甲苯萃取-GFAAS法測定高鹽食品中微量砷

秦樊鑫，姜　鑫，黃先飛，吳　迪，龐文品，呂亞超

（貴州師范大學(xué) 貴州省山地環(huán)境重點實驗室，貴州 貴陽 550001）

甲苯萃取-GFAAS法測定高鹽食品中微量砷

秦樊鑫，姜鑫，黃先飛，吳迪，龐文品，呂亞超

（貴州師范大學(xué) 貴州省山地環(huán)境重點實驗室，貴州 貴陽 550001）

建立甲苯萃取-石墨爐原子吸收測定高鹽食品中砷的方法。用微波消解樣品，甲苯萃取分離砷，硝酸鎳作基體改進(jìn)劑，鈀涂層石墨爐原子吸收法測定高鹽食品中微量砷。結(jié)果表明：用甲苯萃取砷提高了回收率，很好地消除基體干擾；用硝酸鎳作基體改進(jìn)劑，提高砷的灰化溫度和靈敏度，方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤1.12%（n=6）；回收率達(dá)到97.5%～104.5%；檢出限為0.038mg/kg。該法靈敏、準(zhǔn)確、可靠，可用于高鹽食品中微量砷的測定。

甲苯；石墨爐原子吸收；高鹽食品；砷；基體改進(jìn)劑

0　引　言

砷是一種具有蓄積性的有害元素，是國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中的重要監(jiān)測指標(biāo)。食品中砷及其化合物的毒性由有機(jī)物經(jīng)五價砷到亞砷酸鹽逐漸增強(qiáng)，尤其三氧化二砷毒性最大，對人的心肌和呼吸、神經(jīng)、生殖、造血、免疫系統(tǒng)都有不同程度的損傷作用[1-2]。食品中砷的污染來源于豆制品、食鹽、添加劑、水以及包裝容器，加工過程中也易受到污染[3]。國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品中砷≤0.5mg/kg[4]，在GB/T 5009.11——2003[5]《食品中總砷及無機(jī)砷的測定》中，銀鹽法操作繁瑣，對檢測人員的技術(shù)要求高，不容易掌握；氫化物-原子熒光法要求樣品消化液中不能含有硝酸等氮氧化物，否則對測定有嚴(yán)重干擾。

目前食品中砷的測定方法主要有ICP-MS法[6]和原子熒光法[7]，而利用石墨爐原子吸收法對食品中砷進(jìn)行測定鮮有報道，Hirayama等[8]和Okubo等[9]均采用添加鎳濕法消解石墨爐原子吸收法測定食品中砷，取得了較好的結(jié)果。Chen等[10]利用鈀作基體改劑直接石墨爐原子吸收法測定食用油中砷，結(jié)果令人滿意。最近，Zhuravlev等[11]利用鈀-鎂作基體改進(jìn)劑石墨爐原子吸收法測定了油類樣品中微量砷，使砷的檢出限達(dá)到0.004 mg/kg。國內(nèi)的李秀麗和楊雪嬌等[12-13]均采用微波消解石墨爐原子吸收法測定食品中微量砷，也取得了較好的結(jié)果。

直接用石墨爐原子吸收法測定食品中砷伴隨著如下問題：基體干擾嚴(yán)重、砷的灰化溫度比較低等。現(xiàn)有文獻(xiàn)報道樣品對象多為油類或低鹽食品，但針對含鹽量高的食品中砷的測定尚未見報道。本文采用微波消解樣品，碘化鉀還原，甲苯萃取[14]，硝酸鎳作基體改進(jìn)劑，鈀涂層石墨管相結(jié)合的方法測定高鹽食品中砷。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

1.1.1主要儀器

AAnalyst 800型原子吸收分光光度計 (美國PerkinElemer公司)；YY3平臺石墨管；鈀涂層石墨管（自制）；AS 800自動進(jìn)樣器；KY-PE砷元素?zé)簦籑ARS 6型微波消解系統(tǒng)（美國CEM公司）。

1.1.2工作條件

波長：193.7nm；燈電流：18mA；狹縫寬度：0.7nm；載氣：Ar；測量模式：峰面積；背景扣除：Zeeman；干燥溫度：90～120℃，斜坡升溫10 s，保持30 s；灰化溫度：1 200℃，斜坡升溫10 s，保持30 s；原子化溫度：2 200℃，斜坡升溫0s，保持5s；清潔溫度：2600℃，斜坡升溫2s，保持5s；載氣流量：250mL/min。

