甲苯萃取-GFAAS法測(cè)定高鹽食品中微量砷

秦樊鑫，姜　鑫，黃先飛，吳　迪，龐文品，呂亞超

（貴州師范大學(xué) 貴州省山地環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550001）

甲苯萃取-GFAAS法測(cè)定高鹽食品中微量砷

秦樊鑫，姜鑫，黃先飛，吳迪，龐文品，呂亞超

（貴州師范大學(xué) 貴州省山地環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550001）

建立甲苯萃取-石墨爐原子吸收測(cè)定高鹽食品中砷的方法。用微波消解樣品，甲苯萃取分離砷，硝酸鎳作基體改進(jìn)劑，鈀涂層石墨爐原子吸收法測(cè)定高鹽食品中微量砷。結(jié)果表明：用甲苯萃取砷提高了回收率，很好地消除基體干擾；用硝酸鎳作基體改進(jìn)劑，提高砷的灰化溫度和靈敏度，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤1.12%（n=6）；回收率達(dá)到97.5%～104.5%；檢出限為0.038mg/kg。該法靈敏、準(zhǔn)確、可靠，可用于高鹽食品中微量砷的測(cè)定。

甲苯；石墨爐原子吸收；高鹽食品；砷；基體改進(jìn)劑

0　引　言

砷是一種具有蓄積性的有害元素，是國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)。食品中砷及其化合物的毒性由有機(jī)物經(jīng)五價(jià)砷到亞砷酸鹽逐漸增強(qiáng)，尤其三氧化二砷毒性最大，對(duì)人的心肌和呼吸、神經(jīng)、生殖、造血、免疫系統(tǒng)都有不同程度的損傷作用[1-2]。食品中砷的污染來(lái)源于豆制品、食鹽、添加劑、水以及包裝容器，加工過(guò)程中也易受到污染[3]。國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品中砷≤0.5mg/kg[4]，在GB/T 5009.11——2003[5]《食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》中，銀鹽法操作繁瑣，對(duì)檢測(cè)人員的技術(shù)要求高，不容易掌握；氫化物-原子熒光法要求樣品消化液中不能含有硝酸等氮氧化物，否則對(duì)測(cè)定有嚴(yán)重干擾。

目前食品中砷的測(cè)定方法主要有ICP-MS法[6]和原子熒光法[7]，而利用石墨爐原子吸收法對(duì)食品中砷進(jìn)行測(cè)定鮮有報(bào)道，Hirayama等[8]和Okubo等[9]均采用添加鎳濕法消解石墨爐原子吸收法測(cè)定食品中砷，取得了較好的結(jié)果。Chen等[10]利用鈀作基體改劑直接石墨爐原子吸收法測(cè)定食用油中砷，結(jié)果令人滿意。最近，Zhuravlev等[11]利用鈀-鎂作基體改進(jìn)劑石墨爐原子吸收法測(cè)定了油類樣品中微量砷，使砷的檢出限達(dá)到0.004 mg/kg。國(guó)內(nèi)的李秀麗和楊雪嬌等[12-13]均采用微波消解石墨爐原子吸收法測(cè)定食品中微量砷，也取得了較好的結(jié)果。

直接用石墨爐原子吸收法測(cè)定食品中砷伴隨著如下問(wèn)題：基體干擾嚴(yán)重、砷的灰化溫度比較低等?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道樣品對(duì)象多為油類或低鹽食品，但針對(duì)含鹽量高的食品中砷的測(cè)定尚未見(jiàn)報(bào)道。本文采用微波消解樣品，碘化鉀還原，甲苯萃取[14]，硝酸鎳作基體改進(jìn)劑，鈀涂層石墨管相結(jié)合的方法測(cè)定高鹽食品中砷。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

1.1.1主要儀器

AAnalyst 800型原子吸收分光光度計(jì) (美國(guó)PerkinElemer公司)；YY3平臺(tái)石墨管；鈀涂層石墨管（自制）；AS 800自動(dòng)進(jìn)樣器；KY-PE砷元素?zé)?；MARS 6型微波消解系統(tǒng)（美國(guó)CEM公司）。

