基于離子色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷形態(tài)分布

王小平，劉忠瑩，鐘 洋，張定秋，陸 陽，朱敏敏，鄭紅毅，何葉馨，王 鑫，黃韜睿，江祖彬,*

（1.四川省食品檢驗研究院，四川成都 610097；2.國家市場監(jiān)管重點實驗室（白酒監(jiān)管技術(shù)），四川成都 610097；3.四川旅游學院，四川成都 610100）

食用菌富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素及活性多糖等生物成分，同時兼顧美味，深受我國消費者的喜愛，我國已成為世界上最大食用菌生產(chǎn)國和消費國[1-4]。木耳、香菇、松茸和茶樹菇是較受歡迎的食用菌，木耳是我國重要的食用菌，其質(zhì)地柔軟，口感細嫩，味道鮮美，風味特殊[5-6]；香菇肉質(zhì)肥厚細嫩，味道鮮美，香氣獨特，營養(yǎng)豐富，是一種食藥同源的食物[7-8]；松茸是野生的珍貴真菌，其有很高的營美價值，味道鮮美、藥用價值高[9-11]；茶樹菇營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高，含有多種人體必需氨基酸，并且含有豐富的B 族維生素和鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋅等礦質(zhì)元素[12]。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類對環(huán)境的污染越來越嚴重，食用菌中重金屬污染問題引起人們的高度重視[13-14]。砷是一種有毒有害的類金屬化合物，砷分為有機砷和無機砷，有機砷毒性低或者無毒性，無機砷有致癌、致畸的危害。基于砷形態(tài)毒性的差異[15-17]，僅測定食品中的總砷不能真實評價砷的毒性，因此分析食品中砷的形態(tài)分布對食品安全具有積極的意義。

目前砷形態(tài)分析主要有高效液相色譜-電感耦合等離子質(zhì)譜法（High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，HPLC-ICP-MS）、離子色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Ion Chromatography-Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometer，IC-ICP-MS）、液相色譜-原子熒光光譜法（Liquid Chromatography-Atomic Fluorescence Spectrometry，LC-AFS）等 方 法[18-22]，IC-ICP-MS 具有靈敏度高、選擇性高、線性范圍寬、檢測限低等特點，該方法普遍用于食品中砷形態(tài)分析，并取得了良好的效果[23-25]。如：周春艷等[26]建立了一種IC-ICP -MS 方法同時測定野生食用菌中砷甜菜堿、砷膽堿、二甲基砷、一甲基砷、亞砷酸、砷酸6 種砷形態(tài)的方法，該方法具有靈敏度高、準確性好的特點，可用于野生食用菌中砷形態(tài)檢測分析；Barnet 等[27]對測定水稻中砷形態(tài)的IC-ICP-MS 方法進行了優(yōu)化，8 min 內(nèi)實現(xiàn)了As（Ⅲ）、DMA（Ⅴ）、MMA（Ⅴ）和As（Ⅴ）的色譜分離和洗脫，因此可以采用IC-ICP-MS 法對木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷形態(tài)進行測定。目前，關(guān)于食用菌中無機砷報道很多，但針對木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷形態(tài)分布研究很少，本研究先建立一種能快速測定木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷甜菜堿、砷膽堿、二甲基砷、一甲基砷、亞砷酸、砷酸的方法，以測定樣品中砷形態(tài)含量，并計算出各種砷形態(tài)占總砷的百分比，為全面評價木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷的危害提供了數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

木耳、香菇、松茸和茶樹菇采收時間5 月～8 月，均為干制品 四川省農(nóng)貿(mào)市場和超市；亞砷酸根、砷酸根、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜堿、砷膽堿標準溶液 濃度均為1000 μg/mL，北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院；砷、鍺標準溶液 濃度均為1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；碳酸銨、硝酸 優(yōu)級純，賽默飛世爾科技有限公司。

iCAP Q 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、DIONEX ICS-5000 DP 離子色譜儀、DionexIonPacTM AS7 色譜柱（4 mm×250 mm） 賽默飛世爾科技有限公司；ME204 分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司；TOPEX 微波消解儀 上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 總砷測定 按照GB 5009.11-2014《食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》第一法電感耦合等離子體質(zhì)譜法進行測定。

1.2.2 砷形態(tài)分析 本方法以保留時間定性和質(zhì)荷比（As 75）定性，外標法定量，對砷形態(tài)進行測定。

樣品提取：取粉碎后樣品1.0 g 于50 mL 塑料離心管中，加入1%硝酸溶液20 mL，室溫放置過夜，再置于90 ℃烘箱中熱浸提2.5 h，每0.5 h 振搖1 次，提取完畢，取出冷卻至室溫，8000 r/min 離心15 min，取上清液經(jīng)0.45 μm 水系濾膜過濾得待測液。

