液相色譜-原子熒光光譜法（LC-AFS）法測(cè)定大米中的無機(jī)砷

林偉進(jìn)

（深圳信測(cè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司，廣東深圳 518000）

砷及其化合物已被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為人類I級(jí)致癌物[1]。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，砷及其化合物如含砷農(nóng)藥得到廣泛的使用，砷污染問題已受到人們的廣泛關(guān)注[2]。水稻由于其組織特異性，較其他作物因生長在厭氧的環(huán)境中，而更容易吸收環(huán)境中的砷，其籽粒稻米對(duì)砷的積累則可通過食物鏈對(duì)人體健康構(gòu)成嚴(yán)重危害，慢性砷中毒可引起皮膚病變、神經(jīng)、消化和心血管系統(tǒng)障礙等。砷的主要形態(tài)有砷酸鹽[As(Ⅴ)]、亞砷酸根[As(Ⅲ)]、一甲基砷化合物（MMA）、二甲基砷化合物（DMA）、三甲基砷的氧化物（TMAO）、砷甜菜堿（AsB）、砷膽堿（AsC）和砷糖（AsS）等。其中無機(jī)砷（主要是As(Ⅴ)和As(Ⅲ)）對(duì)人體的毒性遠(yuǎn)大于有機(jī)砷[3]。現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.11—2014第二篇規(guī)定了稻米中無機(jī)砷（亞砷酸根[As(Ⅲ)]和砷酸鹽[As(Ⅴ)]之和）含量測(cè)定的液相色譜-原子熒光光譜（LC-AFS）法[4]。郭建軍等根據(jù)工作需要，建立了快速的無機(jī)砷測(cè)定方法[5]。本文在已有工作的基礎(chǔ)上，對(duì)大米中無機(jī)砷進(jìn)行提取分析，并對(duì)過程進(jìn)行討論分析。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀（LC-AFS 8520），北京海光儀器有限公司；萬分之一電子天平（FA2204N）；恒溫干燥箱（DHG-9146A）；高速冷凍離心機(jī)，轉(zhuǎn)速≥8 000 r/min；pH計(jì)，精度為0.01；超聲波清洗器（JP-0705）；HAMILTON PRP-X100色譜柱（250 mm×4.1 mm，10 μm）。

1.2 材料與試劑

亞砷酸根標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08666），（1.011±1.500 ）μmol/g，中國計(jì)量科學(xué)研究院；砷酸根標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW08667），（0.233±1.900） μmol/g，中國計(jì)量科學(xué)研究院；硝酸（HNO3，優(yōu)級(jí)純）；鹽酸（HCl，優(yōu)級(jí)純）；氫氧化鉀（KOH，優(yōu)級(jí)純）；硼氫化鉀（KBH4，分析純）；十二水合磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O，分析純）；磷酸二氫鉀（KH2PO4，分析純）；磷酸二氫銨（NH4H2PO4，分析純）；氨水（NH3·H2O，優(yōu)級(jí)純）；實(shí)驗(yàn)用水為GB/T 6682—2008規(guī)定的一級(jí)水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 儀器分析條件

色譜柱，HAMILTON PRP-X100（250 mm×4.1 mm，10 μm）；載流：20%鹽酸溶液；還原劑：5 g/L氫氧化鉀+30 g/L硼氫化鉀溶液；洗脫方式：等度洗脫。流動(dòng)相流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣體積：100 μL。負(fù)高壓：300 V；砷燈主電流：60 mA，輔電流：30 mA；載氣流速：300 mL/min；屏蔽氣流速：900 mL/min；原子化器高度：8 mm。

1.3.2 流動(dòng)相配制

（1）標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)相：磷酸二氫銨溶液（15 mol/L）：稱取1.7 g磷酸二氫銨，溶于1 000 mL水中，以氨水調(diào)節(jié)pH至6.0，經(jīng)0.45 μm水系濾膜過濾后，于超聲水浴中超聲脫氣30 min，備用。