1.1.2工作條件

波長(zhǎng)：193.7nm；燈電流：18mA；狹縫寬度：0.7nm；載氣：Ar；測(cè)量模式：峰面積；背景扣除：Zeeman；干燥溫度：90～120℃，斜坡升溫10 s，保持30 s；灰化溫度：1 200℃，斜坡升溫10 s，保持30 s；原子化溫度：2 200℃，斜坡升溫0s，保持5s；清潔溫度：2600℃，斜坡升溫2s，保持5s；載氣流量：250mL/min。

1.1.3試劑

As標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1000mg/L（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）；As標(biāo)準(zhǔn)溶液100 μg/L，由As儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋制得（臨用時(shí)現(xiàn)配）；甲苯的鹽酸飽和溶液：100mL甲苯與10mL 30%（V/V）鹽酸混合，搖勻；0.1%（W/V）Ni-HNO3溶液：0.1g Ni溶于1%（V/V）HNO3，定容至100mL容量瓶中；40%（W/V）KI溶液：4g KI溶于10 mL去離子水；硝酸（優(yōu)級(jí)純）；95%（V/V）乙醇（分析純）；硝酸鈀（分析純）；實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。所用玻璃儀器均用10%（V/V）硝酸浸泡24h以上。茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07605）：從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心購(gòu)買(mǎi)。

1.2鈀涂層石墨管的制備

將YY3橫向加熱平臺(tái)石墨管垂直放在飽和硝酸鈀[Pd（NO3）2]溶液中浸泡，并置于保干器中減壓2h，取出涼干，放入烘箱中于120℃下加熱2 h，再裝入石墨爐中按升溫程序加熱兩次，處理完畢后，重復(fù)涂層一次。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

從超市購(gòu)得咸蛋、咸菜、臘肉和醬油4種樣品，經(jīng)搗碎機(jī)粉碎均勻后儲(chǔ)存于玻璃瓶中，備用。稱取均勻樣品0.5 g于微波消解罐中，加5 mL硝酸和1 mL雙氧水，蓋好罐內(nèi)蓋，將微波消解罐置于微波消解系統(tǒng)中消解10 min，取出消解罐，用水冷卻15 min，開(kāi)蓋，經(jīng)趕酸器趕酸后，將消解液轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶，加水定容至刻度，混勻，備用，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

甲苯萃?。毫咳∠庖?0mL于分液漏斗中，加入12mL鹽酸和2mL 40%KI溶液，混勻，靜置60min后，加入 5 mL甲苯的鹽酸飽和溶液，搖晃3 min，形成乳狀液，再向其中加入1mL乙醇將其溶解。將甲苯層移至10mL試管中，加入1.5mL 0.1%（W/V）Ni-HNO3溶液，1 min后取出適量Ni-HNO3層做石墨爐原子吸收法分析。

將儀器調(diào)至最佳狀態(tài)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)及樣品進(jìn)行編程，自動(dòng)配制0，5，10，20，30，40ng/mL標(biāo)準(zhǔn)系列，由自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣 20 μL標(biāo)準(zhǔn)溶液（或樣品溶液），繪制A-C校準(zhǔn)曲線，根據(jù)樣品溶液吸光度從校準(zhǔn)曲線上求得樣品的濃度。

2　結(jié)果與討論

2.1消解方法的選擇

傳統(tǒng)方法采用濕法或干法消解樣品，濕法所用試劑耗量大，污染環(huán)境；干法容易造成灰化損失。本文選擇的微波消解法，克服了濕法試劑耗量大，污染環(huán)境的缺點(diǎn)；同時(shí)又避免使用高氯酸，解決了高氯酸的殘留對(duì)石墨管的破壞作用；與干法相比，又減少了砷的損失。