1.1.3試劑

As標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液1000mg/L（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）；As標(biāo)準(zhǔn)溶液100 μg/L，由As儲備液逐級稀釋制得（臨用時現(xiàn)配）；甲苯的鹽酸飽和溶液：100mL甲苯與10mL 30%（V/V）鹽酸混合，搖勻；0.1%（W/V）Ni-HNO3溶液：0.1g Ni溶于1%（V/V）HNO3，定容至100mL容量瓶中；40%（W/V）KI溶液：4g KI溶于10 mL去離子水；硝酸（優(yōu)級純）；95%（V/V）乙醇（分析純）；硝酸鈀（分析純）；實驗用水為二次去離子水。所用玻璃儀器均用10%（V/V）硝酸浸泡24h以上。茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07605）：從國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心購買。

1.2鈀涂層石墨管的制備

將YY3橫向加熱平臺石墨管垂直放在飽和硝酸鈀[Pd（NO3）2]溶液中浸泡，并置于保干器中減壓2h，取出涼干，放入烘箱中于120℃下加熱2 h，再裝入石墨爐中按升溫程序加熱兩次，處理完畢后，重復(fù)涂層一次。

1.3實驗方法

從超市購得咸蛋、咸菜、臘肉和醬油4種樣品，經(jīng)搗碎機(jī)粉碎均勻后儲存于玻璃瓶中，備用。稱取均勻樣品0.5 g于微波消解罐中，加5 mL硝酸和1 mL雙氧水，蓋好罐內(nèi)蓋，將微波消解罐置于微波消解系統(tǒng)中消解10 min，取出消解罐，用水冷卻15 min，開蓋，經(jīng)趕酸器趕酸后，將消解液轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶，加水定容至刻度，混勻，備用，同時做空白實驗。

甲苯萃取：量取消解液10mL于分液漏斗中，加入12mL鹽酸和2mL 40%KI溶液，混勻，靜置60min后，加入 5 mL甲苯的鹽酸飽和溶液，搖晃3 min，形成乳狀液，再向其中加入1mL乙醇將其溶解。將甲苯層移至10mL試管中，加入1.5mL 0.1%（W/V）Ni-HNO3溶液，1 min后取出適量Ni-HNO3層做石墨爐原子吸收法分析。

將儀器調(diào)至最佳狀態(tài)，對標(biāo)準(zhǔn)及樣品進(jìn)行編程，自動配制0，5，10，20，30，40ng/mL標(biāo)準(zhǔn)系列，由自動進(jìn)樣器進(jìn)樣 20 μL標(biāo)準(zhǔn)溶液（或樣品溶液），繪制A-C校準(zhǔn)曲線，根據(jù)樣品溶液吸光度從校準(zhǔn)曲線上求得樣品的濃度。

2　結(jié)果與討論

2.1消解方法的選擇

傳統(tǒng)方法采用濕法或干法消解樣品，濕法所用試劑耗量大，污染環(huán)境；干法容易造成灰化損失。本文選擇的微波消解法，克服了濕法試劑耗量大，污染環(huán)境的缺點；同時又避免使用高氯酸，解決了高氯酸的殘留對石墨管的破壞作用；與干法相比，又減少了砷的損失。

2.2灰化溫度和原子化溫度的選擇

在選定實驗條件下，選用20ng/mL砷，由自動進(jìn)樣器進(jìn)樣20 μL溶液測量吸收峰面積，并繪制A-T關(guān)系曲線（見圖1、圖2）。由圖可知灰化溫度、原子化溫度分別選1200℃、2200℃為最佳測試條件。

2.3石墨管的選擇

普通石墨管，平臺石墨管，鈀涂層石墨管用于測定砷均有研究取得過成功。本文對這3種石墨管進(jìn)行了對比實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，普通石墨管灰化溫度僅為400℃左右，無法對食品樣品進(jìn)行直接測定，只有加入基體改進(jìn)劑才能使灰化溫度提高到900℃左右；平臺石墨管加鎳基體可提高灰化溫度到1200℃；鈀涂層石墨管加鎳基體不僅提高了砷的灰化溫度，同時提高了靈敏度。

圖1　灰化溫度曲線

圖2　原子化溫度曲線

2.4基體改進(jìn)劑的選擇

用硝酸鎂、硝酸鎳、硝酸鈀和抗壞血酸作基體改進(jìn)劑均有報道[15]，但多用于環(huán)境樣品或水質(zhì)分析。本實驗選擇硝酸鎂、硝酸鎳和抗壞血酸基體改進(jìn)劑對測定高鹽食品中砷進(jìn)行了對比實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硝酸鎳作基體改進(jìn)劑時，樣品的吸收峰形比硝酸鎂好，抗壞血酸與硝酸鎳效果相差不大，但硝酸鎳穩(wěn)定性更強(qiáng)。與硝酸鈀相比，雖然文獻(xiàn)顯示已取得較好的效果，但硝酸鎳更易于獲得，且價格便宜，故選擇硝酸鎳作基體改進(jìn)劑。

2.5共存離子干擾實驗

根據(jù)文獻(xiàn)[16]報道，對As有明顯干擾的陽離子Al、Cu、Fe、K、Na、Ca、Mg等進(jìn)行了干擾實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在平臺石墨管中1 μg Al，2 μg Cu、Fe，10 μg K、Na，1μg Ca、Mg均不干擾砷的測定。

