Determination of Tin in Infant Supplementary Food Rice Powder Using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Standard Addition Method
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摘要: 采用外标法和标准加入法分别对婴幼儿辅食米粉中锡含量进行定量分析,研究了锡含量结果在预消解加入不同酸及复杂基质时所受的影响,建立了电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)准确测定婴幼儿辅食米粉中锡含量的测定方法,分析了婴幼儿辅食米粉测定过程的不确定度来源,评定了各不确定度分量并合成得到方法的扩展不确定度。分析结果表明,采用硝酸预反应后补加盐酸进行微波消解前处理,标准加入法分析锡的相关线性( r 2)在0.9998以上,方法检出限为0.02 mg/kg,对有证标准物质的测量偏差为+1.2%。通过对婴幼儿辅食米粉中锡含量进行测定,加标回收率为100.5%~104.5%,当锡含量为1.31 mg/kg时,扩展不确定度为0.04 mg/kg(k=2)。相较于外标法,标准加入法适用于婴幼儿辅食米粉基体标准物质研制过程中锡含量的定值,方法准确可靠。Abstract: Quantitative analysis of tin content in infant supplementary food rice powder was conducted using external standard and standard addition methods. The study investigated the effects of different acids added during pre-digestion and complex matrices on the tin content results. An accurate method for determining tin content in infant supplementary food rice powder was established using Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS). The study analyzed the sources of uncertainty in the determination process of infant supplementary food rice powder, evaluated each component of uncertainty, and calculated the method's expanded uncertainty. The analysis showed that pre-digestion with nitric acid followed by the addition of hydrochloric acid before microwave digestion, and the standard addition method for tin analysis resulted in a correlation coefficient (r2) above 0.9998. The method detection limit was 0.02 mg/kg, and the measurement deviation for certified reference material was +1.2%. When tin content was measured at 1.31 mg/kg, the expanded uncertainty was 0.04 mg/kg with a coverage factor of k=2. The standard addition method was suitable for determining tin content in infant supplementary food rice powder, proving to be more accurate and reliable.
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Key words:
- metrology /
- ICP-MS /
- standard addition method /
- matrix effects /
- tin /
- infant supplementary food
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表 1 锡元素在不同质量数的信号强度
Table 1. Signal intensity of tin at various mass numbers
浓度
(μg/kg)Sn元素同位素信号强度(cps) 117 118 119 0 7.73 24.93 9.27 4.9869 23241.0 75193.5 27361.2 9.9024 46012.8 149286.4 54353.3 19.5220 90798.5 294284.0 107187.6 29.4835 137120.6 444437.3 161989.6 相关系数 0.9999 1.0000 1.0000 表 2 不同测量条件下锡含量结果
Table 2. Tin content results under various measurement conditions
