超聲輔助提取HPLC-ICP-MS同時測定乳制品中7種砷形態(tài)

丁寧，蔣小良，江禮華，周宇，王國勝，蘇淑壇，鐘月香

（1.河源出入境檢驗檢疫局，廣東河源517000；2.江門出入境檢驗檢疫局，廣東江門529000；3.惠州出入境檢驗檢疫局，廣東惠州516000）

0 引言

砷是一種廣泛分布在海水、土壤、植物、動物和人體中的元素，過量的砷不僅可引起人體食欲不振、胃痛、惡心，而且還對人體免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和造血系統(tǒng)等系統(tǒng)造成損傷[1]。砷的生物毒性不僅取決于其含量大小，而且主要由不同的形態(tài)決定，砷形態(tài)主要有：砷膽堿(AsC)、砷甜菜堿(AsB)、亞砷酸[As(Ⅲ)]、砷酸[As(Ⅴ)]、一甲基砷酸(MM A)、二甲基砷酸(DM A)和 4-氨基苯砷酸（p-ASA）等，其毒性依次為As(Ⅲ)＞As(Ⅴ)＞M AA＞DM A＞p-ASA＞AsC＞AsB[2]。為了更好保證乳制品的質(zhì)量安全，國家標準GB 2762中明確規(guī)定：乳粉中砷總量不得超過0.5 m g/kg，液態(tài)乳中砷總量不得超過0.1m g/kg[3]。

目前，砷形態(tài)分析研究主要集中在海產(chǎn)品[4-6]、水體[7]及環(huán)境等方面[8]，主要分析方法有：液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法[9]和原子熒光光譜法[10-11]等。針對國家標準中對砷總量限量要求，本文采用超聲輔助萃取的前處理方式，建立了高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時快速測定乳制品中7種砷形態(tài)的分析方法。

1 實驗

1.1 儀器和試劑

Agilent 1100高效液相色譜儀（HPLC），Agilent 7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-M S)，TB-215D電子天平，Synery M V超純水系統(tǒng)，PHS-3C酸度計，SIGM A S-18KS高速離心機，CBL C 9860A超聲波萃取儀，0.22μm微孔濾膜，Ham ilton PRP-X 100陰離子分析柱(250 mm×4 mm，10μm)。

碳酸銨、冰醋酸為分析純；乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)、甲醇為色譜純。砷膽堿、砷甜菜堿、亞砷酸、二甲基砷酸、一甲基砷酸、砷酸和4-氨基苯砷酸標準品。

50 mm ol/L(NH4)2CO3-甲醇(體積比99∶1)溶液（流動相）：取15.71 g碳酸銨，溶解于2 000 m L水中，用氨水調(diào)pH至8.5，加入20m L甲醇。

0.5 mm o l/L(NH4)2CO3-甲醇(體積比 99∶1)溶液（萃取液）：取0.1571 g碳酸銨，溶解于2 000 m L水中，用氨水調(diào)pH至8.5，加入20m L甲醇。

1.2 儀器工作條件

（1）高效液相色譜梯度洗脫程序如表1所示

表1 梯度洗脫程序

（2）質(zhì)譜工作條件

測量質(zhì)量數(shù)：75As，采集模式：時間分辨采集（TRA），積分時間：0.8 s，采集時間：1 500 s，載氣:高純氬氣，流速為1.0 m L/m in，輔助氣流速：0.2 m L/m in，碰撞氣：高純氦氣，霧化器：玻璃同心霧化器。

1.3 樣品前處理

稱取乳制品樣品20 g于燒杯中，均質(zhì)后再精密稱取樣品2.00 g（精確至0.2 mg）于帶塞的錐形瓶中，加入30 m L 0.5 mm o l/L(NH4)2CO3-甲醇(體積比99∶1)(pH 8.5)溶液，室溫條件下，超聲輔助萃取60 m in，然后加入2 m L冰醋酸，用水定容至50 m L，取上層溶液用0.22μm濾膜過濾至離心管中，在轉(zhuǎn)速為12 000 r/m in高速離心機上離心5 m in，靜置，吸取上層溶液到測試小瓶中，然后采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析其砷形態(tài)。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理的優(yōu)化

