海產(chǎn)品中多元素及砷的形態(tài)分析

◎ 高孟朝，宋玉函，莊 浩，劉 欠

（南京市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)院，江蘇 南京 211198）

常見(jiàn)海產(chǎn)品有魚(yú)、蝦、蟹、貝及藻類等，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。海產(chǎn)品中的多元素主要包括常量元素和微量元素，其中，Pb、As、Cd、Cr、Hg、Al等元素難于降解、累積性強(qiáng)，在人體內(nèi)超過(guò)一定含量，會(huì)對(duì)健康造成較大危害[1]，相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)常見(jiàn)污染元素在海產(chǎn)品中的限量有明確要求[2]。海產(chǎn)品中砷的生物毒性與其總含量及存在形態(tài)有密切的關(guān)聯(lián)，有必要進(jìn)行海產(chǎn)品中的砷進(jìn)行形態(tài)分析，重視對(duì)海產(chǎn)品中的多元素及砷形態(tài)檢測(cè)技術(shù)的研究及應(yīng)用，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，為海產(chǎn)品中污染元素?cái)?shù)據(jù)積累及食用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

1 海產(chǎn)品中的多元素及砷形態(tài)分析

1.1 海產(chǎn)品中多元素分析技術(shù)

1.1.1 多元素分析前處理方法

多元素檢測(cè)的前處理方式，應(yīng)避免蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等組分的干擾影響。主要前處理方法有：①微波消解法。利用分子極化效應(yīng)和離子導(dǎo)電效應(yīng)，在高溫高壓密閉環(huán)境下，用強(qiáng)酸快速分解樣品。此法便捷、高效、空白低、損失少，被譽(yù)為“綠色化學(xué)反應(yīng)技術(shù)”，適用于絕大多數(shù)元素的檢測(cè)。②濕消解法。此法借助強(qiáng)氧化性酸的氧化性，在一定溫度下使樣品分解。此方法耗時(shí)較長(zhǎng)，適用于大多數(shù)元素檢測(cè)。③干灰化法。此法使待測(cè)樣品在高溫加熱的條件下灼燒，分解、灰化，再用溶劑溶解余下的殘?jiān)?。方法耗時(shí)長(zhǎng)，損失較大，不適用于易揮發(fā)性元素的檢測(cè)。此外，還有超聲輔助提取法、濁點(diǎn)萃取法及固相微萃取法等前處理方法[3]。

1.1.2 多元素儀器分析技術(shù)

①原子吸收光譜法（AAS）。此法主要用于常量、微量或痕量元素分析，優(yōu)點(diǎn)是靈敏、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便等，缺點(diǎn)是不能多元素同步檢測(cè)。②原子熒光光譜法（AFS）。此法主要用于微量或痕量元素分析，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、干擾小、靈敏度高等特點(diǎn)，檢出限較AAS要低，可以同時(shí)測(cè)定若干種元素，缺點(diǎn)是僅適用于As、Hg等少量元素的測(cè)定。③電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）。此法以各元素特征譜線為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)元素定性、定量分析，具有靈敏度高、分析速度快、可多種元素同步檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于常量、微量元素分析。④電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）。此方法是根據(jù)被測(cè)元素離子荷質(zhì)比和濃度的關(guān)系，進(jìn)行比較分析的儀器。此法的優(yōu)點(diǎn)有元素覆蓋面廣，靈敏度高、檢出限低（ng·mL-1或更低），基體效應(yīng)小，選擇性好，線性范圍寬（109以上），分析速度快，能多元素同步檢測(cè)等。此方法主要用于元素定性、半定量和定量分析，以及基本的同位素分析。主要適用于微量、痕量或超痕量元素檢測(cè)[4-5]。此外，還有分光光度法等傳統(tǒng)方法。

1.2 海產(chǎn)品中砷形態(tài)分析技術(shù)

砷形態(tài)分析技術(shù)，主要體現(xiàn)為儀器聯(lián)用技術(shù)。通過(guò)適當(dāng)樣品前處理，以HPLC等前端儀器分離砷各形態(tài)組分，再用ICP-MS等后端儀器檢測(cè)相應(yīng)組分，達(dá)到定性、定量檢測(cè)的目的。

1.2.1 砷形態(tài)分析樣品前處理

一般情況下，理想的砷形態(tài)前處理要求既要有良好的回收率，又要保持砷的原始形態(tài)。常用的提取方法有溶劑萃取、固相萃取、超聲萃取、微波輔助萃取等[6-9]。

1.2.2 砷形態(tài)儀器分析技術(shù)