加酸体系 测得值(mg/kg) 平均值(mg/kg) 标准值(mg/kg) 相对误差% 外标法 硝酸 2.90 2.96 2.94 2.92 2.91 2.87 2.92 3.22±0.12 −9.3% 硝酸+盐酸 3.03 3.08 3.08 3.08 3.09 3.05 3.07 −4.7% 标准加入法 硝酸+盐酸 3.23 3.26 3.33 3.28 3.16 3.30 3.26 +1.2% 表 3 不同方法测量样品结果对比
Table 3. Comparison of sample measurement results using different methods
方法 样品 测得值w(mg/kg) 平均值(mg/kg) RSD/% 质控样品(mg/kg) 外标法 level-1 1.27 1.25 1.24 1.26 1.26 1.27 1.26 0.87 3.06 level-2 2.36 2.37 2.35 2.38 2.35 2.36 2.36 0.50 3.08 标准加入法 level-1 1.31 1.33 1.28 1.30 1.32 1.31 1.31 1.43 3.24 level-2 2.44 2.45 2.40 2.42 2.46 2.41 2.43 0.97 3.26 表 4 加标回收率测试结果
Table 4. Standard addition recovery test results
方法 样品本底
(μg/kg)加标量
(μg/kg)测定值
(μg/kg)回收率 标准加入法 11.622 4.949 16.794 104.5% 11.622 4.949 16.725 103.1% 11.622 10.107 21.916 101.9% 11.622 10.107 22.064 103.3% 11.622 15.051 27.197 103.5% 11.622 15.051 26.743 100.5% 表 5 标准加入法各浓度点的测量信号值
Table 5. Measurement signal values at each concentration point using the standard addition method
添入Sn浓度Xj
(μg/kg)响应值Aj(cps) 1 2 3 4 5 平均值 0 48464.4 48253.1 47991.3 47654.3 47167.9 47906.2 2.486 70293.4 69755.1 69354.7 68735.1 68655.1 69358.7 5.063 91182.3 90525.4 89820.6 89532.6 89388.7 90089.9 10.093 134659.1 133818.5 133088.7 131854.8 131898.6 133063.9 相关系数 0.9999 0.9999 0.9998 0.9999 0.9999 0.9999 曲线截距X0 5.708 5.710 5.705 5.731 5.657 5.702 样液浓度C0 11.452 11.458 11.447 11.498 11.351 11.442 表 6 样品干重率结果
Table 6. Dry weight ratios of the samples
序号 m0/g m1/g m2/g y/ % 1 43.6078 2.0169 45.5048 94.06 2 42.1681 2.0424 44.0858 93.89 3 40.3874 2.0159 42.2848 94.12 4 39.8977 2.0815 41.8531 93.94 5 41.6435 2.1048 43.6237 94.08 6 42.3589 2.0996 44.3298 93.87 平均值 41.6772 2.0602 43.6137 93.99 -
[1] 陈晓敏, 蔡展帆, 章锦涵, 等. 食品安全标准中电感耦合等离子体质谱技术在食品检验中的应用进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2018, 9(12): 2887-2893. [2] 章文灿. 国内外食品金属包装材料与制罐的现状及发展建议[J]. 食品与发酵工业, 2001, 27(1): 69-73. [3] 钱冲, 张梅, 勾新磊, 等. 食品接触材料中9种有机锡的检测[J]. 食品科学技术学报, 2021, 39(4): 163-170. [4] 王剑飞, 李春江, 刘胤璇. 锡茶罐中锡的迁移行为分析[J]. 理化检验(化学分册), 2021, 57(1): 15-19. [5] 缪英, 朱建丰, 封蓉芳. 电感耦合等离子体质谱法测定食品中的锡[J]. 化学分析计量, 2018, 27(2): 40-43. [6] Yu Z H, Sun J Q, Jing M, et al. Determination of total tin and organotin compounds in shellfish by ICP-MS[J]. Food Chemistry, 2010, 119: 364-367. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.05.079 [7] 崔彦杰, 巢静波, 康天放, 等. 高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定牡蛎中的有机锡[J]. 质谱学报, 2011, 32(2): 82-85. [8] 周明慧, 伍燕湘, 陈曦, 等. 基于不确定度评价对稻米中镉元素分析标准物质高精度定值方法的比较[J]. 计量学报, 2021, 42(5): 650-657. [9] 李潇, 宋盼淑, 逯海, 等. 同位素稀释质谱法测定奶粉中痕量硒的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2018, 9(15): 3938-3943. [10] 王梅玲, 王海, 任丹华, 等. 