毛細管電泳—電感耦合等離子體質譜法測定藻類中3種不同形態的鉛化合物

王淑霞?趙金泉?于紅衛?李景喜?呂曉靜

[摘要] 目的 探討毛細管電泳-電感耦合等離子體質譜法測定藻類中3種不同形態的鉛化合物的效果。方法 建立了毛細管電泳（CE）與電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）聯用技術分析檢測紫菜和海帶等藻類中氯化鉛（Pb（II））、氯化三甲基鉛（TML）和氯化三乙基鉛（TEL）等三種不同形態鉛化合物的方法。結果 三種鉛化合物在最適CE-ICP-MS條件下20min內即可得到有效分離，3種鉛化合物檢出限（以鉛計）為0.025～0.092ng/L，5次平行測定中，兩種樣品中三種鉛化合物峰面積的相對標準偏差（RSD）均小于5%。利用該方法成功對藻類中鉛化合物進行了測定，加標回收率為91%～104%。結論 該方法具有高效、簡單、樣品消耗量少等優點，為海產品的質量控制提供了科學的技術支撐。

[關鍵詞]電感耦合等離子體質譜；毛細管電泳；形態分析；鉛；藻類

[中圖分類號] O658 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2017）16-18-04

The determination of three different types of lead compounds in algae by capillary electrophoresis - inductively coupled plasma mass spectrometry

WANG Shuxia1 ZHAO Jinquan2 YU Hongwei2 LI Jingxi3 LV Xiaojing2

1.Laixi Municipai Center for Disease Control， Laixi 266600， China； 2.Qingdao Municipai Center for Disease Control & Prevention， Qingdao 266033， China； 3.Marine Ecology Research Center， First Institute of Oceanography of State Oceanic Administration， Qingdao 266061，China

[Abstract] Objective To explore the determine effect of three different types of lead compounds in algae by capillary electrophoresis - inductively coupled plasma mass spectrometry. Methods The study established a method， the trace Pb（II），triethyllead-chloride（TEL） and trimethyllead-chloride（TML） in seaweeds of laver and kelp were detected by capillary electrophoresis-inductively coupled plasma mass spectrometry（CE-ICP-MS）.Results The three lead compounds can be effectively separated within 20min under the optimal ce-icp-ms condition. The lead compound detection limit （lead meter） of three kinds were 0.025-0.092ng/L. In 5 parallel measurements， the relative standard deviation （RSD） of the three lead compounds in the two samples were less than 5%. The lead compounds in algae were measured successfully by using this method， and the recovery rate was 91%-104%. Conclusion This method has the advantages of high efficiency， simple and low sample consumption， and provides scientific technical support for the quality control of seafood.

[Key words] Inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）； Capillary electrophoresis（CE）； Speciation analysis； Lead； Seaweed

鉛是一種重金屬，有毒，在所有已知毒性物質中，鉛分布廣泛，書上記載最多的是鉛。鉛對人體的毒害是積累性的，能夠在生物體內蓄積且排除緩慢，人體吸入的鉛25%沉積在肺里，部分通過水的溶解作用進入血液，是生物半衰期長且具有高毒性的重金屬環境污染物[1]。人類可以通過食物鏈攝取鉛，也能從被污染的空氣中攝取鉛，鉛過量對人體

多個系統造成損傷，具有一定致突變和致癌性，對兒童的危害更大[2-3]，目前認為有機鉛化合物的毒性大于無機鉛化合物，其毒性是無機鉛的10～100倍[4-5]。有報道[6]認為四乙基鉛和三乙基鉛對人體的毒性最強，藻類作為自養生物需從環境中吸取足夠的無機鹽，來進行同化作用，魚類對鉛有很強的富集作用 [7]。由于鉛不易代謝和降解，當藻類從海洋環境中吸收鉛，會在體內發生積累，通過食物鏈的逐級濃縮，最終將重金屬鉛傳遞進入人體。endprint

目前研究多嘗試將高效液相色譜（HPLC）、離子色譜（IC）等現代分離技術，與原子熒光光譜（AFS）或電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）等元素選擇性檢測儀器結合來測定不同化合物形態[8-12]，但多存在操作復雜、分析時間長、準確性或靈敏度低等問題[13]。而毛細管電泳（CE）有高分離效率、分析速度快、消耗樣品少等優點[14]，聯合ICP-MS元素選擇性檢測，具有元素選擇性、靈敏度高、干擾小等優點，兩者聯用為強有力的元素形態分析工具[15-17]。本實驗運用CE-ICP-MS聯用技術建立貝類海產品中重金屬鉛的形態分析方法，利用該方法測定紫菜和海帶等藻類海產品中鉛的形態[18]，以期為海產品安全食用提供科學依據，保障人類的生命健康。

1 試劑和儀器

1.1 部分試劑

氯化三甲基鉛（TML）和氯化三乙基鉛（TEL）（德國，Dr.Ehrenstorfer公司）；氯化鉛（Pb（II））（美國，Strem Chemicials公司）；EDTA（華盛化工試劑公司）、CTAB（美國，Sigma公司）；液氬（純度99.999%）；實驗用水均為MIlli-Q超純水（18.2 M?）；10mg/L Li、Co、Y、Tl和Ce的調諧溶液（Agilent公司）等。