離子色譜儀條件：色譜柱：DionexIonPacTM AS7 色譜柱（4 mm×250 mm）；流動相A：2.5 mmol/L碳酸銨溶液；流動相B：100 mmol/L 碳酸銨溶液，梯度洗脫程序見表1；流速：1 mL/min；進行體積：25 μL[26]。

表1 梯度洗脫程序Table 1 Program of the gradient elution

ICP-MS 條件：采集元素：As；采集模式：He 模式；射頻功率：1550 W；提取透鏡1：-5.0 V；提取透鏡2：-250 V；輔助氣流量：0.9 L/min；霧化氣流量：0.8 L/min[24]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 方法標準曲線、檢出限及定量限

用1%硝酸將6 種砷形態(tài)配制成混合標準溶液，按照所建立的分析方法進行測定，色譜圖見圖1。由圖1 可知，在本試驗條件下，6 種砷形態(tài)（砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、砷膽堿、一甲基砷、砷酸）在5 min 內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)良好分離，且峰型好，明顯優(yōu)于同類研究的文獻報道[25-27]。

圖1 6 種砷形態(tài)標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatograms of six standard solutions for arsenic forms

以峰面積（y）為縱坐標，標準溶液質(zhì)量濃度（x）為橫坐標制作標準曲線，得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)，如表2 所示，在0.5～20 μg/L 范圍內(nèi)，6 種砷形態(tài)的相關(guān)系數(shù)r均＞0.999，說明方法的線性回歸方程相關(guān)性很好。以1.0 g 取樣量定容至20 mL，計算6 種砷形態(tài)的檢出限（3 倍信噪比）和定量限（10 倍信噪比），6 種砷形態(tài)檢出限、定量限分別不超過0.005、0.017 mg/kg，表明方法靈敏度高，定量限低[25-26]。

表2 6 種砷形態(tài)分析的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限Table 2 Linear regression equations, correlation coefficients, detection limits, and quantification limits for the analysis of six arsenic forms arsenic compounds

2.2 加標回收率

為考察方法的適用性和準確性，對木耳、茶樹菇、香菇及松茸進行三水平六平行加標試驗，加標量為方法1～10 倍定量限水平，即分別為0.01、0.05、0.1 mg/kg，加標試驗結(jié)果見表3。由表3 可知，木耳、茶樹菇和香菇中6 種砷形態(tài)的低、中、高加標量，其加標回收率均在80%～120%范圍內(nèi)，滿足GB/T 27404-2008 的要求，且加標回收率相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD）均＜10%，說明本方法檢測木耳、茶樹菇和香菇中6 種砷形態(tài)準確性和精密度都很好，與文獻報道的加標回收率一致[25-26]。由表3，松茸中砷甜菜堿、亞砷酸和一甲基砷本底含量高，分別為8.640、0.207、0.296 mg/kg，遠高于本試驗加標水平，特別是砷甜菜堿，根據(jù)文獻報道加標量應與樣品中相應待測物含量相近[28]，一般為試樣含量0.5～2 倍，因此0.01、0.05、0.1 mg/kg 加標量不適合于分析該松茸樣品中砷甜菜堿、亞砷酸和一甲基砷加標回收率，由此，將亞砷酸和一甲基砷加標量提高至0.2 mg/kg，砷甜菜堿加標量提高至5 mg/kg，進行6 次平行試驗，得到亞砷酸和一甲基砷加標回收率為81.4%～107.3%，相對標準偏差RSD＜10%，砷甜菜堿加標回收率為85.5%～92.2%，相對標準偏差為4.2%～6.7%，表明本方法測定松茸中6 種砷形態(tài)，其準確性和精密度好。