（2）混合流動(dòng)相：十二水合磷酸氫二鈉（5 mmol/L）和磷酸二氫鉀（45 mmol/L）：稱取0.895 4 g磷酸氫二鈉、3.026 g磷酸二氫鉀，溶于500 mL水中，經(jīng)0.45 μm水系濾膜過濾后，于超聲水浴中超聲脫氣30 min，備用。

1.3.3 樣品制備

將大米經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎，稱取約1.0 g大米試樣（精確至0.000 1 g）于50 mL塑料離心管中，加入20 mL的0.15 mol/L硝酸溶液，放置過夜。次日，于90 恒溫干燥箱中熱浸提2.5 h，每隔0.5 h振搖1 min。提取完畢后，取出冷卻至室溫，于8 000 r/min離心15 min，取上層清液，經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后上液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀測(cè)定，按同一操作方法做空白試驗(yàn)。

1.3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

吸取適量亞砷酸根和砷酸根標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，制備成1 000 ng/mL的As(Ⅲ)、As(Ⅴ)混合標(biāo)準(zhǔn)使用液。再由混合標(biāo)準(zhǔn)使用液配制成濃度為0.0 ng/mL、5.0 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL、30 ng/mL、50 ng/mL、100 ng/mL的As(Ⅲ)、As(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)系列。

1.3.5 測(cè)定

按照要求設(shè)置儀器參數(shù)，吸取標(biāo)準(zhǔn)系列溶液100 μL注入液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀進(jìn)行分析，以保留時(shí)間定性，以標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中目標(biāo)化合物的濃度為橫坐標(biāo)，色譜峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸取試樣溶液100 μL注入液相色譜-原子熒光聯(lián)用儀進(jìn)行分析，得到色譜圖，以保留時(shí)間定性。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到試樣溶液中As(Ⅲ)與As(Ⅴ)含量，兩者含量的加和為總無機(jī)砷含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 流動(dòng)相的選擇

相同儀器條件下，兩種流動(dòng)相對(duì)As(Ⅲ)、As(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液分離的色譜圖見圖1、圖2。由譜圖可知，兩種流動(dòng)相都可以實(shí)現(xiàn)無機(jī)砷的分離，主要區(qū)別在分離時(shí)間上。標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)相的分離時(shí)間為18 min，而混合流動(dòng)相的分離時(shí)間為8 min。另外，在配制過程中，標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)相配制完成后需要調(diào)節(jié)pH至6.0。而混合流動(dòng)相配制后的pH約為5.9，無需調(diào)節(jié)pH。相比之下，使用混合流動(dòng)相在實(shí)際工作中操作更簡便，更節(jié)省檢測(cè)時(shí)間。

圖2 混合流動(dòng)相As(Ⅲ）、As(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)系列色譜圖

2.2 線性實(shí)驗(yàn)

使用混合流動(dòng)相分析As(Ⅲ)、As(Ⅴ)系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，線性試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可知，在5.0～100 μg/L，線性方程的相關(guān)系數(shù)良好，均大于0.999。

表1 線性試驗(yàn)結(jié)果（單位： g/L）

2.3 精密度實(shí)驗(yàn)

在重復(fù)性條件下，使用混合流動(dòng)相分析不同濃度的As（Ⅲ）、As（Ⅴ）標(biāo)準(zhǔn)溶液，結(jié)果見表2。由表2可知，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值與算術(shù)平均值的比值均不超過5%，精密度結(jié)果良好。

表2 重復(fù)性條件下獲得的測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值與算術(shù)平均值的比值（n=3）

2.4 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

在大米樣品中添加不同濃度水平的無機(jī)砷標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用混合流動(dòng)相進(jìn)行分析，結(jié)果見表3，大米樣品加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果良好。

表3 大米樣品中添加回收試驗(yàn)結(jié)果（n=3）

3 結(jié)論

按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》（GB 5009.11—2014）第二篇第一法進(jìn)行大米無機(jī)砷前處理，使用十二水合磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O）和磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀（KH2PO4）混合流動(dòng)相進(jìn)行測(cè)定，操作簡便，在較短時(shí)間內(nèi)分離出三價(jià)砷和五價(jià)砷，并能較好地測(cè)定大米中的無機(jī)砷含量，適合大米中無機(jī)砷的日常檢測(cè)。