苗乡香草酒中金属元素的检测及结果分析

苗乡香草酒中金属元素的检测及结果分析作者：陈文华,龙滢,张廷辉,杨永成
来源：《现代食品》 2019年第1期
酒是人类智慧的结晶,有其地域特性,不同区域会有各自的风格。

香草酒是贵州省丹寨县排
调镇生产的特制米酒,是苗家人用当地糯米、大米为基础,添加大山中18 种木本、藤本以及草
本植物为原料酿制而成的醇香发酵酒。

香草酒的制作原理是将糯米或大米经过蒸煮、摊凉后加
入酒曲(酒曲是植物经过一系列加工后含有根霉、少量的毛霉和酵母的物品)发酵后产生的产品,其化学成分和物理状态都发生了很大变化。

其中,淀粉转化为小分子糖类,并进一步转化成大量
的乙醇;蛋白部分分解成氨基酸和肽;脂类的变化、微生素和矿物质等结合状态的变化,均能有效提高其营养功能。

发酵过程中产生的风味物质,逐渐形成了该产品独特的风格,因此得名香草酒。

1 实验部分
1.1 试剂与仪器
一级去离子水、优级纯硝酸、金属元素标准贮备液(混标)、混合内标物质、电感耦合等离
子体质谱仪(ICP-MS)、天平(感量为0.1 mg 和1 mg)、聚四氟乙烯消解罐、控温电热板。

1.2 样品处理
从2 个厂家(A 厂、B 厂)选取样品,再从购买的2 个样品中分别量取3 支10 mL 样品倒入
6 支清洗干净的消化管中,放置在控温电热板上低温加热除去乙醇,加入5 mL 硝酸,加盖放置1 h,将温度升至150 ℃保持4 h。

冷却后缓慢打开罐盖排气,用少量水冲洗内盖,再将消解罐放在
控温电热板上,于100 ℃加热至剩余1 mL 时,用水定容至50 mL,混匀备用,同时做空白试验和
加标回收实验。

1.3 仪器参考条件
仪器操作条件:真空度为1.07×e-5。

测定参考条件:在调谐仪器达到测定要求后编辑测定
方法,根据待测元素的性质选择相对应的内标元素、待测元素和内标元素的质荷比(m/z)。

1.4 标准曲线的制作
将混合标准贮备液用5% 的硝酸溶液稀释到标准工作溶液,然后将其注入电感耦合等离子体
质谱仪中,测定待测元素和内标元素的信号响应值,以待测元素的浓度为横坐标,待测元素与所选内标元素响应信号值的比值为纵坐标,绘制标准曲线。

1.5 试样溶液的测定
将空白溶液和试样溶液分别注入电感耦合等离子体质谱仪中,测定待测元素和内标元素的信号响应值,根据标准曲线得到消解液中待测元素的浓度。

1.6 分析结果的表述计算公式为:
C=(ρ-ρ0)×V×f/m×1 000 (1)其中:C- 试样中待测元素含量,单位为mg·L-1;ρ- 试样
溶液中被测元素质量浓度,单位为μg·L-1;ρ0- 试样空白液中被测元素质量浓度,单位为
μg·L-1;V- 试样消化液定容体积,单位为mL;f- 试样稀释倍;m- 试样称取质量或移取体积,单
位为mL;1000- 换算系数。

2 结果与分析
在此次测量中,仪器自动配置标准曲线,各元素标准曲线线性都能达到99.9% 以上,样品加
标回收率达到100%,内标物质回收率均达到100%。

同时,每个样品测量数为3 次,每厂3 组平行,平行之间相对偏差都在3% 以内。

现将测得结果计算如下(为三次测量的平均结果)。

A 厂样品经仪器测量得出各元素的数据代入式(1)后,最终值为:
C(Pb)=0mg·L-1,C(Cd)=0mg·L-1,
C(Mn)=0.017mg·L-1,C(Fe)=0.50mg·L-1,
C(Zn)=0mg·L-1,C(Se)=0.0031mg·L-1B
厂样品经仪器测量得出各元素的数据代入式(1)后,最终值为:
C(Pb)=0mg·L-1,C(Cd)=0mg·L-1,
C(Mn)=0.0037mg·L-1,
C(Fe)=0.30mg·L-1,
C(Zn)=0mg·L-1,C(Se)=0.0031mg·L-1
从A 和B 厂香草酒测量结果来看,未检出金属污染物Pb 和Cd,Mn 和Fe 微量。

两厂Fe 的含量有一定差异,可能是使用的原料和生产设备不同导致的,但都远在安全标准规定值内,不影响酒的质量,且含有一定量的Mn 和Fe 元素对人体是有益的。

一般认为,人体内所需要的Mn 和Fe 主要来源于食物。

在我国,Mn 和Fe 只作为感观性状指标,是人体不可缺少的微量元素。

人体内缺铁,会得缺铁性贫血等疾病;人体内缺锰,会造成骨骼畸形等,直接影响身体健康。

由于丹寨县土壤富含Zn 和Se 元素,因此也对两厂香草酒的Zn 和Se 进行了尝试性检测。

经检验,两厂未检出营养元素Zn,两厂检出有微量的营养物质Se。

Se是人体所需的几十种微量元素之一,具有
抗癌功效,不仅能提高人体的免疫力,而且还有防癌功效。

检验结果说明,用于生产香草酒的原材料和生产设备都符合国家安全生产标准。

3 结果分析
使用电感耦合等离子体质谱仪,采用多元素法进行测量。

测量前需事先预热仪器,预热过程需要抽真空(真空度达到1.07×e-5Pa 时才能进行测量);使用电感耦合等离子体质谱法测量时,除了要考虑前处理过程带来的影响,还应重点考虑仪器参数调节过程带来的影响。

此外,要优化方法,通过仪器性能调谐和方法调谐,从射频功率及电压、采样深度、载气流量、补偿气流量、氦气流量、积分时间、蠕动泵转速及相关电压等方面着手,确保检测器的分辨率和灵敏度等参数达到最优状态。

当且仅当做好样品的前处理,仪器运行调节到最优状态,检测的结果数据才准确可靠。

实验为了克服基体效应、仪器漂移及其他物理干扰,在使用电感耦合等离子体质谱仪分析时加入内标来补偿这些影响,从而提高分析的准确度和精密度。

实验中加入的内标物质应遵循与被测元素相对应的原则,否则会影响实验效果。

内标物质的选择应满足:
①样品本身应不含有内标元素。

②内标元素不应给样品带来谱线干扰。

③对内标所产生的谱线干扰应较容易地被矫正。

④内标溶液必须与样品溶液中的被分析元素化学兼容。

⑤内标元素可从纯材料中制取。

实验中为了排除基体干扰,在标准溶液和样品中同时加入浓度相同的内标物质45Sc、72Ge、103Rh 和115In。

从实验结果数据来看,内标回收率为100%,样品加标回收率为100%,相对标准偏差在3% 以内,表明加入的内标物质达到了实验的效果要求。

4 结语
香草酒是丹寨县生活中主要的消费品之一,其质量安全影响着当地人民的身体健康。

金属污染是易由原料及生产容器带来的一种污染,所以生产企业应严格按照国家标准进行生产作业,确保产品质量安全,控制污染源头,消除原料及生产过程中产生的污染。

因此,企业生产者应严把质量关,生产出高质量、符合国家安全卫生标准、符合大众需求的产品,以促进当地经济的发展。