液相色譜-原子熒光光譜法檢測大米中的無機砷

□ 李婷婷 劉月月 魏 濱 淄博市疾病預防控制中心

對無機砷的檢測方法主要有液相色譜—原子熒光聯用法、原子熒光法、高效液相色譜—氫化物—原子熒光聯用法。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《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》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砷的含量。本實驗在國家標準方法的基礎上，優化了光電倍增管電壓、載流液濃度等條件，并用優化后的條件對本地市售大米中的無機砷進行檢測。

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，購置于國藥集團化學試劑有限公司；硝酸（北京化學試劑研究所）；甲醇，色譜純，德國Merck；亞砷酸根溶液標準物質（GBW 08666），定值濃度ρ（AsO33—）=（1.011±0.016）μmol/g，定 值單位為中國計量科學研究院；砷酸根溶液標準物質（GBW 08667），定值濃度 ρ（A sO 43—）=（0.233±0.005）μmol/g，定值單位為中國計量科學研究院[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；進樣量：100 μL。

1.4 樣品處理

稱取約1.0 g 磨碎混勻后的大米粉（準確至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0.45 μm 有機濾膜過濾后進樣測定。同時以相同操作方法作空白試驗。

2 結果與分析

2.1 鹽酸濃度優化

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 的混合標準溶液。試驗結果表明，鹽酸濃度增大，檢測靈敏度隨之提高，當濃度為7%時，靈敏度達到最大，鹽酸濃度越大，反應越劇烈，生成氫氣增多從而出現大量泡沫。測試發現，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，鹽酸的濃度應選7%[2]。

2.2 原子熒光檢測器參數優化

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 的混合標準溶液作為待測樣品，測試原子熒光檢測器主要參數的優化條件。

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，其放大倍數由負高壓的大小決定。實驗發現，當光電倍增管負高壓較小時，熒光信號較弱，譜峰強度較低，儀器靈敏度較低；當負高壓增大時，儀器靈敏度升高，各種形態的砷化物的譜峰強度增大。當負高壓不斷增大時，熒光信號強度不穩定。實驗證明，光電倍增管負高壓為290 V 時，信噪比最大，信號強度較高，本底值也較低，因此290 V 為最佳值。

2.2.2 載氣流速優化

載氣會影響原子化效率及氬氫火焰的穩定性，信噪比的大小也因此受到影響。當載氣流速較小時，氬氣吹掃能力不足，因此被測物氫化氣吹掃速度低，譜峰強度低，信噪低；當氬氣流量不足時，反應生成的氫氣流量不穩定，導致氬氫火焰不穩定，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。實驗發現，當載氣流速為400 mL/min 時，譜峰面積最大，吹掃速度適中，氬氫火焰穩定，噪聲較小，所以400 mL/min為最佳載氣流速。

2.3 實驗線性、靈敏度及準確度

As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的標準色譜圖見圖1。配制砷酸鹽、亞砷酸鹽濃度為0、5、20、30、50、100 μg/L與200 μg/L的標準系列溶液，在上述優化條件下進行測定，其圖譜如圖1 所示。計算其標準曲線，以3 倍信號噪聲比作為方法的檢出限，結果見表1。由表中數據可以看出，實驗條件下砷酸鹽、亞砷酸鹽的線性良好，檢出限滿足實驗要求。

圖1 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）標準譜圖

表1 標準曲線方程及檢出限

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 準 溶液0.2 mL，另6 份中加入混合標準溶液1.0 mL，用0.15 mol/L 硝酸溶液定容至20.0 mL。即加標濃度分別為0.4 mg/kg 和2.0 mg/kg。按照試驗方法步驟處理后上機測定，實驗結果列于表2 中。根據測定結果計算，低濃度與高濃度的加標回收率為：As（Ⅲ）97.5%～102.0%、As（Ⅴ）95.0%～101.4%，實驗結果滿足要求。

2.4 實際樣品測定

從超市、農貿市場及糧店共采集20 份大米，用液相色譜—原子熒光光譜法在本實驗優化條件下進行檢測。按照1.4 所示方法進行處理，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準》（GB 2762—2005）中規定大米中無機砷的限量值為0.15 mg/kg，本實驗檢測的本地大米樣品中無機砷含量范圍在0.027 ～0.077 mg/kg，以三價砷為主，所測樣品均未超過限量標準。

表2 加標回收率及相對標準偏差

表3 大米中無機砷的檢測數據

3 結論

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；氫化物發生系統參數條件為：還原劑為2% KBH4+0.35%KOH，載流為7%（v/v）鹽酸，二者蠕動泵轉速均采用120 r/min；載氣流速400 mL/min，屏蔽氣流速600 mL/min。在優化條件下，在0 ～200 μg/L 范圍內，混合標準溶液的標準曲線的相關系數均優于0.999 5；檢測限As（Ⅲ）、As（Ⅴ）檢出限均為0.02 mg/kg；回收率試驗結果滿意。GB 5009.11—2014《食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》中，第二篇 食品中無機砷的測定中的第一法液相色譜—原子熒光光譜法（LC—AFS）在優化后的條件下可準確測定無機砷。