表3 6 種砷形態(tài)加標回收結(jié)果Table 3 Recovery results of six arsenic compounds

2.3 砷形態(tài)分布

為調(diào)查木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷形態(tài)分布，采用本方法對其砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、砷膽堿、一甲基砷和砷酸進行測定，砷形態(tài)測得含量及占總砷百分比分別見表4 和表5。由表4 可知，所測木耳、茶樹菇、香菇和松茸中都沒有檢出砷膽堿，砷膽堿是海洋動物中砷甜菜堿代謝的前體形式[29]，主要存在蝦體內(nèi)，一般不存在植物體內(nèi)，這與秦玉燕[30]報道一致。不同形態(tài)砷毒性由大到小為：亞砷酸＞砷酸＞一甲基砷＞二甲基砷＞砷膽堿＞砷甜菜堿，其中一甲基砷、二甲基砷、砷膽堿和砷甜菜堿為有機砷，亞砷酸和砷酸為無機砷，GB 2762-2022 對食用菌中無機砷含量有嚴格要求（食用菌及其制品0.5 mg/kg、松茸及其制品0.8 mg/kg、木耳及其制品以干重計0.5 mg/kg），GB 2762-2022 規(guī)定總砷含量沒有超過無機砷限量時，不用測定無機砷。由表4，松茸中總砷含量最高，平均含量達到7.88 mg/kg，對其砷形態(tài)測定，發(fā)現(xiàn)無機砷含量很低，最高為5 號松茸0.62 mg/kg，滿足GB2762-2022 要求；所測木耳和茶樹菇總砷含量都沒有超過GB 276-2022 對其無機砷含量要求，5 個香菇樣品中有一個樣品香菇5 總砷0.97 mg/kg 超過0.5 mg/kg 限量，進一步測定無機砷含量為0.883 mg/kg，GB 276-2022 指出干制食用菌污染物限量應以相應新鮮食品中污染物限量結(jié)合其脫水率或濃縮率折算，根據(jù)文獻報道新鮮食用菌含水量為80%～90%[31]，GB 7096-2014 對干制蘑菇含水量要求≤13%，由此折算GB 276-2022 對干制蘑菇無機砷砷限量約為3 mg/kg，遠高于0.883 mg/kg，因此所測的木耳、茶樹菇、香菇和松茸樣品中無機砷含量均滿足GB 2762-2022 要求。

本研究所用樣品均來自四川不同地區(qū)，從表5可知，同一品種食用菌6 種砷形態(tài)分布是一致的，這跟砷在食用菌中體內(nèi)的代謝相關(guān)，所測木耳、茶樹菇、香菇和松茸中6 種砷形態(tài)的總和超過了總砷的80%，說明這4 種食用菌中的砷主要以這6 種砷形態(tài)存在。由表4，松茸在所測食用菌中總砷含量是最高的，這與段志敏等[32]報道結(jié)果一致，雖然總砷含量高，但其中毒性大的無機砷（亞砷酸和砷酸）占比很小，無機砷占總砷比例低于7%，而占比最高的是砷甜菜堿為75.8%～87.3%，這與甘源等[33]和唐克純等[34]報道一致。木耳、茶樹菇和香菇中無機砷占總砷百分比很高，分別為58.4%～66.1%、60.0%～66.7%、81.2%～91.7%，這與跟唐克純等[34]報道相近，這說明木耳、茶樹菇和香菇中砷主要以無機砷形式存在，由此提示其總砷含量高時有食用安全風險。

3 結(jié)論

本方法采用IC-ICP-MS 測定木耳、茶樹菇、香菇和松茸中的砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、砷膽堿、一甲基砷、砷酸，能在5 min 內(nèi)能將其全部分離，且峰型很好，6 種砷形態(tài)檢出限、定量限分別不超過0.005、 0.017 mg/kg。對方法進行加標考察，木耳、茶樹菇和香菇6 種砷形態(tài)回收率在80%～120%范圍（0.01、0.05、0.1 mg/kg 加標量），且加標回收率相對標準偏差RSD 均＜10%；在松茸中加入0.05 mg/kg二甲基砷、砷膽堿和砷酸，0.2 mg/kg 亞砷酸和一甲基砷，5 mg/kg 砷甜菜堿，其加標回收率也能在80%～120%范圍。木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷主要以砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、一甲基砷、砷酸存在，結(jié)合干制品的脫水率，所測木耳、茶樹菇、香菇和松茸樣品無機砷含量都符合GB 2762-2022 要求；松茸總砷含量最高，但無機砷占總砷比例是最低的，不超過7%，其主要以砷甜菜堿形式存在，占比總砷可達70%以上；木耳、茶樹菇和香菇的無機砷（亞砷酸+砷酸）占總砷百分比很高，分別為58.4%～66.1%、60.0%～66.7%、81.2%～91.7%，表明木耳、茶樹菇和香菇中砷主要以無機砷形式存在，提示木耳、茶樹菇和香菇總砷較高時存在食用安全風險。本研究初步分析了木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷形態(tài)分布，揭示各自砷形態(tài)在總砷中的占比，為后期研究木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷的毒理學及砷的代謝等研究提供了數(shù)據(jù)支撐。

? The Author(s) 2024.This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).