鱼胶是鱼鳔的干制品，主要成分为高级胶原蛋白、粘多糖，富含多种维生素及钙、锌、铁和硒等多种微量元素^[1]，蛋白质含量一般在80%以上，脂肪含量较低，是理想的高蛋白低脂肪滋补食品，自古以来，因其较高的滋补和药用价值，享有“海洋人参”美誉，与燕窝鱼翅齐名^[1-3]。随着人们生活水平的提高，鱼胶这种不可多得的滋补品进入越来越多普通家庭，公众对其所含元素关注也越来越多，营养价值调查分析迫在眉睫。对于其元素测定方面的文献报道目前仅有原子荧光光谱法^[4]和原子吸收光谱法^[5], 这两种方法需要对各个元素逐一分别测定，较为繁琐^[6-7]，且线性范围较窄，对于鱼胶这种常量和微量元素共存的样品，还需要针对不同元素设计不同的定容体积，而ICP-OES具有分析速度快，线性范围宽，精密度高，检出限低，能进行多元素同时测定等优点^[8-9]，被广泛应用于多元素测定^[10]，非常适合营养成分多而复杂的鱼胶样品测定。本法在参考相关文献的基础上，根据鱼胶成分，试验了不同体系、温度及时间的微波消解程序，确立了微波消解程序条件，优化了ICP-OES测定条件，建立了微波消解ICP-OES同时测定鱼胶中8种金属元素的方法，为全面分析鱼胶营养价值和监控鱼胶产品质量提供技术支持。

1 材料与方法 1.1 材料

1.1.1 样品来源

鱼胶样品购买自市区各大药房，共55份。

1.1.2 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪 (安捷伦720型，美国Agilent公司)；自动进样器 (美国Agilent公司)；MARS微波消解仪 (美国CEM公司)；万分之一电子天平 (梅特勒AL-204)；石墨赶酸仪 (莱伯泰科VB24)；粉碎机 (飞利浦HR2850)；超纯水 (电阻率为18.2MΩ·cm)；硝酸 (美国默克公司优级纯)；双氧水 (30%，上海国药优级纯)；高纯液氩 (> 99.999%)；钙、镁、钾、钠、铁、锰、铜、锌、标准溶液 (1 000 mg/L，国家标准物质研究中心)。所用器皿均用 (1:9，V:V) 硝酸浸泡过夜，临用前用超纯水洗净晾干。

1.2 方法

1.2.1 样品前处理

鱼胶样品用粉碎机研磨混匀，按四分法取样。称取0.3 g (精确到0.1 mg) 于聚四氟乙烯消解罐中，同时做试剂空白。向各消解罐加入5.0 mL硝酸，盖好内盖，过夜预消化，旋紧外盖于MARS微波消解仪中按表 1条件消解，消解完成后在消解仪内冷却至室温，打开罐盖，于赶酸仪160℃浓缩至约2 mL，冷却后再用高纯水将消解液转移定容于25.0 mL容量瓶中，混匀待测。

1.2.2 仪器工作条件

射频发射器输出功率1 150 W, 等离子气流量15.0 L/min，辅助气流量1.5 L/min，雾化器压力190 kPa, 泵速15 rpm，一次读数时间3 s, 重复测量3次，仪器稳定延时20 s, 进样延时50 s, 清洗时间10 s。元素分析谱线 (nm) 钙315.887、镁280.270、钾766.491、钠588.995、铁259.94、锰260.568、铜224.700和锌206.200。

1.2.3 标准曲线的绘制

将1 000 mg/L钙、镁、钾、钠标准溶液用5%硝酸稀释为40.0 mg/L混合标准中间溶液，再将此混标用5%硝酸配制质量浓度为0 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L、5.00 mg/L、10.0 mg/L、20.0 mg/L、30.0 mg/L和40.0 mg/L的标准系列；将1 000 mg/L铁、锰、铜、锌标准溶液用5%硝酸稀释为10.0 mg/L混合标准中间溶液，再将此混标用5%硝酸配制质量浓度为0 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L、0.50 mg/L、1.00 mg/L和2.00 mg/L的标准系列；仪器在1.2.2条件下对标准系列进行测定，绘制各元素的标准曲线。

