原子熒光法檢測糧食及糧食制品中總砷的分析與研究

◎ 李永毅，孫玉榮，薛 紅，吳 平，胡冬梅，伊德潤

（蒙牛乳業(yè)（察北）有限公司，河北 張家口 076481）

砷是一種廣泛存在于自然環(huán)境中的有毒元素，其在糧食及糧食制品中的含量對人體健康具有潛在的風(fēng)險。因此，對糧食及糧食制品中總砷含量的準確檢測方法顯得尤為重要。砷一般以有機砷與無機砷兩種形式存在，無機砷通常以三價和五價形式存在，主要以砷酸和砷酸鹽的形式出現(xiàn)，有機砷的存在形式主要有甲基砷酸和二甲基砷酸。砷的長期攝入對人體健康可能產(chǎn)生潛在的危害，包括慢性中毒、癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)損害等。因此，對糧食及糧食制品中砷的檢測方法的研究具有重要意義[1]。

由于樣品處理方法、儀器性能、狀態(tài)的差異、操作步驟和藥品選擇等因素的影響，以及每位實驗操作者對具體實驗細節(jié)理解認知不同，依據(jù)《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》（GB 5009.11ü 2014）進行總砷測定時，所使用的檢驗方法也各有不同[2]。基于此，筆者結(jié)合實驗中所出現(xiàn)的問題，探討糧食及糧食制品中總砷含量的定量測定方法。使用外加標法制備陽性樣品，微波消解法對樣品進行消解，通過原子熒光法對空白樣品、陰性樣品、陽性樣品進行定量檢測。人員A、人員B（人員間對比）、人員C（實驗室間對比）相同檢測過程各重復(fù)3 次實驗，并對檢測結(jié)果進行分析，確保該方法適用于糧食及糧食制品中總砷含量的檢測。

1 材料與方法

1.1 試劑

硝酸（67%～70%），分析純；過氧化氫（29%～32%），分析純；100 g·L-1氨基磺酸溶液，優(yōu)級純；100 g·L-1硫脲溶液，優(yōu)級純；5%鹽酸，優(yōu)級純；2 g·L-1氫氧化鈉和15 g·L-1硼氫化鈉混合溶液，優(yōu)級純。

1.2 儀器與設(shè)備

AFS-8220 原子熒光光度計；ME204 電子天平；TOPEX+全能型微波化學(xué)工作平臺。

1.3 實驗方法

1.3.1 GB 5009.11ü 2014 法測定總砷的原理

本文使用方法的檢測原理與GB 5009.11ü 2014 原理相同。試樣經(jīng)過微波消解后，加入氨基磺酸溶液，中和消除消解液中部分酸，避免消解液中多余的硝酸和后續(xù)步驟中加入的硫脲發(fā)生反應(yīng)，確保硫脲將消解液中所有的五價砷全部還原為三價砷，再加入硼氫化鈉將三價砷還原生成砷化氫[3]。由氬氣載入并推動砷化氫進入石英原子化器中，再由砷空心陰極燈發(fā)射光的激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其熒光強度在固定的條件下與被測液中的砷濃度成正比，代入標準曲線方程中從而實現(xiàn)定量分析。

1.3.2 試樣前處理

稱取燕麥粉0.2～2.0 g（精確到0.001 g）于消解罐中，先后加入4 mL 硝酸與2 mL 過氧化氫，加入藥品的同時振搖混合均勻，然后放入微波消解儀中進行消解。消解完畢后置于室溫冷卻，消解罐中緩慢加入2.5 mL 濃度為100 g·L-1氨基磺酸溶液，搖勻使反應(yīng)完全，待冷卻后用5%鹽酸將消解液轉(zhuǎn)移到25 mL 容量瓶中，用少量5%鹽酸反復(fù)洗滌內(nèi)罐，再分別加入2.5 mL 濃度為100 g·L-1的硫脲溶液，并用5%鹽酸定容至刻度，混勻，靜置30 min 后上機檢測。

1.3.3 溶液配制

（1）還原劑的配制。準確稱取0.5 g 氫氧化鈉，用一級水溶解并定容至250 mL。稱取3.75 g 硼氫化鈉，用2 g·L-1氫氧化鈉溶液定容至250 mL，即為2 g·L-1氫氧化鈉和15 g·L-1硼氫化鈉混合溶液。

