成本效益高的氧气瓶燃烧与电热蒸发电容耦合等离子体微火炬光发射光谱法作为一种绿色且高效的方法，用于食品中多种元素的测定

《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》：Cost-effective oxygen flask combustion and electrothermal vaporization capacitively coupled plasma microtorch optical emission spectrometry as a green and white method for multielemental determination in food

　　绿色与白色方法的多元素同步测定研究。通过氧气 Flask 燃烧溶解样品结合微型电热挥发性-耦合等离子体微火炬光学发射光谱法（SSETV-μCCP-OES），建立了一种高效、低成本的食品中镉、铅、锌、铜、汞、硒、砷的检测方法。实验表明该方法灵敏度和准确性（回收率90-113%）与传统方法相当或更优，绿色性评分77%，白色性评分93%，且显著降低试剂消耗和能源消耗。

　　这项研究提出了一种经济高效的绿色和白色方法，用于同时测定食品中镉（Cd）、铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）、汞（Hg）、硒（Se）和砷（As）等元素。该方法结合了氧气燃烧法（OFC）辅助的样品溶解和微型等离子体光源的电热蒸发电感耦合等离子体微炬光学发射光谱法（SSETV-μCCP-OES），能够实现对多种痕量元素的同步检测。与传统的高压微波辅助湿法消化（HP-MAWD）和通过电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）、石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）及热脱附原子吸收光谱法（TDAAS）进行元素分析相比，新方法在绿色性和白色性方面表现出显著优势。通过使用AGREEprep软件和RGB 12算法对绿色性（greenness）和白色性（whiteness）进行评估，表明该方法在环境友好性、能耗低、废料少以及在低功率（15 W）和低氩气消耗（150 mL/min）的微型等离子体源中具有更高的适用性，这对提升分析过程的化学可持续性至关重要。

OFC方法在样品前处理阶段表现出多种优势，包括几乎不消耗额外试剂、减少废料生成、能耗低以及快速燃烧过程。这些特性使得OFC成为一种极具潜力的替代方法，特别是在处理富含碳的有机样品如食品时，其对环境的影响远小于传统湿法消化技术。此外，微型等离子体光源和低分辨率微光谱仪的使用，使得整个系统更加紧凑、经济且易于操作，从而进一步提升了该方法的绿色性。该方法的绿色性评分为77%，这反映了其在减少能源消耗和废料排放方面的高效性。

在白色性方面，研究通过RGB 12算法对方法的综合性能进行了评估，该算法考虑了方法的实用性、成本效益、操作简便性以及设备的微型化和自动化程度。通过将这些指标与传统方法进行对比，发现该方法在白色性方面取得了93%的评分，明显优于TDAAS（86%）、GFAAS（82%）和ICP-OES（76%）。这表明该方法在分析精度、速度以及多元素同步检测能力方面具有良好的表现，符合现代分析化学对方法全面性评估的需求。

在实际应用中，该方法被用于检测鱼类组织、蘑菇以及膳食补充剂等食品样本。实验结果显示，该方法在这些样本中具有良好的重现性和准确性，其检测精度范围为4.9%至14.5%。对于不同元素的检测限（LOD），方法在通过5个像素进行信号积分后，取得了2至3倍的提升，相较于仅在发射线最大值像素处积分的信号。这种方法显著提高了对痕量元素的检测能力，特别是在汞、镉和锌的检测中，LOD达到0.01 mg/kg，而在硒的检测中，LOD为1.20 mg/kg。对于砷，LOD为1.00 mg/kg，与传统方法相比表现更为优越。

同时，研究还验证了该方法在检测过程中不受非光谱基质效应的影响，其回收率在90%至113%之间，扩展不确定度在9%至25%（k=2）之间。通过Tukey统计检验（p < 0.05）和z值分析，发现（OFC）-SSETV-μCCP-OES方法的检测结果与（HP-MAWD）-ICP-OES方法在不同校准方式下的结果无显著偏差，证明了该方法的准确性和可靠性。这进一步说明了该方法在食品分析中的广泛适用性。

在实际食品样本的检测中，对于汞、镉、铅等有害元素，检测结果均低于方法的检测限，表明这些元素在样本中的含量极低，而铜、锌、硒等元素的检测结果与标签声明值相符，且回收率良好。此外，该方法在进行元素检测时，能够有效处理样品中的颗粒物，提高了检测的全面性和准确性。

对于砷和镉的检测，由于它们的光谱线存在重叠，研究采取了特定的信号校正策略。在通过两个波长进行检测后，能够有效分离出这两种元素的信号，从而避免了光谱干扰对检测结果的影响。这种校正方法在实际应用中表现出良好的效果，尤其适用于低分辨率微光谱仪的环境。然而，进一步的研究仍需探索如何通过样品燃烧后的富集处理来提高该方法对硒和砷的检测灵敏度，从而克服当前方法在这些元素检测中的局限性。

通过分析该方法的性能指标，如灵敏度、检测限、回收率和精度，研究强调了其在环境友好性和分析效率之间的平衡。在绿色性方面，该方法不仅减少了试剂的使用量和废料的产生，还提高了操作安全性。而在白色性方面，该方法在微型化设备、低能耗和高检测效率等方面表现出色，为食品中多种元素的同步分析提供了更加经济和高效的选择。

此外，研究还探讨了该方法在不同样品类型中的适用性，包括高碳含量的食品样品和可能含有悬浮颗粒的液体样品。通过使用不同的处理方法，如直接燃烧、催化氧化等，确保了样品的均匀性和检测的稳定性。研究还指出，使用1000 mL的燃烧瓶能够实现几乎完全的燃烧，而500 mL的燃烧瓶则已足够处理食品样品，这在实际操作中提供了更大的灵活性。

研究中还提到，该方法在多个关键性能指标上优于传统方法。例如，在检测精度和重现性方面，其表现接近甚至优于GFAAS和TDAAS。同时，该方法的检测速度也较快，每小时可处理至少6个样品，这对大规模食品检测具有重要意义。通过结合OFC样品前处理和SSETV-μCCP-OES分析技术，该方法不仅实现了高效率，还降低了实验成本和资源消耗，为食品分析领域提供了新的思路。

在实际应用中，该方法不仅适用于实验室环境，还具有潜在的现场检测能力。由于其设备体积小、操作简便，可以在现场快速检测食品中的多种元素，这对食品安全监测和快速响应污染事件具有重要价值。此外，该方法在使用微型等离子体光源时，其低能耗和低氩气消耗特性使其在资源有限的地区或环境中更具可行性。

研究的结论指出，OFC辅助的SSETV-μCCP-OES方法在食品分析中展现出显著的绿色性和白色性优势，尤其是在处理富含碳的有机样品时。该方法的综合性能指标，包括检测精度、灵敏度、重现性和环境友好性，均优于传统方法。同时，该方法在实际食品样本中的应用也验证了其广泛的适用性和可靠性。未来的研究可以进一步优化该方法，以提高其对某些元素如硒和砷的检测灵敏度，并减少光谱干扰的影响，从而实现更全面的食品元素分析。