1.2 部分儀器

電感耦合等離子體質譜（美國，ICP-MS，Agilent 7500a）；毛細管電泳儀（中國，Reeko公司，CEi-SP20）；MARS密閉微波消解儀（美國，CEM公司）；MAS-II常壓微波合成萃取儀（上海新儀微波化學科技有限公司）；實驗室pH計（上海，梅特勒-托利多儀器有限公司，FE20）；氮吹儀（北京同泰聯科技發展有限公司，TTL-DC）；Milli-Q超純水處理系統（美國，Milipore公司，18.2MΩ）；AL104 型電子天平（瑞士，Mettler-Toledo公司）等。

2 實驗方法

2.1 前處理方法

采集到的新鮮海苔、海帶和紫菜等樣品，取其可食部分洗凈，利用懸臂攪拌器勻漿，勻漿樣品放入-20℃冰箱中冷凍過夜后，采用真空干燥機冷凍干燥，并粉碎過0.2mm篩，密封保存備用。

2.1.1 總鉛的前處理測定方法 根據參考文獻[19]，按其消解程序進行微波消解，利用ICP-MS測定樣品中重金屬鉛的含量。見表1。

2.1.2 有機鉛及無機鉛的提取方法 根據參考文獻[19]，進行有機鉛及無機鉛的提取。

2.2 測定條件

等離子體氣流速：15.0L/min；輔助氣流速：1.0L/min；載氣流速：1.2L/min；采樣錐：鉑錐；采樣深度：7.6mm；霧化室溫度2.0℃；質量數As；積分時間：1.0s；ICP-MS條件：射頻功率1350W；分析測試前，用10μg/L 的 7Li，89Y，205Tl，140Ce的調諧液對ICP-MS進行調諧，使儀器達到分析測定要求。

CE條件：分離電壓：-13kV；緩沖溶液：H3BO3- 70mmol/L，Na2B4O7（pH 8.90）17.5mmol/L；泵速：100mL/min；電動進樣：進樣時間為12s；分離時間：20min。每次測試前及每兩次進樣之間，均沖洗毛細管。所有溶液進樣之前，均需用0.45μm濾膜過濾。

2.3 標準系列濃度

分別用超純水配制成濃度為15、25、50、100、200ng/mL的混合標準溶液系列，超純水作為標準空白。在優化的實驗條件下，采集空白及標準溶液系列。采用等離子體色譜軟件繪制校準曲線并計算各色譜峰的積分面積。

3 結果

3.1 緩沖液pH值的優化

當pH>9.10時，Pb（II）、TML與TEL三種不同形態鉛化合物雖能分離，但TML與TEL的分離效果較差，當pH<9.00時，其可以實現基線分離；當pH=8.90時，其分離效果、靈敏度、遷移時間均較理想；當pH<8.90時，雖其均能完全分離，但各峰遷移時間延長。隨pH值的減小，TML與TEL兩種不同形態鉛化合物遷移時間顯著延長，綜合考慮分離度和遷移時間，選擇pH=8.90為本實驗最佳pH值。見圖1。

3.2 鉛形態標準曲線及檢出限

為了獲取標準工作曲線， 在最適CE-ICP-MS條件下，測定（15，20，25，50，100和200ng/mL）的混合標準溶液，在15～200ng/mL的濃度范圍內，三種形態鉛化合物的信號強度（以峰面積記）與濃度之間的線性相關系數均優于0.911（見表2）。經計算，在連續進樣模式下，被分析物Pb（II）、TML和TEL的CE-ICP-MS儀器檢出限（3S/N）以鉛計分別為0.092，0.025和 0.026ng/mL。見圖2。

3.3 穩定性實驗

在最適CE-ICP-MS條件下，為了驗證本研究方法的重現性，相同實驗重復做5次。三種形態鉛化合物Pb（II）、TML和TEL遷移時間的RSD（相對標準偏差）小于4%，峰面積的RSD小于5%。分別對紫菜和海帶兩種樣品進行連續進樣25μg/L的鉛標準溶液，將所得的砷化合物面積積分，5次平行測得紫菜樣品中峰面積的相對標準偏差（RSD）分別為Pb（II）4%，TML5%和 TEL5%；海帶樣品中相對標準偏差（RSD）分別為Pb（II）4%、TML3%和 TEL5%。表明重現性良好。

3.4 加標回收率及樣品的提取率

紫菜和海帶兩種藻類植物的各形態鉛化合物的測定結果見表3、4，其毛細管電泳譜圖見圖3、4，并進行了加標回收率實驗。各種形態鉛化合物含量的總和與總鉛量測定基本一致。從表3 和圖3中發現兩藻類樣品中都只檢測到一種鉛化合物Pb（II），其干重濃度分別為3.003μgPb/g（干重）和2.525μgPb/g（干重）。5次測定的平均加標回收率分別為91%～93%、91%～104%，RSD<5%。endprint