（2）砷標準溶液的配制。在25 mL 容量瓶中分別準確加入50 ng·mL-1砷標準工作液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL 和2.5 mL（砷濃度分別相當于0 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、2.0 ng·mL-1、3.0 ng·mL-1、4.0 ng·mL-1和5.0 ng·mL-1），再分別加入2.5 mL 硫脲溶液，用5%鹽酸溶液定容。

1.3.4 儀器條件

砷光電倍增管負高壓：255 V；砷燈電流：65 mA；原子化器高度：10.5 mm；氬氣流速：載氣400 mL·min-1；屏蔽氣：800 mL·min-1；測量方式：標準曲線法[4]。

1.3.5 實驗室環(huán)境

本次實驗全過程溫度控制在22.4～24.5 ℃，相對濕度在34%～44%。在該溫度、濕度范圍內(nèi)，實驗室環(huán)境的差異對測量結(jié)果造成的誤差很小[5]，可忽略不計。

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線

經(jīng)分析，標準曲線點熒光值（I）與總砷濃度（C）成正比，標準曲線方程（以第一組實驗為例）為I=50.695 8C+3.977 8，相關(guān)系數(shù)為0.999 6。

2.2 加標回收實驗

在相同檢測條件下，按照1.3 實驗方法進行平行樣檢測，做3 組不同加標濃度平行實驗，加標濃度分別為0.010 mg·kg-1（國標中原子熒光光譜法檢出限）、0.040 mg·kg-1（國標中原子熒光光譜法定量限）和0.060 mg·kg-1，結(jié)果見表1。如表1 所示，對不同加標濃度的陽性樣品進行檢測，檢測結(jié)果的相對偏差均符合國標要求（0～20%），回收率均符合國標要求的回收率范圍（60%～120%），結(jié)果準確、可靠。

表1 不同加標濃度平行實驗檢測結(jié)果表

2.3 人員間對比和實驗室間對比

同實驗室同崗位不同檢測人員（表1 中1、2、3 為人員A 的3 組實驗，4、5、6 為同實驗室人員B 的3 組實驗）、不同實驗室同崗位人員（表1 中7、8、9 為不同實驗室人員C 的3 組實驗）在相同檢測條件下，按照1.3 的實驗方法進行平行樣檢測，各做3 組不同加標濃度平行實驗，加標濃度分別為0.010 mg·kg-1（國標中原子熒光光譜法檢出限）、0.040 mg·kg-1（國標中原子熒光光譜法定量限）和0.060 mg·kg-1，結(jié)果如圖1 所示。3 名檢測人員使用相同檢測方法分別對不同加標濃度的陽性樣品進行檢測，人員間檢測結(jié)果的對比偏差較小，具有相對可靠的準確性。

圖1 不同人員間各濃度點回收率對比圖

2.4 重復(fù)性

取同一加標濃度為0.040 mg·kg-1（國標中原子熒光光譜法定量限）的陽性樣品，按照1.3 的實驗方法進行重復(fù)性檢測（n=7），結(jié)果如表2 所示。可以看出，相對偏差在0.06%～0.20%，表明該方法可以穩(wěn)定地檢測糧食制品中總砷的含量。

表2 重復(fù)性檢測結(jié)果表

3 討論與結(jié)論

本文以《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》（GB 5009.11ü 2014）為基礎(chǔ)，將國標中第一法與第二法結(jié)合使用；試樣的消解采用國標法第一法中的微波消解法，以簡化消解過程。消解過程使用的試劑由國標中的硝酸改為硝酸和雙氧水，樣品的轉(zhuǎn)移和曲線的配制過程中使用的試劑由（1+9）硫酸、硫脲、抗壞血酸和水改為5%鹽酸、硫脲、氨基磺酸，替代試劑皆是性質(zhì)、功能相近且是國標中推薦的參考試劑，檢驗過程更簡潔，檢驗效果更穩(wěn)定，檢驗成本更低。

依據(jù)不同人員使用相同方法進行樣品檢測所得實驗數(shù)據(jù)，對比分析了該方法的穩(wěn)定性及精確度。結(jié)果表明，原子熒光法在糧食及糧食制品中總砷的分析中具有高靈敏度、高穩(wěn)定性、高精密度和高準確度的優(yōu)點。新方法適用于糧食及糧食制品中總砷含量的檢測，操作便捷、精密度好，可用于實驗室日常檢測。