在線紫外消解-原子熒光光譜法測(cè)定黃酒中的砷

, ,,申屠,

(1.浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州 310015;2.杭州中美華東制藥有限公司,浙江杭州 310005;3.焦作師范高等?？茖W(xué)校理工學(xué)院,河南焦作 454000)

在線紫外消解-原子熒光光譜法測(cè)定黃酒中的砷

雷超1,沈俊2,張社利3,申屠超1,葉曼淑1

(1.浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州 310015;2.杭州中美華東制藥有限公司,浙江杭州 310005;3.焦作師范高等專科學(xué)校理工學(xué)院,河南焦作 454000)

采用在線紫外消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定黃酒中的砷。將自制的紫外消解與氫化物發(fā)生原子熒光光譜儀建立系統(tǒng),考察了紫外消解功率、紫外消解管路長(zhǎng)度、輔助消解劑濃度、溶液pH等因素對(duì)紫外消解效率的影響。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,砷的線性范圍為0～40 μg/L,相關(guān)系數(shù)r為0.9989,檢出限為1.86 μg/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為(n=12)3.57%,加標(biāo)回收率為93.4%～104.6%,本法與國(guó)標(biāo)法測(cè)定黃酒中砷的結(jié)果基本相同。可用本法代替國(guó)標(biāo)法(GB 5009.11-2014)中的氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定黃酒中的砷,既可提高工效十余倍,又減少了化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境所造成的污染。

在線紫外消解,氫化物發(fā)生,原子熒光光譜,砷,黃酒

砷(As)廣泛存在于自然界中,在土壤、水、礦物、植物中都有微量的砷,正常人體組織中也含有微量的砷[1-2]。在日常生活中,人們可能通過(guò)食物、水源、大氣攝入砷。 砷容易在人體內(nèi)積累,當(dāng)人體砷攝入量過(guò)多時(shí),就會(huì)造成急性或慢性中毒[3-7]。因此,現(xiàn)行的GB 2762-2012《食品中污染物限量中對(duì)食品中砷含量》作了明確的規(guī)定[8],食品中的總砷含量不得超過(guò)0.5 mg/kg。

圖2 在線紫外消解-原子熒光光譜聯(lián)用系統(tǒng)

黃酒是世界上最古老的酒類之一,在世界釀造史上有著舉足輕重的地位。黃酒具有活血祛寒、通經(jīng)活絡(luò)、抗衰護(hù)心、減肥、美容、抗衰老的功效,還有驅(qū)寒祛濕、消食化積的藥用價(jià)值。黃酒既是中國(guó)特有的傳統(tǒng)飲品,也是烹飪中不可缺少的重要調(diào)味品之一,起到呈色、提香、除腥膻、解膩等作用[9-10]。黃酒中的砷主要來(lái)源于釀造黃酒的稻米和水等原料,且因地域不同而有所差異。目前現(xiàn)行的GB 5009.11-2014《食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》中所規(guī)定的方法為電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)和銀鹽法[11]。相對(duì)而言,HG-AFS較為經(jīng)濟(jì)快捷,但黃酒樣品需經(jīng)較為耗時(shí)的濕法消解或干灰化法預(yù)處理后才能用HG-AFS測(cè)定。迄今尚無(wú)HG-AFS直接測(cè)定黃酒中砷的報(bào)道。因此,本文研究與探索在線紫外消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(UV-HG-AFS)直接測(cè)定黃酒中砷的方法與條件。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

砷標(biāo)準(zhǔn)品 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心;砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液 用超純水配制,于4 ℃下避光保存;鹽酸 分析純,杭州雙林化工試劑廠;氫氧化鈉 分析純,杭州蕭山化學(xué)試劑廠;過(guò)硫酸鉀 分析純,江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司;硼氫化鉀 分析純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;硫酸 優(yōu)級(jí)純,浙江巨化集團(tuán)試劑廠；黃酒樣品 聯(lián)華超市杭州運(yùn)河店:古越龍山黃酒 3年陳釀,浙江古越龍山紹興酒股份有限公司;塔牌黃酒 1～3年陳釀,浙江塔牌紹興酒有限公司;會(huì)稽山黃酒 1～3年陳釀,浙江紹興黃酒股份有限公司；實(shí)驗(yàn)用水 為18.2 MΩ·cm超純水。

