电感耦合等离子体技术在食品检验检测中的应用研究

 电感耦合等离子体技术在食品检验检测中的应用研究

王强、杨煜琦、徐津

天津市乳品食品监测中心有限公司 天津市300381

摘要：食品安全一直是人们关注的重要问题，食品中存在的各种污染物质及微生物可能对人体健康造成严重危害。因此，确保食品的质量和安全性对于保障公众健康具有重要意义。目前，传统的食品检验检测方法主要包括色谱、光谱、电化学等技术，这些方法虽然具有一定的准确性和可靠性，但也存在一些缺陷。例如，这些传统方法通常需要复杂的样品处理和繁琐的操作步骤，耗时且劳动密集。此外，这些方法也受到样品矩阵干扰的影响，而无法实现对食品中多种污染物质的同时快速检测。在这样的背景下，电感耦合等离子体（ICP）技术作为一种快速、灵敏、选择性较好的分析方法，逐渐引起了食品检验检测领域的关注。

关键词：电感耦合等离子体技术；食品检验检测；应用

在现今社会中，人们对生活品质的要求会随着社会的发展逐渐提升，其中重点关注的是衣食住行方面的安全，因为此类安全性质直接关系到人们的身体健康。但是目前阶段的食品安全问题频发，例如重金属物质污染、有害毒素及食品添加剂超标等问题，这些问题对人们的身体健康造成极大的威胁，因此针对此类问题需要进行食品的检验和检测，保证人们饮食的安全。电感耦合等离子体技术分为电感耦合等离子体原子发射光谱法、电耦合等离子体质谱法两种方面，能够很好的对食品进行检测和检验，不仅能进行多元素同步分析，还能进行在线分析，具有操作方便、实验时间短的优势，为食品检验提供了更大的方便性和可操作性。

1. 电感耦合等离子体技术概述

电感耦合等离子体技术（Inductively Coupled Plasma,ICP）是一种重要的等离子体源和质谱联用技术，广泛应用于分析化学领域。它通过电感耦合器件将高频电磁场耦合到等离子体中，产生高温、高能量的等离子体。ICP技术具有许多独特的特点和优势，使其成为现代分析科学和实验室技术的重要工具。

1.1工作原理

ICP技术的工作原理基于电感耦合器的原理。一个电感耦合器由多匝线圈构成，接通高频交流电源。电源的高频电流在线圈中产生变化磁场，进而诱导靠近线圈的气体内部也产生变化电场，形成等离子体环。

