液相色譜-原子熒光光譜法檢測大米中的無機(jī)砷

李婷婷　劉月月　魏濱

摘 要：目的：優(yōu)化液相色譜-原子熒光光譜法檢測大米中無機(jī)砷的實(shí)驗條件。方法：選擇7%的鹽酸作載流液，光電倍增管高壓290 V，載氣流速400 mL/min，通過液相色譜-原子熒光光譜法（LC-AFS）對大米中的無機(jī)砷進(jìn)行測定。結(jié)果：在實(shí)驗濃度范圍內(nèi)，線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)在0.999 5～0.999 7，檢出限[As（Ⅲ）]為0.02 mg/kg和[As（Ⅴ）]為0.02 mg/kg，均有較好的線性及較高的靈敏度。滿足大米中的無機(jī)砷分析的要求。

關(guān)鍵詞：無機(jī)砷;液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀;條件優(yōu)化

對無機(jī)砷的檢測方法主要有液相色譜-原子熒光聯(lián)用法、原子熒光法、高效液相色譜-氫化物-原子熒光聯(lián)用法。液相色譜-原子熒光光譜法（LC-AFS）靈敏度高，檢出限低，是GB 5009.11-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無機(jī)砷的測定》中的推薦方法，以亞砷酸鹽[As（Ⅲ）]和砷酸鹽[As（Ⅴ）]含量的加和來計算大米中無機(jī)砷的含量。本實(shí)驗在國家標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了光電倍增管電壓、載流液濃度等條件，并用優(yōu)化后的條件對本地市售大米中的無機(jī)砷進(jìn)行檢測。

1 試驗儀器與試劑

1.1 試驗儀器

SAP-20液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀（HG-AFS）（北京吉天儀器有限公司）;陰離子交換柱：CNWsep AX HPLC Column（250 mm×4.0 mm，10 μm）。

1.2 試劑與材料

氫氧化鉀、硼氫化鉀、磷酸二氫銨、鹽酸、氨水，均為分析純，購置于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硝酸（北京化學(xué)試劑研究所）;甲醇，色譜純，德國Merck;亞砷酸根溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 08666），定值濃度ρ（AsO33-）=（1.011±0.016）?mol/g，定值單位為中國計量科學(xué)研究院;砷酸根溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 08667），定值濃度ρ（AsO43-）=（0.233±0.005）?mol/g，定值單位為中國計量科學(xué)研究院[1]。

1.3 儀器條件

1.3.1 原子熒光檢測條件

總電流（mA）：90;輔電流（mA）：45;負(fù)高壓（V）：290;原子化器高度（mm）：8;載氣流量（mL/min）：400;屏蔽氣流量（mL/min）：600;載流：7%鹽酸;還原劑：2% KBH4+0.35% KOH。

1.3.2 液相色譜條件

流動相：磷酸二氫銨（15 mmol/L）;流動相流速：1.2 mL/min;進(jìn)樣量：100 ?L。

1.4 樣品處理

稱取約1.0 g磨碎混勻后的大米粉（準(zhǔn)確至0.001 g）于50 mL塑料離心管中，加入20 mL 0.15 mol/L的硝酸溶液，放置過夜。90 ℃恒溫箱中浸提2.5 h，每0.5 h振搖1 min。提取完全后，取出冷卻至室溫，8 000 r/min離心15 min，取上清液，經(jīng)0.45 ?m有機(jī)濾膜過濾后進(jìn)樣測定。同時以相同操作方法作空白試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽酸濃度優(yōu)化

還原劑采用2% KBH4+0.35% KOH溶液，配置2%、7%、和10%的鹽酸，測試確定鹽酸的最佳濃度。檢測樣品均采用ρ（As3+）=1.00 mg/L、ρ（As5+）=1.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。試驗結(jié)果表明，鹽酸濃度增大，檢測靈敏度隨之提高，當(dāng)濃度為7%時，靈敏度達(dá)到最大，鹽酸濃度越大，反應(yīng)越劇烈，生成氫氣增多從而出現(xiàn)大量泡沫。測試發(fā)現(xiàn)，鹽酸濃度大于7%后待測成分的檢測靈敏度開始下降，相對偏差較大。即在還原劑采用2% KBH4+0.35% KOH溶液的條件下，鹽酸濃度為7%時檢測靈敏度最大，鹽酸濃度過高或過低時靈敏度均會減小，因此，在采用2% KBH4+0.35% KOH溶液為還原劑的條件下，鹽酸的濃度應(yīng)選7%[2]。

2.2 原子熒光檢測器參數(shù)優(yōu)化

在原子熒光檢測器中，檢測靈敏度會受到空心陰極燈電流、光電倍增管電壓、載氣及屏蔽氣流量的影響，采用ρ（As3+）=1.00 mg/L、ρ（As5+）=

1.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液作為待測樣品，測試原子熒光檢測器主要參數(shù)的優(yōu)化條件。

