液相色譜-原子熒光聯用測定海帶和紫菜中的砷形態

1970-01-01 海光儀器

摘要：不同價態或形態的砷具有不同的毒性和生物可利用性，傳統的僅以元素總量為依據的研究方法已不能滿足現代科學發展的需要[1]，為建立液相色譜-原子熒光聯用技術測定海產品中的砷的方法[2]，本文研究了前處理方法（提取法和消解法）、酸介質與酸度等因素對測定的影響，在最佳工藝條件下，砷的四種常見組分的最小檢出量分別為：三價砷：0.20ng，二甲基砷：0.25ng，一甲基砷：0.32ng，五價砷：0.57ng，方法的回收率為80%～110%，精密度（RSD）分別為2.2%，2.2%，2.5%，2.8%，適用于海產品中砷的測定。

關鍵詞：液相色譜-原子熒光聯用，海產品，三價砷，二甲基砷，一甲基砷，五價砷

1. 前言

越來越多的研究表明，元素的毒性、生物可利用性、遷移性和再遷移性與元素的化學形態息息相關[3]，而元素的化學形態與食品安全又存在著千絲萬縷的聯系。近年來，食品的安全問題倍受人們的關注。砷是食品中的有害元素，而不同價態或形態的砷具有不同的毒性和生物可利用性，它不易被微生物降解，一定條件下可轉化為毒性很強的砷有機化合物，且有致癌作用，因此，不同價態或形態的砷在食品中含量的測定已經成為食品監測的必測項目。自然界常見的砷形態有六種，即亞砷酸鹽As（Ⅲ）、砷酸鹽As（Ⅴ）、一甲基胂酸（MMA），二甲基胂酸（DMA）、砷甜菜堿（AsB）和砷膽堿（AsC），而前兩種無價砷毒性最大[4]，本實驗選取的樣品是海帶和紫菜。

2 試驗部分

2.1原理

在液相高壓泵的作用下，利用陰離子交換色譜住可以將已處理的樣品溶液中各種組分分離開來，然后，各組分進入檢測系統，在酸性介質中，處理后的樣品中所含砷的不同價態或形態與硼氫化鉀反應在氫化物發生系統中生成砷的氫化物，由載氣帶入原子化器中，氫氣和氬氣在特制點火裝置的作用下形成氬氫火焰，使待測元素原子化。砷空心陰極燈發射的特征譜線通過聚焦，激發氬氫焰中的砷原子，基態原子被激發至高能態，在去活化回到基態時，如果以輻射的形式釋放能量，就會發射出特征波長的熒光，其熒光強度與砷的含量成正比，與標準系列比較定量。

2.2 儀器

LC-AFS-9800液相色譜-原子熒光聯用儀（北京海光儀器公司），編碼砷空心陰極燈，可編程斷續流動進樣裝置。

所用玻璃儀器，均需用（1+1）硝酸浸泡過夜，再用去離子水沖洗干凈，晾干，備用；

2.3 試劑與試劑配制

氫氧化鈉（NaOH）：分析純；硼氫化鉀（KBH₄）：分析純；

磷酸氫二鈉（Na₂HPO₄）：分析純；磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）：分析純；

鹽酸（HCl）：優級純；硝酸（HNO₃）：_，優級純；高氯酸（HClO_4，）：優級純；

硼氫化鉀（20 g/L）-氫氧化鈉混合溶液（5 g/L）：稱取硼氫化鉀14.0 g，氫氧化鈉2.5 g，用去離子水溶解，定容至500 mL，混勻。（也可稱取10 g硼氫化鈉代替14 g硼氫化鉀，溶于5 g/L的氫氧化鈉溶液中。）

洗脫液（Na₂HPO₄-KH₂PO₄）：稱取0.8954 gNa₂HPO₄和3.026 g KH₂PO₄，溶解于500 mL高純蒸餾水中，PH大約5.92，經過濾、超聲脫氣后備用。

鹽酸（5%，V/V）：量取25 mL鹽酸，緩緩倒入500 mL水中，混勻備用；

本試驗用水均為高純蒸餾水；

三價砷、二甲基砷、一甲基砷、五價砷標準溶液：購買自國家標準物質研究中心；

砷標準儲備溶液（1000 μg/L）：將1000 μg/mL砷標準溶液用高純蒸餾水逐級稀釋至1000 μg/L。

2.4 樣品預處理

2.4.1 濕法消解

稱取樣品粉末0.5~1.0 g，置于50~100 mL錐形瓶中，同時做兩份試劑空白。加8 mL濃硝酸與2 mL高氯酸的混合酸，搖勻后放置過夜。置于電熱板上加熱消解，若消解液處理至1 mL左右時仍有未分解物質或色澤變深，取下放冷，補加硝酸5~10 mL，再消解至2 mL左右觀察，如此反復兩三次，注意避免炭化，繼續加熱至消解完全后（消解液顏色無色或淡黃色），持續蒸發至高氯酸的白煙散盡，剩約0.5 mL，冷卻，用水將內溶物轉入50 mL容量瓶或比色管中，用高純水定容并混勻，使得酸度約為1%，備測。