四元高壓梯度泵 美國(guó)科學(xué)系統(tǒng)公司;LEAD-1蠕動(dòng)泵 保定蘭格恒流泵有限公司;AFS-830雙道原子熒光光度計(jì) 北京吉天儀器有限公司;高強(qiáng)度空心陰極燈 北京有色金屬研究總院;6 W虎丘牌紫外燈 蘇州派斯達(dá)電器有限公司;Sartorius arium 611UV超純水儀 德國(guó)賽多利斯公司;紫外消解器 自制。

1.2在線紫外消解-原子熒光光譜聯(lián)用系統(tǒng)

以Φ0.53 mm長(zhǎng)100 cm的氣相色譜石英毛細(xì)管作紫外消解管,消解管支架置于8支6 W紫外燈管的中間,用鋁箔紙將其包裹起來(lái)以提高其紫外消解效率[12],紫外消解器的消解管布局與支架結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 消解管布局與支架結(jié)構(gòu)示意圖

在線紫外消解-原子熒光光譜聯(lián)用系統(tǒng)(UV-AFS)見圖2。以超純水為流動(dòng)相(1.5 mL/min),以0.1%過(guò)硫酸鉀為輔助消解劑(0.15 mL/min),以0.63 mol/L硫酸為輔助氧化酸度調(diào)節(jié)劑(0.15 mL/min),以5.0% HCl(40 r/min)和2.0%硼氫化鉀(含0.5% NaOH)(50 r/min)為氫化物發(fā)生劑,載氣流量300 mL/min,屏蔽氣流量500 mL/min,原子化器高度5 mm,光電倍增管負(fù)高壓290 V,燈電流(主/輔)70/35 mA。信號(hào)由計(jì)算機(jī)和自行開發(fā)的工作站(LC-AFS830聯(lián)用程序)記錄。

1.3影響在線紫外消解效率因素的優(yōu)化

利用在線紫外消解-原子熒光光譜聯(lián)用系統(tǒng),對(duì)影響在線紫外消解效率的紫外消解管路長(zhǎng)度、紫外消解功率、輔助消解劑過(guò)硫酸鉀濃度、溶液pH等因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以所測(cè)得的砷熒光信號(hào)作為選擇相應(yīng)最佳實(shí)驗(yàn)條件的依據(jù)。

1.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

配制濃度分別為0.00、5.00、10.00、20.00、30.00、40.00 μg/L的砷標(biāo)準(zhǔn)系列溶液,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表1 紫外消解管路長(zhǎng)度對(duì)砷熒光譜峰的影響

1.5原子熒光光譜儀檢測(cè)條件

選擇高強(qiáng)度空心陰極燈燈電流(主/輔)70/35 mA,原子化器高度5 mm,光電倍增管負(fù)高壓290 V,載氣流量300 mL/min,屏蔽氣流量500 mL/min。

1.6砷的測(cè)定

進(jìn)樣量200 μL,在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,以UV-AFS聯(lián)用系統(tǒng)分別測(cè)定砷標(biāo)準(zhǔn)系列溶液與黃酒中的砷。熒光信號(hào)由計(jì)算機(jī)和自行開發(fā)的工作站記錄,數(shù)據(jù)用Dionex Peaknet 5.11色譜工作站處理(美國(guó)Dionex公司)。

表3 過(guò)硫酸鉀濃度對(duì)As測(cè)定的影響

表4 溶液pH對(duì)As測(cè)定的影響

1.7數(shù)據(jù)處理

將自行開發(fā)的LC-AFS830聯(lián)用程序工作站所記錄數(shù)據(jù)先用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件DataConvter(浙江大學(xué),2.04.000版)轉(zhuǎn)換為Dionex色譜工作站數(shù)據(jù),再用Dionex Peaknet 5.11色譜工作站(美國(guó)Dionex公司)處理。

