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四川大學段憶翔課題組：激光燒蝕微波等離子體系統(tǒng)（LA-MPT-OES）實現(xiàn)大米中鎘、汞、鉛、鉻的高靈敏度檢測

近日，四川大學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)應用研究取得進展。相關研究成果以“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)表在食品科學領域頂級期刊Food Chemistry。該論文第一作者為博士生曾令偉，通訊作者為高級工程師代漸雄博士、段憶翔教授，四川大學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、高靈敏檢測對于食品安全至關重要。常用的元素檢測技術常常具有諸如需要復雜的樣品預處理及消解過程、儀器運行成本高或檢出靈敏度低等不足，開發(fā)一種能夠直接檢測固體樣品、高靈敏度、經(jīng)濟性好的分析系統(tǒng)，對于大米中重金屬的快速、靈敏檢測具有重大意義。

四川大學分析儀器研究中心段憶翔教授團隊長期開展在線、現(xiàn)場分析方法和分析儀器的研發(fā)，圍繞微波等離子體炬關鍵技術性難題開展了深入研究。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，建立了針對大米中鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）和鉻（Cr）快速、高靈敏的檢測方法。該系統(tǒng)實現(xiàn)了固體樣品的直接采樣，避免了復雜的樣品預處理過程。通過對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)過程的差異性及各元素的最佳檢測區(qū)域。與其他技術相比，LA-MPT-OES具有相當甚至更低的檢測限，達亞微克/克級別。同時，作者采用實際樣品對該方法的實用性進行了考察，其檢測結(jié)果與標準值之間無顯著性差異，表明LA-MPT-OES在實際樣品分析中具有良好的準確性和穩(wěn)定性。需要指出的是，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，等離子體炬功率僅為200 W，所用氣體流量不超過1 L/min，在現(xiàn)場、快速分析領域具有極大的應用潛力。

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，可適用于大米樣品的直接、快速、高靈敏度檢測，在食品安全領域具有廣闊的應用前景。

圖1.各元素在不同位置的光譜及采樣時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強度。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0308814624015000

課題組介紹

四川大學分析儀器研究中心（RCAI）

      注重多學科交叉，重點研究分析化學新技術、新方法和新儀器。研究領域包括非侵入式醫(yī)學診斷；新型質(zhì)譜離子源與生物質(zhì)譜技術；新型生物傳感器及光纖傳感技術；激光光譜和等離子體光譜分析技術與儀器；以及便攜式分析儀器的研發(fā)。