LC-AFS測(cè)定大米中的砷形態(tài)

□ 趙四標(biāo) 張加穩(wěn) 昆明市食品藥品檢驗(yàn)所

1 前言

砷及化合物被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[1]。無(wú)機(jī)砷的毒性大于有機(jī)砷，其中As（Ⅲ）和As（Ⅴ），被劃定為一級(jí)致癌物[2]。水稻品種、耕作方式、土壤質(zhì)地等因素都會(huì)影響水稻對(duì)砷的富集，大米中主要包含As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA[3]。因此，必須加強(qiáng)對(duì)大米中As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)。

砷的測(cè)定方法有高效液相色譜和原子熒光光譜聯(lián)用法（LC-AFS）、液相色譜和電感耦合等離子質(zhì)譜（HPLC-ICP/MS）法、毛細(xì)血管電泳和電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用（CEICP/MS）法等[4-5]。相比其他方法，LC-AFS分析方法具有靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、成本低廉及測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)。

本文采用LC-AFS方法測(cè)定大米中的砷形態(tài)，同時(shí)對(duì)提取方法、流動(dòng)相、色譜條件、酸度與還原劑濃度等條件進(jìn)行優(yōu)化。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

AFS-9531原子熒光光譜儀（北京海光，帶液相模塊）；電子天平(梅特勒-托利多)；控溫電熱板(BHW-09A45)；干燥箱；高速粉碎機(jī)；賽多利斯超純水機(jī)。所用器皿先5%硝酸溶液浸泡24 h，再超純水洗凈。大米粉中形態(tài)砷質(zhì)控樣品（T07314QC）；亞砷酸鹽As（Ⅲ）、砷酸鹽As（Ⅴ）、一甲基砷MMA與二甲基砷DMA，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；硝酸（GR，川東化工）；硼氫化鉀（AR）；氫氧化鈉（AR）；大米試樣；超純水（18.2 MΩ）。

2.2 樣品前處理

稱取100 g大米試樣，粉碎，放入蒸發(fā)皿中，在85 ℃下，干燥3 h，冷卻混勻。稱取干燥后大米樣品1.0 g（準(zhǔn)確至0.000 1 g），至于50 mL塑料離心管中，滴加濃度為0.15 mol/L的硝酸20 mL。置于搖床，以80 ℃、400 r/min的速度振搖2.5 h。待振搖提取結(jié)束，靜置過(guò)夜，離心提取上層清液，0.45 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾，待測(cè)，同一方法處理質(zhì)控樣、試劑空白。

2.3 儀器工作條件

原子熒光：原子化器高度：8 mm；砷空心陰極燈，負(fù)高壓：300 V；燈電流：60 mA；加熱溫度：200 ℃；載氣：300 mL/min；屏蔽氣：90 mL/min；時(shí)間定性，峰面積定量。

液相色譜：色譜柱Hamilton PRPX100（250 mm×4.1 mm）； 流動(dòng)相：5 mmol/L磷酸氫二鈉和45 mmol/L磷酸二氫鉀；進(jìn)樣體積：100 μL；流速：1 mL/min；柱溫為30 ℃；等度洗脫。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

配制0、10、20、40、80μg/L與100 μg/L系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線見表1，四種形態(tài)砷的的標(biāo)準(zhǔn)疊加譜圖見圖1。

3 結(jié)果與分析

3.1 測(cè)定條件的優(yōu)化

3.1.1 測(cè)試條件

通過(guò)探究表明，四種砷形態(tài)在載氣90 mL/min，屏蔽氣300 mL/min、主電流為60 mA，輔電流為30 mA，負(fù)高壓為300 V時(shí)，靈敏度最佳、信號(hào)最穩(wěn)定、信噪比最佳。采用5%的鹽酸溶液為載流，2%硼氫化鉀和0.1%氫氧化鈉組成的混合溶液作為還原劑。硼氫化鉀的強(qiáng)還原性，易水解，未接觸樣品已部分反應(yīng)，加入0.1%氫氧化鈉可以降低硼氫化鉀的水解。