2 結(jié)果與討論

2.1紫外消解管路長(zhǎng)度對(duì)砷的熒光譜峰的影響

在紫外消解功率為48 W、輔助消解劑過(guò)硫酸鉀濃度為0.15%、溶液pH為0.90,以古越龍山黃酒(3年陳釀)進(jìn)樣量200 μL的條件下,進(jìn)行紫外消解管路長(zhǎng)度對(duì)黃酒中砷熒光譜峰的影響的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)紫外消解管路長(zhǎng)度為100 cm時(shí)As峰面積已達(dá)最大值,再增加紫外消解管路長(zhǎng)度砷峰面積已不再提高,但砷的峰寬度隨著紫外消解管路長(zhǎng)度的增加而增大。因此,選擇紫外消解管路長(zhǎng)度為100 cm,既有最佳的紫外消解效率,峰形擴(kuò)展又最少。

2.2紫外消解功率對(duì)黃酒中砷測(cè)定的影響

在紫外消解管路長(zhǎng)度為100 cm、輔助消解劑過(guò)硫酸鉀濃度為0.15%、溶液pH為0.90,以古越龍山黃酒(3年陳釀)進(jìn)樣量200 μL的條件下,進(jìn)行紫外消解功率對(duì)黃酒中砷測(cè)定影響的實(shí)驗(yàn),其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 紫外消解功率對(duì)砷熒光信號(hào)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,砷峰面積隨紫外消解功率的增加而增大。但由于自制的紫外消解器消解管的上下兩個(gè)面最多只能各平行放置4支6 W的紫外燈管,故選用最大紫外消解功率48 W為宜。

2.3過(guò)硫酸鉀濃度對(duì)砷測(cè)定的影響

因黃酒中含有大量的糖分等有機(jī)基體,僅采用在線紫外消解仍顯不足,在氫化物發(fā)生時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡,嚴(yán)重影響氣液分離效果而導(dǎo)致熒光信號(hào)不穩(wěn)定。因此,用輔助消解劑過(guò)硫酸鉀進(jìn)行輔助消解。

在紫外消解管路長(zhǎng)度為100 cm、紫外消解功率為48 W、溶液pH為0.90,以古越龍山黃酒(3年陳釀)進(jìn)樣量200 μL的條件下,進(jìn)行輔助消解劑過(guò)硫酸鉀濃度對(duì)黃酒中砷測(cè)定影響的實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見表3。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,過(guò)硫酸鉀濃度對(duì)黃酒中砷測(cè)定影響較大。過(guò)硫酸鉀濃度在0.01%～0.09%時(shí),隨著過(guò)硫酸鉀濃度升高砷的峰面積都逐漸增加,當(dāng)過(guò)硫酸鉀濃度達(dá)0.09%～0.2%時(shí)砷的峰面積都達(dá)較大值。此后,隨著過(guò)硫酸鉀濃度的進(jìn)一步增加砷的峰面積卻不升反降。這是由于過(guò)硫酸鉀濃度不夠時(shí),樣品消解不完全;而過(guò)硫酸鉀濃度過(guò)高時(shí),增大了過(guò)硫酸根自由基因相互碰撞而引起的淬滅概率[13],導(dǎo)致了消解效率降低。因此,選擇過(guò)硫酸鉀濃度為0.1%為宜。

2.4溶液pH對(duì)砷測(cè)定的影響

溶液的pH對(duì)過(guò)硫酸鉀的活性影響較大,過(guò)硫酸鉀在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性條件下都有較高的氧化活性[14-15]。由于強(qiáng)堿性條件會(huì)對(duì)自制紫外消解器的石英毛細(xì)管產(chǎn)生腐蝕而導(dǎo)致破損斷裂,所以僅考慮強(qiáng)酸性條件對(duì)As測(cè)定的影響。

在紫外消解管路長(zhǎng)度為100 cm、紫外消解功率為48 W、輔助消解劑過(guò)硫酸鉀濃度為0.10%,以古越龍山黃酒(3年陳釀)進(jìn)樣量200 μL的條件下,進(jìn)行溶液pH對(duì)黃酒中As測(cè)定影響的實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見表4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溶液pH對(duì)過(guò)硫酸鉀的活性影響較大,當(dāng)溶液pH為0.75～1.25時(shí)消解效果較佳。因此,選擇溶液pH為1.00。

2.5線性范圍、檢出限及精密度

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,測(cè)得砷在0.00～40.00 μg/L的濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系(線性方程為Y=68.79C-8.743,相關(guān)系數(shù)r=0.9989),檢出限(三倍基線噪音峰高)為1.86 μg/L。以古越龍山黃酒(3年陳釀)平行進(jìn)樣12次(譜峰面積為3229、3265、3377、3234、3129、3118、3032、3071、3028、3012、3089、3103),砷的譜峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=12)為3.57%。