2.2.1 光電倍增管高壓

光電倍增管可放大檢測到的熒光信號，其放大倍數(shù)由負(fù)高壓的大小決定。實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光電倍增管負(fù)高壓較小時，熒光信號較弱，譜峰強(qiáng)度較低，儀器靈敏度較低;當(dāng)負(fù)高壓增大時，儀器靈敏度升高，各種形態(tài)的砷化物的譜峰強(qiáng)度增大。當(dāng)負(fù)高壓不斷增大時，熒光信號強(qiáng)度不穩(wěn)定。實(shí)驗證明，光電倍增管負(fù)高壓為290 V時，信噪比最大，信號強(qiáng)度較高，本底值也較低，因此290 V為最佳值。

2.2.2 載氣流速優(yōu)化

載氣會影響原子化效率及氬氫火焰的穩(wěn)定性，信噪比的大小也因此受到影響。當(dāng)載氣流速較小時，氬氣吹掃能力不足，因此被測物氫化氣吹掃速度低，譜峰強(qiáng)度低，信噪低;當(dāng)氬氣流量不足時，反應(yīng)生成的氫氣流量不穩(wěn)定，導(dǎo)致氬氫火焰不穩(wěn)定，信噪比較低。隨著載氣流量的增大，吹掃速度過快，待測元素氫化物原子化不完全就被排出，譜峰面積開始減小，載氣流速越快，峰面積越小。實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)載氣流速為400 mL/min時，譜峰面積最大，吹掃速度適中，氬氫火焰穩(wěn)定，噪聲較小，所以400 mL/min為最佳載氣流速。

2.3 實(shí)驗線性、靈敏度及準(zhǔn)確度

As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的標(biāo)準(zhǔn)色譜圖見圖1。配制砷酸鹽、亞砷酸鹽濃度為

0、5、20、30、50、100 ?g/L與200 ?g/L的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，在上述優(yōu)化條件下進(jìn)行測定，其圖譜如圖1所示。計算其標(biāo)準(zhǔn)曲線，以3倍信號噪聲比作為方法的檢出限，結(jié)果見表1。由表中數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗條件下砷酸鹽、亞砷酸鹽的線性良好，檢出限滿足實(shí)驗要求。

稱取12份1 g粉碎后的大米粉，向其中6份加入ρ（As3+）=1.00 mg/L、ρ（As5+）=1.00 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.2 mL，另6份中加入混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL，用0.15 mol/L硝酸溶液定容至20.0 mL。即加標(biāo)濃度分別為0.4 mg/kg和2.0 mg/kg。按照試驗方法步驟處理后上機(jī)測定，實(shí)驗結(jié)果列于表2中。根據(jù)測定結(jié)果計算，低濃度與高濃度的加標(biāo)回收率為：As（Ⅲ）97.5%～102.0%、As（Ⅴ）95.0%～101.4%，實(shí)驗結(jié)果滿足要求。

2.4 實(shí)際樣品測定

從超市、農(nóng)貿(mào)市場及糧店共采集20份大米，用液相色譜-原子熒光光譜法在本實(shí)驗優(yōu)化條件下進(jìn)行檢測。按照1.4所示方法進(jìn)行處理，20份樣品均未檢出As（Ⅴ）;As（Ⅲ）的檢出濃度范圍為0.027～0.077 mg/kg，檢出率為75%。我國《食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762-2005）中規(guī)定大米中無機(jī)砷的限量值為0.15 mg/kg，本實(shí)驗檢測的本地大米樣品中無機(jī)砷含量范圍在0.027～0.077 mg/kg，以三價砷為主，所測樣品均未超過限量標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本次試驗中，高效液相色譜的流動相采用磷酸二氫銨（15 mmol/L），流速為1.2 mL/min;氫化物發(fā)生系統(tǒng)參數(shù)條件為：還原劑為2% KBH4+0.35% KOH，載流為7%（v/v）鹽酸，二者蠕動泵轉(zhuǎn)速均采用120 r/min;載氣流速400 mL/min，屏蔽氣流速

600 mL/min。在優(yōu)化條件下，在0～200 ?g/L范圍內(nèi)，混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均優(yōu)于0.999 5;檢測限As（Ⅲ）、As（Ⅴ）檢出限均為0.02 mg/kg;回收率試驗結(jié)果滿意。GB 5009.11-2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無機(jī)砷的測定》中，第二篇 食品中無機(jī)砷的測定中的第一法液相色譜-原子熒光光譜法（LC-AFS）在優(yōu)化后的條件下可準(zhǔn)確測定無機(jī)砷。

參考文獻(xiàn)

[1]譚洪濤，周鴻，李娟.江西省大米中砷形態(tài)的監(jiān)測分析[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志.2016，26（5）：722-726.

[2]崔健，高效液相色譜-原子熒光光譜儀若干關(guān)鍵技術(shù)的研究及其在砷形態(tài)分析中的應(yīng)用[D].天津：天津大學(xué)，2013.