從紫菜和海帶樣品的檢測結果來看，海藻中主要的鉛形態是無機鉛Pb（II），基本不含有有機鉛形態TML和 TEL，有研究表明藻類中較少存在，而藻類細胞壁上含有大量與無機鉛Pb（II）結合的官能團，可與無機鉛Pb（II）充分接觸并吸收[20]。實驗也說明藻類可能更容易積累無機鉛化合物。

4 討論

建立了CE-ICP-MS同時測定Pb（II）、TML和 TEL三種形態鉛化合物的方法，提取方法有效，在保證鉛形態不變的前提下，能夠簡單、高效地從藻類樣品中提取不同形態鉛化合物，樣品消耗量少，回收率較好。利用該分析方法，在20min內成功對市售紫菜和海帶等藻類進行了測定，回收率在91%～104%之間，RSD（n=5）<5%。根據檢測結果發現，在紫菜和海帶樣品都只檢測到無機鉛Pb（II）一種形態鉛化合物，在不計紫菜中測得的未知鉛化合物情況下，紫菜和海帶樣品中三種鉛化合物Pb（II）、TML和 TEL三的提取效率分別為61.5%和83.3%，說明該方法具有較高的準確性與可靠性。運用該方法測定藻類植物中不同形態鉛化合物，為海產品健康評估提供了一種實用的方法，為海產品的質量控制提供了科學的技術支撐。

[參考文獻]

[1] 方勇，楊文建，陳悅，等.重金屬鉛的化學形態及其食品安全[J].中國糧油學報，2013，28 （6）：123-128.

[2] 王明強.重金屬污染對食品安全的影響及其對策[J].中國調味品，2009，34（11）：32-37.

[3] 戴潔，瞿建國.鉛的電感耦合等離子體質譜分析[J].現代科學儀器，2008（5）：76-82.

[4] T.M.Florence，陳錚.痕量元素化學形態及其水溶液的毒理學[J].環境科學研究，2008，2：8-12.

[ 5] 于京華， 趙國強.二溴對甲基偶氮羧催化動力學光度法測定巖石及糧食中鐵[J]分析試驗室，2000，19（5）：50.

[6] 陳偉，周耀明，張倩倩，等.萃取技術和聯用技術在鉛的形態分析中的應用[J].常熟理工學院學報，2005，19（2）：45-51.

[7] 孔繁翔.藻類生物在重金屬礦物形成中的作用[J].地質地球化學，1993，21（1）：71-73.

[8] Kohlmeyer U，Jantzen E，Kuballa J，et al. Benefits of high resolution IC-ICP-MS for the routine analysis of inorganic and organic arsenic species in food products of marine and terrestrial origin[J].Anal Bioanal Chem，2003，377（1）：6.

[9] 王振華，何濱，史建波，等. 液相色譜-雙通道原子熒光檢測聯用法同時測定砷和硒的形態[J].色譜，2009，27（5）：711-716.

[10] Schmeisser E，Goessler W，Kienzl N，et al. Volatile analytes formed from arsenosugars： Determination by HPLC-HG-ICPMS and implications for arsenic speciation analyses[J].Anal Chem，2004，76（2）：418-423.

[11] Yeh CF，Jiang SJ.Speciation of arsenic compounds in fish and oyster tissues by capillary electrophoresis-inductively coupled plasma-mass spectrometry[J].Electrophoresis，2005，26：1615.

[12] Matos-Reyes MN，Cervera ML，Campos RC，et al. Determination of arsenite， arsenate， monomethylarsonic acid and dimethylarsinic acid in cereals by hydride generation atomic fluorescence spectrometry[J].Spectrochim Acta B Atom Spectrosc，2007，62（9）：1078.

[13] 陳發榮，鄭立，王志廣，等.毛細管電泳-電感耦合等離子體質譜測定藍點馬鮫中砷化學形態[J].光譜學與光譜分析，2014，17（2）：42-50.

[14] Timerbaev AR.Element speciation analysis by capillary electrophoresis[J].Talanta，2000，52（4）：573-606.

[15] 陳玉紅，米健秋，徐陸正，等.毛細管電泳-電感耦合等離子體質譜法聯用（CE-ICP/MS）測定八種砷的化合物[J].環境化學，2011，30（7）：1374-1377.

[16] 李金英，魯盛會，石磊，等.毛細管電泳8電感耦合等離子體質譜聯用技術及其元素形態分析的新進展[J].質譜學報，2012，33（4）：193-201

[17] 鄭進平，趙云強，楊明偉，等.毛細管電泳8電感耦合等離子體質譜法測定藻類中 3 種不同形態的砷化合物[J].色譜，2011，29（2）：111-114.

[18] Yang GD，Xu JH，Zheng JP，et a1.Speciation analysis of arsenic in Mya arenaria Linnaeus and Shrimp with capillary electrophoresis-inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Talanta，2009，78：471.

[19] 李景喜，孫承君，鄭立，等.毛細管電泳-電感耦合等離子體質譜聯用測定海藻中鉛形態化合物[J].分析化學，2016，44（11）：1659-1664.

[20] 張煥玲，李文君，李鐵，等.藻類對痕量金屬元素的吸收研究[J].海洋通報，2013，32（2）：214-220.

（收稿日期：2017-03-07）endprint