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四川大學(xué)段憶翔課題組:激光燒蝕微波等離子體系統(tǒng)(LA-MPT-OES)實(shí)現(xiàn)大米中鎘、汞、鉛、鉻的高靈敏度檢測(cè)
近日,四川大學(xué)分析儀器研究中心與成都艾立本科技有限公司在激光剝蝕微波等離子體炬分析系統(tǒng)應(yīng)用研究取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“High sensitive detection of Cd, Hg, Pb and Cr in rice based on LA-MPT-OES with optimized excitation regions by two-dimensional characterization of plasma plume”為題發(fā)表在食品科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Food Chemistry。該論文第一作者為博士生曾令偉,通訊作者為高級(jí)工程師代漸雄博士、段憶翔教授,四川大學(xué)分析儀器研究中心為第一完成單位和通訊單位。
創(chuàng)新研究
大米是全球75%人口的主要食物,其中重金屬如鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)和鉻(Cr)的快速、高靈敏檢測(cè)對(duì)于食品安全至關(guān)重要。常用的元素檢測(cè)技術(shù)常常具有諸如需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理及消解過(guò)程、儀器運(yùn)行成本高或檢出靈敏度低等不足,開(kāi)發(fā)一種能夠直接檢測(cè)固體樣品、高靈敏度、經(jīng)濟(jì)性好的分析系統(tǒng),對(duì)于大米中重金屬的快速、靈敏檢測(cè)具有重大意義。
四川大學(xué)分析儀器研究中心段憶翔教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期開(kāi)展在線、現(xiàn)場(chǎng)分析方法和分析儀器的研發(fā),圍繞微波等離子體炬關(guān)鍵技術(shù)性難題開(kāi)展了深入研究。本研究構(gòu)建了激光燒蝕微波等離子體炬光譜發(fā)射光譜(LA-MPT-OES)分析系統(tǒng),并對(duì)不同元素在等離子體內(nèi)的激發(fā)行為從其在等離子體中的激發(fā)高度和寬度開(kāi)展了二維表征,明確了各元素的最佳分析區(qū)域,建立了針對(duì)大米中鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)和鉻(Cr)快速、高靈敏的檢測(cè)方法。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了固體樣品的直接采樣,避免了復(fù)雜的樣品預(yù)處理過(guò)程。通過(guò)對(duì)不同元素在等離子體火焰內(nèi)激發(fā)行為的研究,明確了元素之間激發(fā)過(guò)程的差異性及各元素的最佳檢測(cè)區(qū)域。與其他技術(shù)相比,LA-MPT-OES具有相當(dāng)甚至更低的檢測(cè)限,達(dá)亞微克/克級(jí)別。同時(shí),作者采用實(shí)際樣品對(duì)該方法的實(shí)用性進(jìn)行了考察,其檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之間無(wú)顯著性差異,表明LA-MPT-OES在實(shí)際樣品分析中具有良好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。需要指出的是,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,等離子體炬功率僅為200 W,所用氣體流量不超過(guò)1 L/min,在現(xiàn)場(chǎng)、快速分析領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。
綜上所述,LA-MPT-OES具有直接固體采樣、高靈敏度、低氣體消耗和低功率消耗的優(yōu)勢(shì),可適用于大米樣品的直接、快速、高靈敏度檢測(cè),在食品安全領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖1.各元素在不同位置的光譜及采樣時(shí)等離子體羽流的表征(a) Cd、Cr、Pb和Hg在不同位置的光譜。(b) 等離子體羽流的照片。(c) 采樣時(shí)等離子體羽流的元素成像及各元素在二維平面上等離子體羽流中的信號(hào)強(qiáng)度。
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814624015000
課題組介紹
四川大學(xué)分析儀器研究中心(RCAI)
注重多學(xué)科交叉,重點(diǎn)研究分析化學(xué)新技術(shù)、新方法和新儀器。研究領(lǐng)域包括非侵入式醫(yī)學(xué)診斷;新型質(zhì)譜離子源與生物質(zhì)譜技術(shù);新型生物傳感器及光纖傳感技術(shù);激光光譜和等離子體光譜分析技術(shù)與儀器;以及便攜式分析儀器的研發(fā)。