表1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及相關(guān)系數(shù)

圖1 形態(tài)砷標(biāo)準(zhǔn)疊加的譜圖

3.1.2 流動(dòng)相的選擇

流動(dòng)相經(jīng)水系濾膜抽濾處理，超聲脫氣30 min，降低氣泡進(jìn)入色譜柱，干擾色譜柱的分離，引起基線漂移、峰型變化，最終導(dǎo)致檢測(cè)偏差。同時(shí)對(duì)比磷酸二氫鈉-磷酸二氫銨和磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀兩種不同的流動(dòng)相，最終選擇濃度約5 mmol/L磷酸氫二鈉和45 mmol/L磷酸二氫鉀的混合溶液，pH約5.92（不需調(diào)節(jié)pH）作為流動(dòng)相，等度洗脫。

3.1.3 樣品酸度的選擇

本實(shí)驗(yàn)選用PRP-X100陰離子交換柱，該色譜柱pH在1～13，具有較寬的pH范圍，且具有良好的分離效果。用0.15 mol/L的硝酸提取樣品，待測(cè)試樣的pH在2左右，屬于強(qiáng)酸性，在色譜柱的使用范圍，100 μL的微量進(jìn)樣對(duì)流速為1.0 mL/min的流動(dòng)相來(lái)說(shuō)，不會(huì)引起流動(dòng)相pH的大范圍變化、波動(dòng)，不會(huì)造成峰型、出峰時(shí)間的變化。結(jié)果表明，提取液直接上機(jī)，出峰時(shí)間穩(wěn)定、峰型較好、分離度高、信號(hào)強(qiáng)度良好，符合實(shí)驗(yàn)要求。

3.2 樣品的測(cè)定

樣品色譜圖如如圖2。大米試樣中，As（Ⅲ）、DMA、As（Ⅴ）的含量分別為0.082 7、0.007 8、0.001 2 mg/kg，MMA的含量極少，未達(dá)到儀器方法檢出限，沒(méi)有計(jì)入總量，無(wú)機(jī)砷之和為0.084 9 mg/kg，參照GB 2762-2017中無(wú)機(jī)砷的限量值為0.2 mg/kg，待測(cè)樣小于限量值，屬合格大米。

圖2 待測(cè)樣品中形態(tài)砷含量的譜圖

3.3 準(zhǔn)確度

砷形態(tài)質(zhì)控樣中As（Ⅲ）、DMA的測(cè)定平均值分別為0.135 1、0.020 35 mg/kg，合計(jì)0.155 4 mg/kg，無(wú)機(jī)砷標(biāo)物范圍：0.111～0.266 mg/kg，說(shuō)明該測(cè)試方法得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度很高。

3.4 加標(biāo)回收率

向樣品中添加As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA與DMA 2.00、10.00、40.00 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，以測(cè)定方法的加標(biāo)回收率，各組分加標(biāo)回收率在80%～100%，不同濃度形態(tài)砷的回收率較好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用以0.15 mol/L的硝酸90℃熱浸提取大米試樣中的砷，對(duì)LCAFS中的流動(dòng)相、色譜條件、酸度等件進(jìn)行優(yōu)化，四種砷形態(tài)在7 min內(nèi)均得到分離、測(cè)定。結(jié)果表明：As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA與DMA的檢出限分別為0.006 0、0.021、0.009 0、0.010 mg/kg，加標(biāo)回收率80%～100%，線性范圍0～100 μg/L，各形態(tài)砷標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于0.999 5。該方法操作簡(jiǎn)單、形態(tài)砷的提取效率高、數(shù)據(jù)穩(wěn)定且準(zhǔn)確度高，可應(yīng)用于大米中形態(tài)砷的分析研究。