘採用中性水超聲提取，鎘的形態不會被改變，因此提取液中存在自由的離子態鎘以及跟蛋白質等有機物絡合的有機態鎘。採用的流動相中草酸對鎘離子具有很強的絡合作用，而對於提取液中穩定的鎘絡合物沒有吸附洗脫作用，保證了對樣品中鎘離子和鎘絡合物很好的分離。3、本發明填補了目前國標中僅有總鎘測定方法而未有鎘元素形態檢測方法的空白，可以準確科學的評價水產品及其製品的質量安全，同時對制定水產品中有害元素限量的新標準具有重要意義。
圖I : 二價鎘離子標準使用液色譜圖；圖2 :扇貝中二價鎘離子分析色譜圖
具體實施例方式下面通過實施例詳細敘述本發明的技術內容本發明為利用高效液相色譜-電感耦合等離子質譜儀(HPLC-ICP-MS)聯用技術分析水產品中二價鎘離子的方法，步驟包括1、選用的儀器及設備，2、配置試劑與標準溶液，
3、樣品提取的步驟，4、實驗所用的儀器條件，5、樣品檢測與結果計算。水產品品種繁多，如貝類、魚類、甲殼類、頭足類以及各種藻類等；在其生長過程中對鎘的富集作用和機理各不相同，其體內鎘的含量和存在形式也相差很大，其中海藻和貝類對鋪具有較強的富集能力，如紫菜、扇貝、牡販等。鋪在具有聞富集能力水廣品中的存在形態是影響其食用安全性評價的關鍵因素。因此，我們選擇水產品中最有代表性且爭議最大的紫菜、扇貝、牡蠣作為驗證的實施例。實施例I :扇貝中二價鎘離子即Cd(II)的測定I、本實施例選用的儀器及設備HPLC-ICP-MS聯用系統(I)、HPLC(美國 Perkin-Elmer 公司，型號 Series 200)部分使用 SERIES200 高壓液相泵，配有自動進樣器，配有保護柱CG5A 4 X 50mm和相同材質填料的CS5A 4 X 250mm 陽離子交換色譜柱；(2)、ICP-MS(美國Perkin-Elmer公司，型號ELAN DRC II)部分配有動態反應池， 自動進樣系統，射頻發生器，等離子體系統，Chromera形態分析全自動處理接口，離子透鏡系統，四極杆，真空系統，檢測器，氣路控制系統；(3)、冷卻循環水(美國P0LYSCIENCE公司，型號SHA-C)；(4)、鏇潤混合器(IKA MS 3 basic)；(5)、純水系統(美國 Millipore, Milli-Q Gradient A10)；(6)、循環式真空砂芯過濾器泵(真空泵，上海亞榮生化儀器廠、型號SHZ-III ;砂芯過濾裝置、型號SH/T0093)；(7)、高速冷凍離心機(Thermo，型號D-37520)；(8)、數控超聲清洗器(崑山市超聲儀器有限公司，型號KQ-600DE)；(9)、水系微孔濾膜(O. 22 μ m)；(10)、氬氣(純度彡 99.99% )。2、配置試劑與標準溶液；(I)、浸提液超純水。(2)、流動相50mM草酸+95mM氫氧化鋰溶液，使用前經過O. 22 μ m濾膜過濾並超
聲脫氣。所有的試劑均是優級純，整個實驗都使用超純水；玻璃儀器使用前經15%硝酸浸泡 24h ；(3)、二價鎘離子Cd(II)的標準使用液從國家標準物質中心購得100 μ g/mL Cd(II)的標準溶液，稀釋至I. 00 μ g/mL作為Cd(II)的儲備液(置4°C冰箱存放備用)；1. 00 μ g/mL的Cd(II)儲備液用水稀釋成 10. 0ng/mL、50. Ong/mL、100. 0ng/mL、200. 0ng/mL、500. Ong/mL 的 Cd(II)標準使用液，現用現配。3、樣品處理的步驟稱取均勻勻漿扇貝約3. OOOg置於50mL具塞刻度離心管中，加水40mL混勻，超聲浸提40min。8000r/min 4°C離心lOmin，取出上清液用O. 22微米的水系微孔濾膜過濾，移入進樣瓶中，上機測定待測樣液中二價鎘離子的值。4、實驗所用的儀器條件(I)、高效液相色譜條件(HPLC):流動相50mM草酸+95mM氫氧化鋰溶液，流速 lmL/min ;進樣體積50 μ L,自動進樣。(2)、電感耦合等離子質譜儀條件(ICP-MS):射頻功率1150W，等離子體氣流速 15L/min,霧化氣流速O. 94L/min,透鏡電壓7. 00V,輔助氣流速I. 2L/min,檢測器模擬級電壓-1800V，，檢測器脈衝級電壓900V，質量通帶帶寬O. 25，採樣時間lOmin。