2.6回收率實(shí)驗(yàn)

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行黃酒中砷的回收率實(shí)驗(yàn),用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定回收率,結(jié)果見表5。

表5 黃酒樣品的加標(biāo)回收率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加標(biāo)回收率為93.4%～104.6% 。

2.7本法與GB5009.11法測(cè)定黃酒中As的比較

按照GB 5009.11食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定中所規(guī)定的濕法消解方法處理黃酒樣品,用HG-AFS測(cè)定黃酒樣品中的砷含量。本法與GB 5009.11法測(cè)定黃酒中砷的結(jié)果見表6。

表6 本法與國(guó)標(biāo)測(cè)定黃酒中As含量的比較

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本法與GB 5009.11法測(cè)定黃酒中砷含量的結(jié)果基本相同(相對(duì)誤差為3.73%～5.30%)。所測(cè)定的三種黃酒樣品中的砷含量均低于國(guó)標(biāo)(GB 2762-2012食品中污染物限量)中的限量(≤0.5 mg/kg)。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)自制紫外消解器以48 W的紫外消解功率、100 cm的石英紫外消解管(Φ0.53 mm)、0.1%的過(guò)硫酸鉀(0.15 mL/min)和0.63 mol/L硫酸(0.15 mL/min)作輔助消解劑(此時(shí)溶液pH為1.00)時(shí),其在線紫外消解效率為最佳。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,采用在線紫外消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定黃酒中的砷,其線性范圍為0～40 μg/L,相關(guān)系數(shù)r為0.9989,檢出限為1.86 μg/L,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為(n=12)3.57%,加標(biāo)回收率為93.4%～104.6%。且本法與國(guó)標(biāo)法測(cè)定黃酒中砷的結(jié)果基本相同(相對(duì)誤差為3.73%～5.30%)。因此,可用本法代替國(guó)標(biāo)法(GB 5009.11)中的HG-AFS測(cè)定黃酒中的砷,既免除了國(guó)標(biāo)法濕法消解黃酒樣品時(shí)的繁雜和費(fèi)時(shí)過(guò)程,可提高工效十余倍,又減少了化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境所造成的污染。

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Determinationofarsenicinyellowricewinebyonlineultraviolet(UV)digestion-atomicfluorescencespectrometry

LEIChao1,SHENJun2,ZHANGShe-li3,SHENTu-chao1,YEMan-shu1

(1.College of Biology and Environmental Engineering,Zhejiang Shuren University,Hangzhou 310015,China;2.Hangzhou Zhongmei Huadong Pharmaceutical Co.,Ltd.,Hangzhou 310005,China;3.School of Science and Technology,Jiaozuo Teachers College,Jiaozuo 454000,China)

Arsenic(As)contents in yellow rice wine were determined by online ultraviolet(UV)digestion-hydride generation atomic fluorescence spectrometry. Potassium persulfate was used as auxiliary digestion agent. A home-made ultraviolet digester was coupled with hydride generation atomic fluorescence spectrometer to construct the analysis system. The effects of UV digestion power,length of UV digestion pipeline,concentration of auxiliary digestion agent and aqueous pH values on the UV digestion efficiency were studied. Under the optimal conditions,the linear range of arsenic was 0～40 μg/L with a correlation coefficient(r)of 0.9989,detection limit,relative standard deviation(n=12)and spiked recovery were 1.86 μg/L,3.57% and 93.4%～104.6%,respectively. The determination results of arsenic in yellow rice wine obtained by this method were good in agreement with those of national standard method. This method could be used instead of the national standard method(GB 5009.11-2014)for the determination of arsenic in yellow rice wine,which can not only improve the work efficiency more than ten times,but also reduce the environmental pollution caused by chemical reagents.

online ultraviolet(UV)digestion;hydride generation;atomic fluorescence spectrometry;arsenic(As);yellow rice wine

2017-04-28

雷超(1984-)，女，碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，主要從事分析檢測(cè)方面的研究，E-mail:chaolei_212@163.com。

2015年度浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目(分析測(cè)試:2015C37004)；2016年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目(2016R421006)。

TS262.4

A

1002-0306(2017)22-0259-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.22.050