2.2灰化溫度和原子化溫度的選擇

在選定實(shí)驗(yàn)條件下，選用20ng/mL砷，由自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣20 μL溶液測(cè)量吸收峰面積，并繪制A-T關(guān)系曲線（見(jiàn)圖1、圖2）。由圖可知灰化溫度、原子化溫度分別選1200℃、2200℃為最佳測(cè)試條件。

2.3石墨管的選擇

普通石墨管，平臺(tái)石墨管，鈀涂層石墨管用于測(cè)定砷均有研究取得過(guò)成功。本文對(duì)這3種石墨管進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，普通石墨管灰化溫度僅為400℃左右，無(wú)法對(duì)食品樣品進(jìn)行直接測(cè)定，只有加入基體改進(jìn)劑才能使灰化溫度提高到900℃左右；平臺(tái)石墨管加鎳基體可提高灰化溫度到1200℃；鈀涂層石墨管加鎳基體不僅提高了砷的灰化溫度，同時(shí)提高了靈敏度。

圖1　灰化溫度曲線

圖2　原子化溫度曲線

2.4基體改進(jìn)劑的選擇

用硝酸鎂、硝酸鎳、硝酸鈀和抗壞血酸作基體改進(jìn)劑均有報(bào)道[15]，但多用于環(huán)境樣品或水質(zhì)分析。本實(shí)驗(yàn)選擇硝酸鎂、硝酸鎳和抗壞血酸基體改進(jìn)劑對(duì)測(cè)定高鹽食品中砷進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硝酸鎳作基體改進(jìn)劑時(shí)，樣品的吸收峰形比硝酸鎂好，抗壞血酸與硝酸鎳效果相差不大，但硝酸鎳穩(wěn)定性更強(qiáng)。與硝酸鈀相比，雖然文獻(xiàn)顯示已取得較好的效果，但硝酸鎳更易于獲得，且價(jià)格便宜，故選擇硝酸鎳作基體改進(jìn)劑。

2.5共存離子干擾實(shí)驗(yàn)

根據(jù)文獻(xiàn)[16]報(bào)道，對(duì)As有明顯干擾的陽(yáng)離子Al、Cu、Fe、K、Na、Ca、Mg等進(jìn)行了干擾實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在平臺(tái)石墨管中1 μg Al，2 μg Cu、Fe，10 μg K、Na，1μg Ca、Mg均不干擾砷的測(cè)定。

2.6酸介質(zhì)的影響

在選定條件下，采用20ng/mL砷添加常見(jiàn)的4種酸介質(zhì)進(jìn)行比較，如圖3所示。硫酸干擾最嚴(yán)重，0.1%（V/V）的硫酸就會(huì)引起砷信號(hào)嚴(yán)重降低；高氯酸次之，干擾濃度為0.2%（V/V）；鹽酸干擾濃度達(dá)到1%（V/V）；而硝酸對(duì)砷的測(cè)定有一定的增敏效應(yīng)，出于對(duì)石墨管的保護(hù)，硝酸濃度不宜過(guò)高，因此選0.1%（V/V）硝酸作為介質(zhì)。

圖3　酸介質(zhì)的影響

2.7方法的線性范圍、檢出限和精密度

在選定的最佳實(shí)驗(yàn)條件下，校準(zhǔn)曲線回歸方程A=0.007 75ρ+0.003 6（ρ的單位為ng/mL）；相關(guān)系數(shù)為0.9993；砷在0.0～40.0ng/mL的范圍內(nèi)呈線性關(guān)系；檢出限為0.76ng/mL，折算成樣品中砷的檢出限為0.038mg/kg；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤1.12%。

2.8樣品分析

將建立的甲苯萃取-石墨爐原子吸收光譜法用于測(cè)定咸蛋、咸菜、臘肉、醬油和茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07605）中砷含量，結(jié)果見(jiàn)表1。

