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ICP-AES及ICP-AES分析技术在食品质量和安全研究中的应用

文档作者：王学敏文档来源：山西省分析科学研究院		点击数：	更新时间： 2025年06月17日
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May. 2016 CHINA FOOD SAFETY 57
特别报道
随着生活水平的提高，丰富多样
的食品极大地满足了人们的需要。然
而，食品的质量和安全问题，也给人
们的健康带来了隐忧。准确检测食品
中存在的各种微量及痕量元素（特别
是对身体有害的元素）对于评价食品
质量、保护人类健康具有重要的意义，
因而成为食品检测领域关注的焦点。
电感耦合等离子体发射光谱
（inductively coupled plasma atomic
emission spectroscopy，ICP-AES） 是
将样品在等离子体中激发，以使待测
元素发射出特有波长的光，经分光后，
根据元素的特征谱线进行定性分析，
根据特征谱线的强度进行定量分析的
检测方法。ICP-AES 具有检出限低、准
确度高、线性范围宽、同时测定多种
元素等优点，被广泛地应用于食品质
量和安全检测领域。
电感耦合等离子体质谱
（Inductively coupled plasma mass
spectrometry，ICP-MS）是20 世纪80
年代迅速发展起来的一种痕量、超痕
量元素分析技术。它具有灵敏度高、
检出限低、干扰少、精度高、线性范
围宽、能够同时快速测定多种元素及
其同位素等优点，在食品中微量及痕
量元素的分析中有重要应用。
ICP-AES 及其在食品质量检测中
的应用
ICP-AES 的原理
ICP-AES 是将射频发生器提供的高
频能量加到感应耦合线圈上，并将等
离子炬管置于线圈中心，在炬管中产
生高频电磁场，用微电火花引燃通过
炬管中的氩气并使其电离产生电子和
离子而导电，导电的气体受高频电磁
场作用形成与耦合线圈同心的涡流区，
强大的电流产生高热从而形成火炬状、
可以自持的等离子体。样品由载气（氩
气）带入雾化系统进行雾化后，以气
溶胶形式进入等离子体的轴向通道，
在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原
子化、电离和激发，发射出所含元素
的特征谱线，由光栅分光系统将各种
组分原子发射的多种波长的光分解成
光谱，并由光电倍增管接受。根据元
素的特征谱线进行定性分析，根据特
征谱线的强度进行定量分析。
ICP-AES 的特点
ICP-AES 具有优良的分析特性：第
一，分析速度快；第二，常量元素、
微量元素可同时进行分析；第三，灵
敏度高、检出限低（溶液中元素的最
低检测浓度在ppb 级）；第四，精密
度高（元素单次测定的相对标准偏差
在千分之几到百分之几水平）；第五，
分析含量动态范围宽，工作曲线可达
5~6 个数量级；第六，成本较低。
ICP-AES 在食品质量检测中的应用
ICP-AES 可以分析大多数的金属元
素和硅、磷、硫等少量的非金属元素，
被广泛地应用于食品质量和安全检测中
的微量及痕量元素的分析和检测。谭和
平、张玉兰 等采用ICP-AES 分析技术
建立了准确、可靠、能满足茶叶中磷和
硫的分析要求的检测方法。该方法具有
良好的回收率和较低的检出限（磷、硫
的检出限分别为0.02 ug/g、0.03 ug/g）。
索金玲、徐军 等建立了一种采用ICPAES
同时测定向日葵花盘中13 种金属
元素（钾、钙、钠、钡、铝、铬、铜、镁、
铁、锰、镍、锶、锌）的方法，为开发
向日葵花盘的药用价值提供了参考。
ICP-MS 及其在食品质量和安全
检测中的应用
ICP-MS 的原理
ICP-MS 由离子源、质谱仪和接口
部分组成。ICP 为离子源，其主体是三
层的同心石英玻璃炬管，炬管上端绕
有感应线圈，产生垂直于线圈平面的
磁场。通过高频装置电离的氩离子和
电子在电磁场作用下通过碰撞形成闭
合环形路径的涡流，其产生的高温可
以瞬间形成氩气的等离子体焰炬。接
口是连接ICP 与MS 的装置。质谱仪是
ICP-MS 的检测系统，其通过选择性地
使不同质荷比的离子通过并到达检测
器来检测离子类型及强度，从而进行
定性和定量分析。
ICP-MS 的特点
ICP-MS 具有诸多优点：第一，ICP
产生的高温度和高能量可以使样品的
高效率解离来获得高的灵敏度和低的
检测限（fg/mL 范围）；第二，具有元
素和同位素分析的双重优势，可以进
行多元素同时分析；第三，线性范围
宽；第四，谱线简单；第五，常压进样，
且具有与其他技术（高效液相、离子
色谱、电热蒸发等）联用的能力；第六，
分析周期短。
ICP-MS 在食品质量和安全检测中的应用
ICP-MS 是近年来发展较快的一种
新型的分析技术，是目前痕量和超痕量
成分多元素快速分析和同位素丰度测定
的最有效方法之一。刘江晖、焦红 等
应用ICP-MS 建立了快速、准确测定植
物性食品中痕量级稀土元素的分析检测
方法。赵立凡、唐红兵 等应用ICP-MS
建立了快速测定面食中铝含量的方法，
具有较低的检出限和良好的回收率。
总结与展望
ICP-AES 及ICP-MS 分析技术具有
能够准确地检测食品中存在的各种微
量及痕量元素等特点，近年来在食品
质量和安全研究领域得到了广泛地应
用。ICP-AES 技术的成本较低，应用较
为广泛。ICP-MS 是迅速发展起来的一
种微量、痕量、超痕量元素分析技术。
与ICP-AES 技术相比，ICP-MS 具有检
出限更低（低2~3 个数量级）且能够
进行元素形态分析的优势，因而具有
更广阔的应用空间。
ICP-AES 及ICP-AES 分析技术在
食品质量和安全研究中的应用
□ 王学敏　山西省分析科学研究院

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