樣品中的砷經(jīng)過(guò)前處理后，還需要分離后檢測(cè)。常用的分離方法有氫化物發(fā)生、液相色譜、離子交換色譜、毛細(xì)管電泳、氣相色譜和超臨界流體色譜等，這些方法通常與檢測(cè)儀器聯(lián)用。其中，高效液相色譜和檢測(cè)儀器聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用較普遍[6-9]。

高效液相色譜和檢測(cè)儀器聯(lián)用技術(shù)主要包括以下4種：①HPLC-AFS。此法采用以磷酸鹽緩沖溶液為流動(dòng)相，硼氫化鉀為還原劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)砷元素各形態(tài)的檢測(cè)分析。此方法檢出限較高。②HPLC-AAS。此法線性范圍較窄，檢出限較高。③HPLC-ICP-AES。此方法受ICP-AES檢出能力的限制。④HPLC-ICP-MS。此法具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，是極具分析前景的分析方法，可測(cè)定As(Ⅲ)、As(Ⅴ )、DMA、MMA、AsB、AsC、TMAs+等不同形態(tài)的砷化合物[6-9]。

2 海產(chǎn)品中的多元素檢測(cè)方法的選擇及改進(jìn)

2.1 多元素檢測(cè)方法的選擇

海產(chǎn)品中的多元素檢測(cè)方法的選擇，受多占用客觀因素的制約。ICP-AES法和ICP-MS法在多元素測(cè)定領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。現(xiàn)行國(guó)家食品安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)已將ICP-AES法和ICP-MS法作為元素分析主要方法之一。ICP-MS法作為海產(chǎn)品中的多元素檢測(cè)首選方法。樣品前處理，選擇微波消解法，以硝酸、雙氧水等為主要試劑。

2.2 ICP-MS法測(cè)定海產(chǎn)品中多元素的方法優(yōu)化

方法優(yōu)化，除了考慮前處理過(guò)程等環(huán)節(jié)的影響，還應(yīng)重點(diǎn)對(duì)儀器參數(shù)適度優(yōu)化。通過(guò)儀器性能調(diào)諧及方法調(diào)諧，從射頻功率及電壓、采樣深度、載氣流量、載氣流量、補(bǔ)償氣流量、He流量、積分時(shí)間、蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速相關(guān)電壓等方面著手調(diào)節(jié)，確保檢測(cè)儀器的分辨率和靈敏度等參數(shù)達(dá)到最優(yōu)，必要時(shí)應(yīng)對(duì)特殊元素單獨(dú)檢測(cè)（如使用反應(yīng)模式等）[9-10]。

3 海產(chǎn)品中的砷形態(tài)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用分析

3.1 海產(chǎn)品中的砷形態(tài)檢測(cè)技術(shù)。

當(dāng)前砷形態(tài)分析方法主要是HPLC-AFS法和HPLC-ICP-MS法。其中，HPLC-AFS法為國(guó)標(biāo)方法，但HPLC-ICP-MS方法，具有的較好穩(wěn)定性、較高靈敏度、較寬線性范圍、較廣測(cè)定范圍等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛[6-8]。

海產(chǎn)品中砷的形態(tài)檢測(cè)分析方法中，樣品前處理是關(guān)鍵步驟之一，高效液相色譜儀性能優(yōu)劣會(huì)極大影響分離效果及組分信號(hào)強(qiáng)弱，ICP-MS條件優(yōu)化與多元素測(cè)定類似。

3.2 砷形態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用結(jié)果分析。

在對(duì)海產(chǎn)品中的砷形態(tài)檢測(cè)之中，選取合適的色譜柱，能快速分離AsB、MMA、DMA、As(III)、As(V)這5種常見(jiàn)砷形態(tài)，峰形尖銳、響應(yīng)值較高，可以達(dá)到預(yù)期的快速分離效果。另外，在海產(chǎn)品中的砷形態(tài)檢測(cè)之中，可以選取0.15 mol·L-1的硝酸溶液和20 mmol·L-1的乙酸銨溶液作為提取劑，有效提取被測(cè)海產(chǎn)品樣品中的AsB和DMA。

4 結(jié)語(yǔ)

本文指出應(yīng)重視上述分析方法在海產(chǎn)品中多元素及砷形態(tài)分析中的應(yīng)用研究及方法改進(jìn)，同時(shí)還應(yīng)重視新的分析技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)汞、鉻、錫、硒等元素形態(tài)分析方法的研究，為居民食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定或修訂提供參考，也為食品安全監(jiān)管工作提供有力的技術(shù)支撐。