铜铟稼硒薄膜元素含量的ICP-OES/ICP-MS分析[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(12): 11-15. [11] 董玮玮, 辜华胜, 冯光, 等. ICP-MS测定虾粉中砷含量的测量不确定度评定[J]. 中国测试, 2018, 44(1): 94-99. [12] 王鹏, 赵荣林, 凌凤香, 等. ICP-AES法测定原油中镍含量及不确定度评定[J]. 计量学报, 2021, 42(5): 822-827. [13] 庞晋山, 黄刚, 邓爱华, 等. 电感耦合等离子体原子发射光谱分析中易电离元素的基体干扰及其抑制的研究[J]. 理化检验(化学分册), 2012, 48(6): 671-677. [14] 胡亚漉, 叶为果, 刘辉. 电感耦合等离子体发射光谱仪标准加入法测定婴幼儿配方奶粉中矿物质元[J]. 食品安全质量检测学报, 2018, 9(12): 3122-3127. [15] 斯文, 钱翠珠, 林垦, 等. 电感耦合等离子体质谱法测定烟用接装纸中砷时内标法和标准加入法的比较[J]. 理化检验(化学分册), 2015, 51(11): 1552-1556. [16] Edward T. T, Pascale L, Françoise C, et al. Accuracy of stable Mg and Ca isotope data obtained by MC-ICP-MS using the standard addition method[J]. Chemical Geology, 2008, 257: 68-75. [17] 蔡展帆, 张佩霞, 章锦涵, 等. 微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定食品中锡含量的方法研究[J]. 食品安全质量检测学报, 2020, 11(16): 5391-5397. [18] 张再平, 王玉. 电感耦合等离子体质谱法测定大米粉中砷、镉含量吉不确定度评估[J]. 计量科学与技术, 2021, 65(12): 60-65. [19] 国家质量监督检疫总局. 化学分析测量不确定度评定 : JJF1135-2005 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2005. [20] CNAS. 化学分析中不确定度的评估指南: CNAS-GL006: 2019 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2019. [21] 王意, 邓小娟, 薛涛, 等. 标准曲线配制对电感耦合等离子体质谱法测定饮用水中重金属元素的影响研究[J]. 计量学报, 2022, 43(6): 819-825. [22] 潘炜娟, 金献忠, 陈建国, 等. 高压消解-电感耦合等离子体质谱法测定低合金钢中硼、钛、锆、铌、锡、锑、钽、钨、铅[J]. 冶金分析, 2008, 28(12): 1-6. [23] 姜士磊, 许菲菲, 洪灯, 等. ICP-MS 法测定玩具材料中可迁移锡含量的不确定度评定[J]. 化学通报, 2014, 77(3): 278-281. [24] 龚子珊, 蒋学慧, 杨雨, 等. 电感耦合等离子体质谱中的基质效应[J]. 分析测试学报, 2020, 39(8): 1058-1064. [25] 何光涛, 杜钰娉, 李海萍, 等. 痕量元素ICP-MS测定基体干扰研究及外标法应用[J]. 光谱实验室, 2009, 26(5): 1120-1125. doi: 10.3969/j.issn.1004-8138.2009.05.013 [26] 周枫然, 王德发, 张体强, 等. 微波消解电感耦合等离子体质谱法测量气态元素汞[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(10): 65-70. [27] 国家质量监督检疫总局. 实验室质量控制规范食品理化检测: GB/T 27404-2008 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2008. [28] 张冉, 崔磊, 王亚磊, 等. 铝铜薄膜铜元素含量标准物质研究[J]. 计量科学与技术, 2023, 67(3): 72-79. [29] Serpil YK. Estimation of uncertainties of the method to determine the concentrations of Cd, Cu, Fe, Pb, Sn and Zn in tomato paste samples analyzed by high resolution ICP-MS[J]. Food Chemistry, 2012, 132: 1555-1561. doi: 10.1016/j.foodchem.2011.11.047 [30] Inês C, Sandra G, Ana SM, et al. Experimental approaches for the estimation of uncertainty in analysis of trace inorganic contaminants in food stuffs by ICP-MS[J]. Food Chemistry, 2013, 141: 604-611. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.03.040 [31] 王静, 张岭晨, 于金萍, 等. 锅巴中水分测量结果的不确定度评定[J]. 食品安全质量检测学报, 2020, 11(18): 6469-6474.