《Food Chemistry》：Monochromatic ‘high-definition’ XRF is a highly robust tool for high-throughput lead screening of foods
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• 研究人员将单色X射线荧光（XRF）发展为一种快速的食品筛查方法。
• 实现了0.044 ppm的检出限，并在超过3个数量级范围内使测定值落在真值±20%以内。
• 研究人员利用3个州在13年间采集的136份零售香料对该筛查方法进行了评估。
• 在1.0 p
• 研究人员将单色X射线荧光（XRF）发展为一种快速的食品筛查方法。
• 实现了0.044 ppm的检出限，并在超过3个数量级范围内使测定值落在真值±20%以内。
• 研究人员利用3个州在13年间采集的136份零售香料对该筛查方法进行了评估。
• 在1.0 ppm触发水平下未出现假阳性或假阴性。
• 作为一项发起方单实验室验证，该方法满足美国食品药品监督管理局（FDA）和ISO 17025的要求。
铅（Pb）不存在安全暴露水平，可在人体内持续蓄积并对大脑、肾脏等系统造成不可逆损害。美国疾病控制与预防中心已将血铅参考值从5.0 μg/dL降至3.5 μg/dL，提示必须减少低水平慢性暴露。美国环境保护署估计，人体约一半的环境铅暴露来自食物摄入，而香料是食品中铅暴露的重要来源。现行监管检测的“金标准”是美国食品药品监督管理局（FDA）的元素分析手册方法EAM 4.7，其采用微波辅助酸消解结合电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），灵敏度可达到十亿分之一甚至更低，但仪器昂贵、操作复杂、耗时且试剂成本高。以马里兰州公共卫生实验室为例，每周最多仅能检测6个食品样品，且需要至少4个工作日才能获得铅测定结果。传统多色X射线荧光（XRF）虽快速简便，但光谱背景复杂、灵敏度不足。新开发的单色高清晰X射线荧光光谱（monochromatic high-definition XRF，mHD-XRF）利用双弯晶（DCC）将多色入射X射线聚焦为单色束，配合基本参数算法，可将铅等毒元素的灵敏度提高约100倍，但此前从未按照FDA规定的监管食品筛查方法标准进行验证。因此，Hala Baidas、Melikizat Begzad、Sadia Muneem、Sinisa Urban等研究人员在《Food Chemistry》上发表了这项首次针对mHD-XRF开展的单实验室验证研究。
研究人员首先建立了简便可靠的工作流程：根据FDA合规计划要求，将同一批次的12个零售子样品各取4盎司进行称量合并，经食品加工机或研磨机匀浆成细粉；取约80 mg样品夹于两层专用聚丙烯薄膜之间，放入mHD-XRF分析仪，以600秒扫描、连续旋转模式测定，并对每个样品独立装样重复测定3次或9次。整个流程从称量到完成3次扫描约需1小时，单样消耗品成本仅2.48美元，而ICP-MS方法需要3天、成本约65.81美元。样本队列来自马里兰州卫生部（n=75）、纽约州农业与市场部（n=49）和康涅狄格州农业实验站（n=12），共136份零售香料样品，由3个州在13年（2014—2026年）期间为州和联邦监管项目采集。所有样品同时或先前采用FDA EAM 4.7方法经微波消解后，在动能歧视（KED）模式下用ICP-MS进行平行确证。
研究结果如下：
3.1 建立简单但可靠的测试工作流程
通过对比mHD-XRF与ICP-MS的实用性指标，mHD-XRF在成本、速度、操作简便性和仪器要求方面均显著优于ICP-MS，适合大规模香料铅筛查。
3.2 评估监管测试要求
研究人员使用天然铅含量为0.058 ppm的香料进行9次重复测定，得到平均值为0.056 ppm，标准偏差为0.0145 ppm；按3倍标准偏差计算的检出限（LOD）为0.044 ppm，按10倍标准偏差计算的定量限（LOQ）为0.145 ppm。进一步分析15种不同香料后，平均LOD为0.064 ppm，平均LOQ为0.212 ppm，与单一香料所得结果接近，证实将不同香料视为同一基质是合理的。在约0.7、1.2和2.5 ppm三个铅水平下，9次重复测定的准确度和精密度均在20%以内。分析物身份通过ICP-MS这一独立正交方法得到确认。
3.3 设定铅的阈值“触发水平”
研究人员将触发水平设定为1.0 ppm，依据是近期肉桂苹果酱事件召回产品中最低铅浓度为2.03 ppm，1.0 ppm既能捕获需要公共卫生行动的产品，也符合FDA“更接近零”的目标。在99%置信区间下，方法不确定度为0.06 ppm，触发水平距LOQ达7个标准偏差，因此假阴性风险极低。
3.4 关键筛查方法性能指标
在136份零售香料样品中，以触发水平1.0±0.06 ppm为界，未出现假阴性，灵敏度为100%；未出现假阳性，选择性为100%。其中75份样品铅含量高于1.0 ppm，足以在95%置信水平下将假阴性率确定为低于5%；61份低于触发水平的样品也未出现假阳性。
3.5 评估方法稳健性
对10种粗颗粒香料分别进行研磨与不研磨处理，两种结果的中位差异为16.1%，在可接受范围内；配对t检验显示绝大多数样品差异无统计学意义，仅1种香料p=0.0402，表明方法对实际样品处理中的扰动具有稳健性。
讨论部分指出，2023年儿童因食用含铅肉桂苹果酱而中毒的事件凸显了铅筛查能力的必要性。若当时已有mHD-XRF筛查方法，可在数小时内排除安全产品，大幅提高检测能力并降低成本；即使由初级实验人员操作，也能在1小时内给出与EAM 4.7值相差±20%以内的结果。研究人员认为，将便携式分析仪安装到进口口岸，可帮助进口管控人员现场筛查，在问题产品进入零售环节前予以拦截。该研究虽聚焦于香料中的铅，但所建立的方法框架有望扩展到其他有毒元素和其他食品基质。研究还发现，mHD-XRF在定量层面的良好表现提示其未来可能替代ICP-MS作为确证方法，为此研究人员已启动包含10个实验室的多实验室研究，以支持其成为AOAC国际方法，并释放EAM 4.7资源用于检测铅含量更低的婴幼儿食品等更脆弱食品类别。
研究结论可概括为：mHD-XRF作为一种单实验室验证的筛查方法，满足FDA和ISO 17025要求，在1.0 ppm触发水平下无假阳性、无假阴性，能以低成本和高通量完成香料中铅的监管筛查，为食品安全监测提供了高度稳健的实用工具。
