ANSES(法国食品、环境和职业健康与安全局)位于 Maisons-Alft 的食品安全实验室是经 COFRAC 认证的官方控制实验室,致力于国家食品安全监测和风险评估。该实验室开发并验证了用于监管监测项目(包括大规模总膳食研究)的多元素 ICP-MS 方法,这些项目要求在不同食品基质中提供可靠的性能。

准确度曲线验证策略

法国标准 NF V03-110 中所述的准确度曲线评估方法提供了一种整合策略,可在宽浓度范围和不同的食品基质中对方法性能进行验证。该方法并非单独评估真实性和精密度,而是将这两个参数结合到 β 预期容差区间中,从而验证大多数未来的结果是否处于预定义的可接受限值 (λ) 内。这些限值允许对方法的适用性进行直观的评估。利用这些参数,还可完全基于经验证的分析性能(而非理论标准或空白测量结果)确定操作定量限 (LOQ)。这种整体评估尤其适用于针对各种不同基质的多元素方法,这些方法的性能各不相同,传统的验证参数往往不足以反映实际的常规条件。

应用于针对 35 种元素的 ICP-MS 方法的结构化验证工作流程如图 1 所示。

展示了食品基质分析过程的流程图。步骤包括选择、ICP-MS 测量、偏差估计和操作 LOQ 确定。

图 1. 用于针对 35 种元素 ICP-MS 方法的准确度曲线验证工作流程

验证基于多个独立分析系列进行,其中包括对有证标准物质、分析能力测试材料和加标样品的分析。该方法能够在常规条件下,在单个验证框架内对常量元素、痕量元素和新兴元素提供稳定的偏差和中间精密度评估。

多元素 ICP-MS 方法的操作实施

将经验证的针对 35 种元素的方法作为结合微波消解、外标校准和内标校正的单个 ICP-MS 工作流程来实施。所有元素均在同一分析序列中进行测定,无需针对特定基质进行调整。

仪器条件经过简化设计,以确保稳定的常规操作。某些元素在标准模式(无气体)下进行分析,仅在需要消除(多原子)质谱干扰时才采用具有 KED 的 He 模式分析某些同位素。此外,为每种元素选择一种同位素,并且还限制内标的数量,以降低方法复杂性并提高长期运行稳定性。

这种简化的配置能够在单一方法框架内同时对常量元素和超痕量元素进行定量。

将新兴元素整合到简化的方法中

该 ICP-MS 方法基于之前发表的论文1,并在原有基础上增加了四种元素(Rh、Pd、Pt 和 Tl)。由于环境污染(特别是来自汽车催化转化器的污染)的扩散,这四种元素在食品化学领域受到越来越多的关注。这些元素通常以超痕量水平存在,因此需要较低的操作 LOQ 和精细的干扰评估。现有方法已成功整合这些元素,实现了对 35 种元素的同时测定,无需引入额外的采集模式或增加仪器复杂性。

准确度曲线验证结果证实,这些新兴元素在验证的浓度范围内符合预定义的可接受限值。该评估结果表明,经过扩展的监测能力能够整合到统一的多元素 ICP-MS 工作流程中,同时保持稳定性和分析可靠性。

获得的 Rh 的代表性准确度曲线如图 2 所示,其中显示了经验证的工作范围和操作 LOQ 的定义。

图表标题为“rh 准确度曲线”,显示回收率与浓度(μg l,对数刻度)的关系,范围从 60% 到 140%,彩色线条标记限值和关键点。

图 2. 使用对数浓度标度获得的铑 (Rh) 的代表性准确度曲线

方法性能亮点

经验证的方法在所有 35 种元素和测试的食品基质中表现出一致的性能。在涵盖超痕量和痕量元素以及常量元素(包括新兴元素 Pt、Rh、Pd 和 Tl)的经验证的工作范围内,准确度曲线均落在预定义的可接受限值 (± 30%–35%) 之内。

操作 LOQ 涵盖若干数量级,从 Cd、Hg、Pb 和 Pt 等元素的亚 µg/L 水平到 Na、K、Ca 和 Mg 等常量元素的典型的更高浓度范围。值得强调的是,采用简化的无气体和 He KED 配置不影响整体分析性能,这证实在常规条件下能够实现有效的干扰控制。

在 35 种元素组合和相关的 ICP-MS 采集模式下获得的操作 LOQ 的概述如图 3 所示。

元素周期表,其中以元素的颜色指示定量限:蓝色表示低定量限,绿色表示中等定量限,橙色表示高定量限,且轮廓线则表示气体状态。

图 3. 针对 35 种元素的方法的操作 LOQ 和 ICP-MS 采集模式的元素周期表概述

参考文献

  1. Chevallier, E.; Chekri, R.; Zinck, J.; Guérin, T.; Noël, L. Simultaneous determination of 31 elements in foodstuffs by ICP-MS after closed-vessel microwave digestion: Method validation based on the accuracy profile. J. Food Compos. Anal., 2015, 41, 35-41, DOI: 10.1016/j.jfca.2014.12.024

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Leufroy, A. et al. Advanced ICP-MS method for multi-element determination in food: Validation by the accuracy profile approach and application to a wide range of matrices. J. Food Compos. Anal., 149, 2026, 108711, https://doi.org/10.1016/j.jfca.2025.108711