實驗選用超聲輔助萃取的前處理方法，該方法充分利用了超聲波振動的空化作用、萃取和機械攪拌作用，使樣品介質(zhì)內(nèi)各點受到的作用一致，有利于目標物從固相進入萃取溶劑中。

選擇水、水-甲醇（體積比1∶1）、水-乙酸(體積比10∶l和(NH4)2CO3-甲醇 (體積比99∶1)四種較常用的萃取溶液進行超聲輔助萃取，對比其各自的萃取效果，其實驗結果見表2

表2 不同提取液對乳制品中砷形態(tài)化合物萃取效果

由表2可見，水、水-甲醇和水-乙酸作為萃取溶液時，樣品中DM A、MM A和p-ASA回收率較低，(NH4)2CO3-甲醇作為萃取溶液時，7種砷形態(tài)回收率相對較好，均好于其它三種萃取溶液的萃取效果，所以實驗選擇的萃取溶液為0.5 mm ol/L(NH4)2CO3-甲醇。

2.2 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

對質(zhì)譜條件中載氣流速進行了優(yōu)化，為了選擇As元素的最佳載氣流速，實驗考察了載氣流速為0.70、0.80、0.85、0.90、0.95、1.0、1.1、1.2 m L/m in對應的靈敏度，實驗結果見表3。

表3 載氣流速對靈敏度的影響

由表3可見，隨著載氣流速的不斷增大，As的靈敏度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，當流量在0.95～1.1 m L/m in時靈敏度最佳，所以實驗選擇載氣流速為1.0m L/m in。

2.3 標準工作曲線和檢出限

按照1.2儀器分析方法，分別對質(zhì)量濃度為0、5、10、20、40、50μg/L的7種砷形態(tài)化合物混合標準工作溶液進行分析測定，色譜圖見圖1，以峰面積(y)與對應的質(zhì)量濃度(x)進行線性回歸，回歸方程、線性相關系數(shù)、線性范圍及檢出限見表4。

圖1 7種砷形態(tài)混合標準溶液的色譜圖

2.4 方法的回收率和精密度

選取乳制品樣品，按照1.3操作進行，分別加入5μg/L和20μg/L兩個濃度水平的標準溶液，每個水平平行6份，分別按照實驗方法進行測定，并計算方法的回收率與相對標準偏差（RSD），結果見表5。

表4 7種砷形態(tài)化合物線性參數(shù)及檢出限

表5 乳制品中加標回收率及精密度結果

由表5可見，乳制品樣品兩個梯度的加標回收率在83.1%～92.7%之間，方法的相對標準偏差（RSD）在3.2%～6.4%之間，表明該方法測試結果可靠，重復性好，精密度高。

3 結論

本研究建立了以(NH4)2CO3-甲醇(體積比99∶1)萃取溶液，超聲輔助萃取，高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（HPLC-ICP-M S）測定乳制品中7種砷形態(tài)的分析方法，該方法具有樣品前處理操作簡便、分析測試時間短、準確度高等優(yōu)點。

對樣品前處理方法進行了優(yōu)化，采用超聲輔助萃取方式，通過對四種常見的萃取溶液的實驗，選擇了(NH4)2CO3-甲醇(體積比99∶1)為最佳萃取溶液。

對質(zhì)譜條件進行了優(yōu)化，選擇了最佳的載氣流速為1.0 m L/m in。大大提高了7種形態(tài)砷的檢測靈敏度，檢出限在0.4～0.5μg/L之間，滿足了對痕量砷形態(tài)分析測試的要求。

該方法的7種砷形態(tài)在0～50μg/L的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈良好線性關系，其線性相關系數(shù)均大于0.999。兩水平加標回收率在83.1%～92.7%之間，相對標準偏差在3.2%～6.4%之間，表明該方法完全滿足乳制品中痕量砷形態(tài)分析的要求。

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