5、樣品檢測與結果計算(I)、定性開機後按上述條件進行設置，待穩定後，取標準使用溶液ImL移入進樣瓶中，自動進樣注入高效液相色譜儀(HPLC)，進行洗粉離成分，然後應用電感耦合等離子體質譜儀(ICP/MS)作為檢測器對Cd(II)進行分析，確定Cd(II)的保留時間及其分離度的脈衝強度，以濃度為橫坐標，脈衝強度的積分為縱坐標，由儀器的計算機作線性擬合，得到標準曲線方程。在上述高效液相色譜和電感耦合等離子質譜儀條件下採用全自動進樣器進樣 50 μ L樣品提取液進行測定，高效液相色譜儀進行分離，電感耦合等離子質譜儀對Cd(II) 進行檢測；在上述儀器條件下Cd(II)保留時間約為3. 2min ;詳見圖I ;(2)、定量待測樣品中Cd(II)的色譜峰保留時間與標準使用液相比變化範圍在 ±10%之內即認為是該待測定物質；結果計算與表述用數據處理軟體(chromera)中的外標法，確定Cd(II)保留時間及分離度脈衝強度，以濃度為橫坐標，脈衝強度積分為縱坐標，繪製標準工作曲線，將標準工作曲線保存，然後將樣品峰分析處理，即可得到待測樣液中的Cd(II)的濃度，按下面式(I)計算，可得試樣中Cd(II)的含量X = CXV/mXIOOO..............................(I)式中X-樣品中 Cd(II)的含量，mg/kg ；C-待測樣液中Cd(II)的濃度，ng/ml ；m-稱樣量，g;V-測定液體總體積，mL ；6、結果本方法0(1(11)檢出限量為0.0311^/1^。通過對扇貝樣品的加標回收率試驗，回收率為> 85%，相對標準偏差< 5%，證明上述檢測方法的可行。對牡蠣中的二價鎘離子的測定方法與扇貝相同，扇貝和牡蠣加標回收率的測定結果見表I。表I、扇貝、牡蠣加標回收率的測定結果
測定元素產品種類本底測定值 ng/niL力口# ng/mL測定值 ng/mL回收率％含量mg/KgCd (II)扇貝58.6100147.889.2O. 754蝴19.55062.485.8O. 26實施例2 :對紫菜中Cd(II)的測定稱取紫菜粉碎幹制樣品I. OOOg置於50mL具塞塑料刻度離心管中，加水40mL混勻。超聲提取40min，8000r/min 4°C離心lOmin，取出上清液用O. 22微米的水系微孔濾膜過濾，上機測定浸提液中Cd(II)的值。其它條件均與扇貝、牡蠣的相同。紫菜中樣品的加標回收率試驗，加標回收率為91. 2%，相對標準偏差< 5%，滿足
8分析要求，紫菜中二價鎘離子的測定結果見表2。表2、紫菜加標回收率的測定結果(以幹基計)
測定元素產品種類核測定值 ng/mL力口 ng/mL測定值 ng/mL回收率％含量mg/KgCd (II)紫菜10.52028.791.2O. 42為確保實驗數據的準確可靠我們採取的描施有①幹制樣品需粉碎過40目篩，鮮樣需勻漿可使樣品均勻，浸提完全；②採用中性冰提取液提取，可以保證冰產品中鎘形態不發生變化；③、選用的保護柱CG5A 4父50111111，分析柱0354 4X250mm陽離子交換柱能吸附離子態Cd(II)，再通過草酸的絡合作用洗脫，使離子態鎘與絡合態有機鎘很好的分離，見圖 2。因此高效液相色譜-電感耦合等離子質譜儀聯用(HPLC-ICP-MS)技術是分析水產品中二價鎘離子的首選方法。這種方法可以將二價鎘離子與有機鎘很好的分離並對無二價鎘離子進行定性定量，該方法回收率高，穩定性好，靈敏度高，前處理簡便，解決了水產品中的毒性較高的二價鎘離子的分析問題，特別是對於具有高富集特性的紫菜、扇貝、牡蠣等水產生物，該方法可以更為清晰、準確的反應其中二價鎘離子的含量，為科學準確的進行質量安全性評價提供重要技術支持。
權利要求