2.6酸介質(zhì)的影響

在選定條件下，采用20ng/mL砷添加常見的4種酸介質(zhì)進(jìn)行比較，如圖3所示。硫酸干擾最嚴(yán)重，0.1%（V/V）的硫酸就會引起砷信號嚴(yán)重降低；高氯酸次之，干擾濃度為0.2%（V/V）；鹽酸干擾濃度達(dá)到1%（V/V）；而硝酸對砷的測定有一定的增敏效應(yīng)，出于對石墨管的保護(hù)，硝酸濃度不宜過高，因此選0.1%（V/V）硝酸作為介質(zhì)。

圖3　酸介質(zhì)的影響

2.7方法的線性范圍、檢出限和精密度

在選定的最佳實驗條件下，校準(zhǔn)曲線回歸方程A=0.007 75ρ+0.003 6（ρ的單位為ng/mL）；相關(guān)系數(shù)為0.9993；砷在0.0～40.0ng/mL的范圍內(nèi)呈線性關(guān)系；檢出限為0.76ng/mL，折算成樣品中砷的檢出限為0.038mg/kg；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤1.12%。

2.8樣品分析

將建立的甲苯萃取-石墨爐原子吸收光譜法用于測定咸蛋、咸菜、臘肉、醬油和茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07605）中砷含量，結(jié)果見表1。

為檢驗所建方法的準(zhǔn)確性，在4種實際樣品和茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中分別加入一定量的砷標(biāo)準(zhǔn)液，每個加標(biāo)組同時處理6份平行樣品，經(jīng)微波消解-甲苯萃取后，測試結(jié)果表明：實際樣品回收率為97.5%～104.5%，茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率為97.5%，可見該法準(zhǔn)確、可靠。

將本法結(jié)果與文獻(xiàn)報道的結(jié)果進(jìn)行比較（見表2）發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)報道方法的分析對象多為低鹽甚至不含鹽的食品，本法分析對象為含鹽量高的復(fù)雜食品；基體改進(jìn)劑均為鈀或鎳，灰化溫度均在1100～1300℃，與所列舉的方法相比差異不大。但比較這5種方法的檢出限和穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)[11]檢出限最低，但穩(wěn)定性偏弱；文獻(xiàn)[13]穩(wěn)定性最好，但檢出限高于國家食品限量標(biāo)準(zhǔn)；而本法檢出限和穩(wěn)定性均得到了很好的保證，同時又能有效消除樣品基體帶來的背景干擾。

表1　實際樣品砷含量和回收率（n=6）1）

表2　本文方法與文獻(xiàn)方法的比較

3　結(jié)束語

基于高鹽食品（如咸蛋、咸菜、臘肉、醬油等）中微量砷的測定，采用微波消解樣品，既保證了消解效果，又避免了使用高氯酸，并防止了微量砷的揮發(fā)。利用甲苯萃取消解溶液，實現(xiàn)了微量砷與鹽類等復(fù)雜基體的有效分離，并成功應(yīng)用石墨爐原子吸收法測定高鹽食品中微量砷含量。結(jié)果表明，該法靈敏、準(zhǔn)確可靠、簡便、樣品消耗量少、消除基體干擾效果好，為高鹽食品的質(zhì)量控制和污染防治提供了可靠的技術(shù)支撐，豐富了微量砷的測試手段。

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（編輯：徐柳）

Determination of trace arsenic in the salty food by GFAAS after toluene extraction

QIN Fanxin，JIANG Xin，HUANG Xianfei，WU Di，PANG Wenpin，L譈Yachao
（Guizhou Provincial Key Laboratory for Mountainous Environment，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，China）

A method for determination of arsenic in salty food samples by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry（GFAAS） after toluene extraction is established.The samples are digested with a microwave system.Arsenic is extracted and separated from these samples with toluene.The Pd-coated GFAAS determins the contents of arsenic in samples with Ni（NO3）2asamatrix modifier.The results show that the recovery of arsenic has been improved after toluene extraction，the charring temperature enhanced，and the interference of matrix eliminated. The relative standard deviation of this method is equal or less than 1.12%（n=6）.Recoveries ranging from 97.5%to 104.5%are obtained in the spiked samples.The detection limit is 0.038 mg/kg. The proposed method is sensitive，accurate and credible，which can be used to measure trace arsenic in salty food.

toluene；GFAAS；salty food；arsenic；matrix addition

A

1674-5124（2016）03-0041-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.03.010

2015-07-30；

2015-09-29

國家自然科學(xué)基金項目（21467005）貴州省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目（黔科合NY字[2010]3071號）

秦樊鑫（1978-），男，貴州印江縣人，副教授，碩士，主要從事重金屬污染與檢測研究。