2.4.2 水浴提取

稱取樣品粉末0.5~1.0 g，置于50 mL帶蓋的塑料瓶中，同時做兩份試劑空白。加入1%的硝酸溶液10 mL，置于沸水浴中，每30 min震搖1 min，加熱3 h，然后冷卻至室溫，在離心機中以800 0r/min的速率離心15 min，取上層清液，經0.45 μm的濾膜過濾后待測。

2.5 校準曲線的制備

單標配制：

亞砷酸鹽As（Ⅲ）：以砷計濃度75.7 μg/mL；

用移液槍取20 μL上述標準液，用高純水定容至1.5 mL，濃度為1000 ng/mL；

砷酸鹽As（Ⅴ）：以砷計濃度17.5 μg/mL；

用移液槍取86 μL上述標準液，用高純水定容至1.5 mL，濃度為1000 ng/mL；

一甲基砷（MMA）：以砷計濃度25.1 μg/mL；

用移液槍取60 μL上述標準液，用高純水定容至1.5 mL，濃度為1000 ng/mL；

二甲基砷（DMA）：以砷計濃度52.9 μg/mL；

用移液槍取28 μL上述標準液，用高純水定容至1.5 mL，濃度為1000 ng/mL；混標的配制，見下表：

2.6 樣品測定

2.6.1 儀器條件

液相高壓泵條件：陰離子交換色譜住，流速：1.000 mL/min，進樣體積：100 μL，泵壓：Pmax=30 MPa，Pmin=0 MPa，柱壓：7～8 MPa。

原子熒光條件：光電倍增管負高壓：290 V，空心陰極燈電流：60 mA，原子化器高度：8.0 mm，溫度：300 ℃；氬氣流速：載氣流速400 mL/min，屏蔽氣流速800 mL/min；測量方式：標準曲線法；讀數方式：峰面積；讀數時間：13 s；延遲時間：3 s；硼氫化鉀溶液加液時間：18.0 s。

2.6.2 測定方法

設定好儀器各部分的合適條件，先用高純蒸餾水沖洗柱子約30 min，再進流動相平衡色譜柱約30 min，同時將爐溫升至所需溫度后預熱。

首先用所配混標的最高濃度點進行組分設定，然后分別輸入四種組分標準溶液的濃度值，開始采集數據以及擬合曲線，最后進行樣品測定。

3 結果與討論

3.1濕法消解測定結果：

稀酸提取測定結果：

3.2 儀器參數的選擇

液相高壓泵流速的選擇是根據柱子的最佳條件設定；光電倍增管負高壓增大，靈敏度提高，但噪聲也相應增大，即空白值高，綜合考慮選擇290 V。熒光信號隨燈電流的增大而增強，同時考慮熒光信號強度和燈的使用壽命，在此試驗中選擇60 mA。載氣流速在300～500 mL/min時，熒光強度基本穩定，載氣流速再增大時熒光強度反而下降；屏蔽氣流速大于800 mL/min時，熒光強度趨于恒定。在此選擇載氣流速300 mL/min，屏蔽氣流速800 mL/min。

3.3 介質及酸度的選擇

試驗表明砷離子在鹽酸、硝酸與硫酸介質中均能夠被硼氫化鉀還原成砷的氫化物蒸氣，并且酸的種類對測定結果影響不大；另外，砷的測定對酸的酸度要求范圍較寬，經過對標液中不同酸及酸度的考察，發現在鹽酸溶液中砷元素的熒光信號略強，當鹽酸濃度在5%～20%范圍內時，砷的熒光強度變化不大，但鹽酸濃度低于2%時，熒光強度顯著降低，綜合考慮，本實驗選擇5%的鹽酸作為介質，并使標準溶液與樣品溶液酸度匹配。

3.4 硼氫化鉀濃度的選擇

硼氫化鉀的濃度太低時，砷元素還原不完全，熒光信號弱，低于5 g/L時，基本上沒有熒光信號，當濃度高于10 g/L時，才有比較高的熒光強度，且隨著硼氫化鉀濃度增加熒光強度增加，同時提高了測量的靈敏度和穩定性，但是，過多的硼氫化鉀與氫離子生成的大量氫氣也會稀釋氫化物的濃度，本實驗選擇硼氫化鉀的濃度為20 g/L。

3.5 線形范圍、標準曲線與最小檢出量

標準曲線與線形范圍：

As（Ⅲ）：IF = 17.56429 * C +10.71，相關系數：r=0.9996；

As（Ⅴ）：IF = 4.157143 * C -6.39，相關系數：r=0.9941；

DMA：IF = 10.25714 * C +3.36，相關系數：r=1.0000；

MMA：IF = 11.60714 * C -8.64，相關系數：r=0.9993；