1.2.4 样品测定与结果计算

仪器在1.2.2条件下依次对样品空白和样品溶液进行光谱强度测定，再从相应的标准曲线上计算各元素的质量浓度值，根据公式 (1) 计算样品各元素含量。

式中：X-鱼胶中的被测元素含量，mg/ kg；

C-样品中被测元素的质量浓度，mg/L；

C’-样品空白中被测元素的质量浓度，mg/L；

V-样品定容体积，mL；

f-稀释因子；

m-样品称样量, g。

1.3 统计方法

对试剂空白连续测定11次，按公式 (2) 计算各元素的最低检出质量浓度。

式中：DL-最低检出浓度，mg/L；

K-根据一定置信度确定的系数，一般为3；

s-11次空白值的标准偏差；

b-标准曲线回归方程中的斜率。

以0.3 g取样量定容到25.0 mL计算各元素检出限，以3倍的检出限计算各元素的检测限。

样品测定数据使用SPSS 20.0软件进行统计分析，以标准偏差及四分位间距来说明数据离散和变异程度。

2 结果与讨论 2.1 微波消解程序的选择

微波消解具有消解速度快、试剂耗量少、分析元素不易损失等优点^[4]。鱼胶样品富含胶质，质地坚硬^[3]，选用最常用的硝酸5.0 mL和硝酸5.0 mL+双氧水2.0 mL两种体系，最高温度分别设置170℃，180℃和190℃，最高温度保持时间分别为10 min，20 min和30 min (前期梯度升温程序一致)，对比不同程序下的消解液澄清度 (表 2)。两种消解体系在170℃不同保持时间和180℃/10 min，190℃/10 min的消化液都有颗粒不溶物存在，两种消解体系在180℃/20 min，180℃/30 min和190℃/20 min，190℃/30 min，消解液均澄清透明，对不同消解条件下的消化液进行测定对比，发现外观澄清透明的消解液测定值重复性好，从资源节省和控制试剂空白角度考虑宜选用硝酸5.0 mL，180℃/20 min条件。

2.2 谱线的选择

ICP-OES测定方法，光谱干扰是首要考虑的问题^{[8, 11]}，考虑到鱼胶样品所含元素较多，基体复杂，被测元素和共存元素谱线干扰情况不可知，故本法选择待测元素的所有谱线进行测定，再根据标准系列的线性关系良好、共存元素谱线干扰少、加标回收率和精密度高的原则来综合选择被测元素的最佳分析谱线^[11]。红色的是积分面积区域以Mg为例说明谱线选择方法。在方法编辑中，选择仪器推荐的Mg主发射谱线共计18条，对标准系列和样品进行测定，其中182.731 nm、277.827 nm、202.582 nm、333.667 nm、278.297 nm、278.142 nm和277.983 nm 7条谱线，测定时标准系列无法拟合 (图 1) 或相关系数r不符合要求 (图 2)，故可舍弃。

谱线293.651 nm、294.199 nm、309.299 nm、309.689 nm、383.230 nm、383.829 nm和279.078 nm 7条谱线，样品的发射图谱中 (H为积分面积区域) 待测元素峰附近干扰严重，峰型杂乱或拖尾，小峰较多，故可排除 (图 3和图 4)。

谱线279.553 nm、279.800 nm、280.270 nm和285.213 nm标准曲线线性关系良好，样品测定图谱中被测元素峰附近没有明显干扰或干扰较少，如图 5：280.270 nm图谱，对该4条谱线进行加标回收和精密度试验，进一步对比确定最佳分析谱线，回收率和精密度结果见表 3。谱线280.270 nm加标回收率和精密度都优于其他3条谱线。故选定280.270 nm为鱼胶样品测定Mg的最佳分析谱线。

