激光诱导击穿光谱应用之测定铝箔纸中的微量元素

铝箔纸作为食品包装和烹饪材料，因其优异的保温、防水和密封性能而广受欢迎。然而，铝箔纸在生产过程中可能混入微量金属元素，这些元素若超标可能对食品安全构成威胁。传统检测方法如原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）虽然准确，但存在样品前处理复杂、耗时且成本高等问题。激光诱导击穿光谱法（LIBS）是一种基于激光与物质相互作用的光谱分析技术。高能激光脉冲聚焦到样品表面，瞬间产生高温等离子体，等离子体冷却时发射出特征光谱。通过分析这些光谱，可以确定样品中的元素组成及含量。

无需样品前处理：直接检测固体样品，省去酸溶解等繁琐步骤。

快速高效：单次测量仅需几秒，适合大批量样品筛查。

多元素同时检测：一次测量可获取多种元素信息。

环保经济：减少强酸使用，降低成本和环境污染。

徐彬彬等在《食品安全质量检测学报》期刊发表了题目为《光纤激光诱导击穿光谱法快速测定铝箔纸中微量元素》的文章，使用由提供的HS2048四通道高分辨光纤光谱仪，从27 种铝箔纸品牌样品中成功检测到Fe、Si、Cu、Ti物质的拉曼光谱图，并且未检测到Cr、Mg、Mn、Zn物质，基本符合国家安全标准, 与国家质量检测结果相符。验证了HS2048四通道高分辨光纤光谱仪在铝箔纸检测中的高准确性和可靠性，能够准确识别不同品牌的铝箔纸是否符合国家安全标准。

以铝合金国家标准品 ZBY523a为例，采集LIBS 谱图如图1中的黑色基线所示，过高的基线信号会对研究结果产生不利影响, 因此必须对实验结果进行扣基线优化处理。

图1  ZBY523a 铝标准品的原始谱图(黑线)及拟合基线(红线)

拟合结果如图1中红线所示, 背景线很好地贴合了原始谱图的整体底部。扣除基线后的谱图如图2所示。

图2  ZBY523a 铝标准品的扣背景谱图

各元素校准曲线由铝合金国家标准品测得, 结果如图3所示, 回归系数均高于0.94, 其中 Cr、Mn 元素回归系数最高, 可达 0.9937。

图3 铝标准品中 8 种微量元素的 LIBS 校准曲线

分别采集27种铝箔纸样品的LIBS谱图，并带入到标准曲线中，分别得到27 种铝箔纸样品的8种微量元素检测结果见表1，如表所示，Cr、Mg、Mn、Zn 元素均未检出，Cu、Ti 元素检出频率较低，Fe、Si元素检出频率较高，几乎所有样品都有测出。

表1 27种铝箔纸样品的 8 种微量元素检测结果含量(μg/g)

图4 27 种铝箔纸样品中 8 种微量元素的平均含量

为了更好的观察各微量元素的检出情况, 将各元素在所有样品中的数值进行平均并计算其标准偏差，结果如图4所示。可以看出Fe、Si含量是最高的元素，其在各样品中的检出频率也较高，而相较之下，Cu和Ti的含量非常低；其次，重金属 Cr 全部未检出，说明市售铝箔纸安全性较高。