1.2设备构造

典型的ICP仪器包括以下几个主要组成部分：

（1）等离子体源：由电感耦合器、气体进气装置和等离子体环组成，产生高温（约10000K）和高能量的等离子体。

（2）光谱仪器：质谱仪或光谱仪用于对原子或离子进行检测和定量分析。

（3）数据采集和处理系统：负责采集和处理仪器所得数据，实现数据分析和结果计算。

1.3性能特点

（1）高温高能量：ICP技术能够产生高温的等离子体环，使样品中的分析物质迅速激发发射光谱信号，提供较高的检测灵敏度。

（2）多元素同时分析：ICP技术可以同时检测多种元素，从而实现一次性多元素分析，大大提高了分析效率和样品通量。

（3）宽线性范围和低检出限：ICP技术对于大部分元素都具有较宽的线性范围和较低的检出限，能够适应不同浓度范围的分析要求。

（4）高选择性和分辨率：ICP技术通过光谱分析手段，能够实现对不同原子或离子的选择性检测和定量分析。

2. 常见的电感耦合等离子体技术

2.1电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）

在进行食品检测时，运用电感耦合等离子体质谱法，需要将其中的样品预制成品溶液，并且在检测室将溶液变成气溶胶的状态，随着其中运用的精氢气一同流入相应的仪器中，再通过对氢离子等离子体进行射频激发，使氢离子在遭受攻击后，将样品中的电子进行消除，最后写出其中的正电性，并在质谱仪中按照相应的质和比例进行样品的分离。在分离后，检测人员需要根据检测的标准进行对比分析，查看其具有的成分光谱情况，并根据分析的数值和图谱进行结果对比，最后有效检测出食品中含有的成分、元素和其他含量。此方法与电感耦合等离子体原子发射光谱法相比，虽然也会在过程中运用到溶液配制的方法和对比方法，但是此过程不需要进行雾化的步骤和操作，并且此方法对溶液配制的要求无论是环境还是容量、药剂、器材等方面都比较宽松，不需要进行前处理，可直接进行样品分析，因此更具有便捷性，成为近年来进行食品检测检查中常用的手段。

2.2电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）

电感耦合等离子体原子发射光谱法是将待检食品样品置于高频等离子火焰条件下，形成激发态。由于不同的原子所发射的激发态光谱具有特异性，因而能够根据发射光谱来分析待检测样品中的元素成分。该方法能够有效地检测食品中的重金属元素，并且通过光谱分析实现定量检测。同时，除了重金属元素分析外，该方法还经常被用于分析一些食品中含有的微量元素，而且由于微量元素的特殊性，一般用电感耦合等离子体原子发射光谱法进行定量检测。但是在具体应用中，该方法也存在着一定的局限性。

利用该方法检测食品时，事先需要将待检样品配制成溶液，然后进行雾化后才能利用高频等离子火焰进行激发，这就使得一些固体食品在配制成溶液进行雾化的过程中产生诸多的问题。如利用干法灰化法来配制样品溶液时，很容易导致样品中挥发性元素的流失，影响检测结果；而如果为了避免挥发性元素的挥发加入助灰化剂，又会导致在光谱分析时形成干扰。而利用湿法消解法配制固体食品样品溶液时，虽然能够较好地控制挥发性元素的流失，且不会对光谱分析造成额外的干扰，但由于消解过程通常在酸性环境下进行，因此检测人员需要在消解结束后及时调节溶液的pH，否则过高的酸性会导致分析结果偏低，从而影响检测精度。

3. 电感耦合等离子体技术在食品检验检测中的应用

3.1元素分析

ICP技术具有同时检测多种元素的能力，可以对食品中的各种元素进行定量分析。通过ICP技术，可以快速、准确地测定食品中的微量元素含量，如重金属、微量元素、矿物质等。例如，可以分析食品中的铅、汞、砷等有害重金属，以及钙、铁、锌等对人体健康重要的微量元素。

3.2农药残留分析

ICP技术结合前处理方法，可以实现对食品中农药残留物的分析。通过将样品前处理后进行ICP检测，可以对食品中的农药残留量进行准确测定，以保证食品的安全性。

3.3食品中养分分析

ICP技术可以用于食品中营养成分的分析，如氨基酸、蛋白质、糖类等。通过测定食品中的营养成分含量，可以准确评估不同食品的营养价值，并指导人们合理搭配饮食。

3.4食品中添加剂分析

ICP技术可以用于食品中添加剂的分析，例如食品中的防腐剂、着色剂、甜味剂等。通过ICP技术的测定，可以追踪和确保食品添加剂的安全使用，并对食品质量进行评估。

3.5食品真伪鉴定

ICP技术还可以用于食品真伪鉴定。通过测定食品中的特定元素含量，如地理标志产品中独有的元素或特定的同位素比例，可以判断食品的原产地和真伪，以确保消费者的权益。

结 语：

在食品产业飞速发展的今天，电感耦合等离子体技术在原子发射光谱和质谱两个层面的应用越来越受到关注，它们在检测精度、重复性、灵敏度等方面都有着很大的优势，但同样也有一些劣势，如经济成本高、干扰因素多、前处理要求高等，目前在具体实践中还受到一定的限制。未来，为了更好地发挥电感耦合等离子体技术的作用，将其与其他检测技术如高效液相色谱、气相色谱等联用将会不断深入发展。

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