同样方法确定其他各元素的最佳分析谱线分别为钙315.887 nm、钾766.491 nm、钠588.995 nm、铁259.94 nm、锰260.568 nm、铜224.700 nm和锌206.200 nm。所选谱线，除钾外，均不是对应元素的第一发射线，说明最佳谱线的选择跟样品基体有很大关系。

2.3 仪器操作条件的选择优化

由于鱼胶样品基体复杂，共存元素较多，除选择最优谱线外，优化仪器最佳使用条件，能得到更佳的灵敏度和准确度^[12-13]。

2.3.1 射频功率优化

射频功率对分析谱线的强度和光谱背景强度都有影响，进而影响测定灵敏度和精密度^[6]，使用1.0 mg/L的混合标液在750 W，950 W，1 150 W和1 350 W不同功率进行对比试验，发现射频发射器输出功率为1 150 W和1 350 W时各个待测元素都有较好的发射强度且比较恒定，考虑仪器寿命，选用射频功率为1 150 W。

2.3.2 雾化器压力优化

雾化器压力对分析元素谱线强度有明显影响^[14]，使用1.0 mg/L的混合标液试验发现，各待测元素谱线发射强度随雾化器压力增加而增加，190 kPa时到达最大，随后发射强度随压力增加而降低，故本法选最佳雾化器压力为190 kPa。

2.3.3 进样泵速优化

试验不同的泵速，对比1.0 mg/L的混合标液测定发射强度的影响，发现泵速降为15 rpm为宜。故泵速设定为15 rpm。

2.4 方法的线性范围和检出限

ICP-OES线性范围较宽^[8-9]。根据样品初测时各元素含量水平，将标准系列分为0 mg/L~40.0 mg/L和0~2.00 mg/L两组。对两组标准系列进行测定，以各元素的发射强度为纵坐标，质量浓度为横坐标绘制各元素标准曲线，各元素的标准曲线方程和线性范围及相关系数 (表 4)。

2.5 方法准确度与精密度

挑选1份测定过的样品做加标回收和精密度试验，在样品中加入高、中和低3个质量浓度水平的各元素标准溶液，按1.2方法处理分析，每个浓度平行测定5份，计算其加标回收率和RSD (n=5；表 5)。各元素加标回收率在92%~105%之间，RSD为1.5%~6.6%，符合分析要求。

2.6 干扰实验

依据本方法样品中元素的含量水平，及各个元素分析谱线附近的干扰情况，进行了相关干扰实验，当样品中锰含量是钙镁铁含量的500倍时不干扰测定，样品中铁含量是锰、铜和锌含量1 000倍时不干扰测定。

2.7 方法应用

对55份鱼胶样品测定结果使用SPSS 20.0进行统计分析。通过比较测定结果的平均值与标准偏差，及四分位间距说明样品元素含量的离散集中情况^[15-17]。由表 6可知，鱼胶样品钙镁含量相当，含量集中于150 mg/kg~415 mg/kg。钾钠含量标准偏差较大，没有明显集中，可能与鱼胶样品制作过程中海水去除程度有关。铁含量多集中于11.9 mg/kg~32.3 mg/kg，锌含量集中于17.4 mg/kg~27.1 mg/kg，而铜锰含量较低，多小于1.0 mg/kg。

3 小结

本法通过试验，摸索了鱼胶样品微波消化的最佳条件，确定了ICP-OES测定鱼胶样品8种元素的最佳分析谱线以及最佳仪器条件，建立了微波消解ICP-OES同时测定鱼胶中8种金属元素的方法。该方法比原子荧光法和原子吸收法线性范围宽，能够实现多元素同时测定，分析速度快，操作更为简捷，极大节省了工作时间。同时，该法选择的最佳元素谱线使样品中共存基体对被测元素干扰最少。将8种待测元素依据样品中待测元素含量水平，分为两组质量浓度不同的混标，有利于提高测定准确度和精密度。对样品进行回收率和精密度实验，结果均比较满意，说明该法对鱼胶中多元素的测定结果是安全可靠的。使用SPSS 20.0初步分析了8种元素的含量分布特征，为鱼胶样品的分析测定和广大民众科学地食用鱼胶提供依据。