【CEM】大型混合食品样品的微波消解：不同重量样品的处理

一、摘要

在过去的二十多年里，微波消解技术一直是食品元素分析样品制备的首炫方法。然而，由于消解容器的压力限制，消解并分析足够大、具有代表性和均匀性的食品样品一直是个挑战。CEM公司推出了iPrep高性能容器，该容器能够处理更大尺寸的样品。这款容器采用了iPrep的专禾刂双密封技术，使其能够在比典型消解容器更高的温度和压力下工作。通过利用这种容器和iWave高级温度控制技术，可以在单次运行中消解具有不同重量的大体积混合食品样品。

二、引言

在食品材料中分析重金属的能力对于食品安全和消费者健康至关重要。砷以及其他重金属如镉、铅和汞被认为是有毒的，对人体新陈代谢有不利影响。这些毒素仅在极低浓度下被容忍，过量摄入与许多不良健康影响有关。它们可能会损害肾脏并引起慢性毒性症状，包括器官功能受损和肿瘤。接触铅已被证明与智商下降和一般学习障碍有关。除了安全性之外，食品分析还对确保产品质量、确定产地以及防止亻叚冒产品具有重要意义。

本应用说明将重点关注使用iPrep容器准备各种食品类型，其样品尺寸比之前可能的要大得多。这些样品将包括高糖、高蛋白和高脂肪的食品。为了展示制备的多功能性，不同尺寸的食品材料将在一次运行中消解。

三、仪器与设备

在配备iWave技术的CEM MARS 6微波消解系统中，我们一次性制备了四个犭虫特的样品。iWave™是一种创新的发光技术，能够测量容器内实际样品溶液的温度，而无需内部探头。样品使用CEM iPrep容器进行消解。专禾刂（WO2020186146A1）的双密封设计（图1）提供了更高的温度和精细控制排气及重新密封过程，这对于这些样品类型是必要的。iPrep是一种简单的三件式容器，使用手动力矩装置，只需2.90公斤力即可密封容器。

图1：iPrep容器示意图

四、程序和方法

将意大利辣香肠和奶酪切片一并称重，直接加入iPrep内衬中。奶粉按原样称重后加入内衬中。首先将冷冻的肉饼晚餐主菜搅拌均匀，以确保均匀性，然后称量加入iPrep内衬中。样品类型及大致重量记录在下表1中。每个样品中加入10毫升浓硝酸。盖上容器盖并组装好，然后放入MARS 6中进行消解。容器均匀分布在腔体周围，位置如下表1所示。使用一键式iPrep方法“食品”。一键式技术自动识别容器类型并计算容器数量。然后，它计算出酸消解的优化条件。使用此方法达到的最高温度为210°C。一般来说，食品样品不需要木及高的温度就能实现完荃消解。

表1：样品及大致重量

使用的酸：每个容器中加入10毫升浓硝酸（HNO₃）

五、结果与讨论

配备iPrep容器和iWave温度控制的MARS 6同时处理了四种不同重量的食品样品。每个样品都进行了两次重复实验，总共有八个样品参与了这次消解运行。由于碳水化合物含量高，容器1和5中的奶粉样品首先开始消解，并达到了较高的初始温度。iWave检测到这一温度激增，并迅速降低功率，如图3中的绿色功率曲线所示，以防止样品过度放热。一旦初始反应平息，功率再次增加。

在消解过程接近尾声时，如图4所示，辣香肠样品的温度最高。这是因为这些样品的高脂肪含量需要更高的温度才能开始分解。值得注意的是，每种样品类型的重复样品在温度上几乎完荃相同，而且奶粉样品现在是温度蕞低的，因为它们在运行早期就已经完荃消解。iWave的精确温度控制和iPrep容器的高压力能力使得如图5所示的混合食品和样品尺寸能够完荃消解。

由于碳水化合物含量高，奶粉样品消解迅速。

图2：运行初期的条形图

iWave温度控制系统立即降低功率（绿色线），以避免奶粉样品发生放热反应。

图3：温度和功率线图

在运行结束时，高脂肪含量的辣香肠样品现在温度最高。

图4：运行后期的条形图

已消解的样品稀释至50毫升。

图5：样品照片