1.一種HPLC-ICP-MS聯用技術檢測水產品中二價鎘離子的方法，包括以下步驟1)、 選用的儀器及設備，HPLC-ICP-MS聯用系統，2)、配置試劑與標準溶液，3)、樣品處理的步驟，4)、實驗所用的儀器條件，5)、樣品檢測與結果計算；其特徵在於具體步驟如下1)選用的儀器及設備(1)、液相色譜儀HPLC:使用SERIES200高壓液相泵，配有自動進樣器，配有保護柱 CG5A4X50mm和相同材質填料的CS5A 4X 250mm陽離子交換色譜柱；(2)、電感耦合等離子體質譜儀ICP-MS:配有動態反應池，進樣系統，射頻發生器，等離子體系統，Chromera形態分析全自動處理接口，離子透鏡系統，四極杆，真空系統，檢測器， 氣路控制系統；(3)、冷卻循環水；(4)、渦旋混合器；(5)、純水系統；(6)、循環式真空砂芯抽濾器；(7)、高速冷凍離心機,轉速不小於8000r/min；(8)、數超聲波清洗器；(9)>0. 22 μ m的水相微孔濾膜；(10)、純度彡99.99%的氬氣；2)配置試劑與標準溶液(1)、浸提液超純水；(2)、流動相50mM草酸+95mM氫氧化鋰溶液，使用前經過O.22 μ m濾膜過濾並超聲脫氣;所有的試劑均是優級純，整個實驗用水均為超純水；玻璃儀器使用前經15%硝酸浸泡24h ；(3)、二價鎘離子的標準使用液將100 μ g/mL 二價鎘離子標準溶液稀釋至I. 00 μ g/mL的儲備液，置4°C冰箱存放備用，由I. 00 μ g/mL的二價鎘離子儲備液用水稀釋成10. 0ng/mL、50. 0ng/mL、100. Ong/mL、 200. 0ng/mL>500. Ong/mL的標準使用液,現用現配；3)樣品處理的步驟稱取經粉碎過40目篩的幹樣O. 500g I. OOOg或鮮樣勻漿稱取2. OOOg 4. OOOg置於50mL塑料具塞刻度離心管中，加水40mL渦旋混勻後，超聲浸提40min，8000r/min 4°C離心lOmin，取出上清液用O. 22微米的水系微孔濾膜過濾後為待測樣液，移入選樣瓶中，上機測定待測樣液中鎘離子的值；4)實驗所用的儀器條件(1)、高效液相色譜條件流動相為50mM草酸+95mM氫氧化鋰溶液，流速I.OmL/min ;進樣體積50 μ L，自動進樣；(2)、電感耦合等離子質譜儀條件射頻功率1150W，等離子體氣流速15L/min，霧化氣流速O. 94L/min,透鏡電壓7. 00V,輔助氣流速I. 2L/min,檢測器模擬級電壓-1800V，檢測器脈衝級電壓900V，質量通帶帶寬O. 25，採樣時間IOmin ；5)樣品檢測與結果計算開機後按上述儀器條件進行設置，待穩定後，先做標準曲線，然後測定處理好的待測樣液；在上述高效液相色譜和電感耦合等離子質譜儀條件下採用全自動進樣器進樣50 μ L進行測定，高效液相色譜儀進行分離，電感耦合等離子質譜儀對二價鎘離子進行檢測；在上述儀器條件下二價鎘離子保留時間約為3. 2min ；(2)、定量待測樣液中二價鎘離子的色譜峰保留時間與標準使用液相比變化範圍在 ±10%之內即認為是該待測定物質；結果計算與表述用數據處理軟體中的外標法，確定二價鎘離子保留時間及分離度脈衝強度，以濃度為橫坐標，脈衝強度積分為縱坐標，繪製標準工作曲線，然後將待測樣液幸分析處理，即可得到待測樣液中的二價鎘離子的濃度，按下面式(I)計算，可得樣品中二價鎘離子的含量X = CXV/mX1000..............................(I)式中X-樣品中二價鎘離子的含量，mg/kg ；C-待測樣液中二價鎘離子的濃度，ng/ml ； m-稱樣量，g ；V-測定液體總體積，mL。
全文摘要
一種HPLC-ICP-MS聯用技術檢測水產品中二價鎘離子的方法，屬於水產品檢測技術領域，包括以下步驟1)、選用的儀器及設備，HPLC-ICP-MS聯用系統2)、配置試劑與標準溶液3)、樣品處理的步驟4)、實驗所用的儀器條件5)、樣品檢測與結果計算；本發明對水產品中的鎘採用中性水超聲提取，鎘的形態不會被改變，因此提取液中存在自由的離子態鎘以及跟蛋白質等有機物絡合的有機態鎘。採用的流動相中草酸對鎘離子具有很強的絡合作用，而對於提取液中穩定的鎘絡合物沒有吸附洗脫作用，保證了對樣品中鎘離子和鎘絡合物很好的分離；本發明填補了目前國標中僅有總鎘測定方法而未有鎘元素形態檢測方法的空白，可以準確科學的評價水產品及其製品的質量安全，同時對制定水產品中有害元素限量的新標準具有重要意義。
文檔編號G01N30/88GK102590411SQ20121001271
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者寧勁松, 尚德榮, 翟毓秀, 譚志軍, 趙豔芳 申請人:中國水產科學研究院黃海水產研究所