為檢驗(yàn)所建方法的準(zhǔn)確性，在4種實(shí)際樣品和茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中分別加入一定量的砷標(biāo)準(zhǔn)液，每個(gè)加標(biāo)組同時(shí)處理6份平行樣品，經(jīng)微波消解-甲苯萃取后，測(cè)試結(jié)果表明：實(shí)際樣品回收率為97.5%～104.5%，茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)回收率為97.5%，可見(jiàn)該法準(zhǔn)確、可靠。

將本法結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果進(jìn)行比較（見(jiàn)表2）發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)報(bào)道方法的分析對(duì)象多為低鹽甚至不含鹽的食品，本法分析對(duì)象為含鹽量高的復(fù)雜食品；基體改進(jìn)劑均為鈀或鎳，灰化溫度均在1100～1300℃，與所列舉的方法相比差異不大。但比較這5種方法的檢出限和穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)[11]檢出限最低，但穩(wěn)定性偏弱；文獻(xiàn)[13]穩(wěn)定性最好，但檢出限高于國(guó)家食品限量標(biāo)準(zhǔn)；而本法檢出限和穩(wěn)定性均得到了很好的保證，同時(shí)又能有效消除樣品基體帶來(lái)的背景干擾。

表1　實(shí)際樣品砷含量和回收率（n=6）1）

表2　本文方法與文獻(xiàn)方法的比較

3　結(jié)束語(yǔ)

基于高鹽食品（如咸蛋、咸菜、臘肉、醬油等）中微量砷的測(cè)定，采用微波消解樣品，既保證了消解效果，又避免了使用高氯酸，并防止了微量砷的揮發(fā)。利用甲苯萃取消解溶液，實(shí)現(xiàn)了微量砷與鹽類等復(fù)雜基體的有效分離，并成功應(yīng)用石墨爐原子吸收法測(cè)定高鹽食品中微量砷含量。結(jié)果表明，該法靈敏、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便、樣品消耗量少、消除基體干擾效果好，為高鹽食品的質(zhì)量控制和污染防治提供了可靠的技術(shù)支撐，豐富了微量砷的測(cè)試手段。

[1]陳發(fā)榮，鄭立，王志廣，等.毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定藍(lán)點(diǎn)馬鮫中砷化學(xué)形態(tài)[J].光譜學(xué)與光譜分析，2014，34（6）：1675-1678.

[2]商云帥，王東，王峰，等.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定鹿茸中的總砷[J].分析試驗(yàn)室，2014，33（12）：1386-1388.

[3]徐灼均，林小葵.標(biāo)準(zhǔn)加入法-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定食品中砷[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2011，21（5）：1118-1119.

[4]食品中污染物限量：GB 2762——2012[S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2012.

[5]食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定：GB/T 5009.11——2003[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[6]王文青，張麗媛，魏宇鋒，等.微波消解/ICP-MS法測(cè)定食品級(jí)潤(rùn)不同前處理方法對(duì)原子熒光法測(cè)定食品中總砷結(jié)果滑油（脂）中的銻、砷、鎘、鉛、汞、硒[J].分析試驗(yàn)室，2014，33（12）：1430-1433.

[7]姜新，劉運(yùn)明.不同前處理方法對(duì)原子熒光法測(cè)定食品中總砷結(jié)果的影響的影響[J].江蘇預(yù)防醫(yī)學(xué)，2015，26（5）：45-47.

[8]HIRAYAMAT，SAKAGAMIY，NOHARA M，et al. Wetdigestionwithnickelionandgraphite-furnace atomic-absorption spectrophotometry for the determination of total arsenic in food samples[J].Bunseki Kagaku，1981，30（5）：278-281.

[9]OKUBO N，KAWBATA N，KOSHIDA K，et al.D etermination of total arsenic in food samples by atomicabsorption spectrophotometry with a graphite-furnace after nickel ion added wet digestion[J].Eisei Kagakujapanese Journal of Toxicology and Environmental Health，1985，1（4）：274-277.

[10]CHEN S S，CHENG C C，CHOU S S.Determination ofarsenicinedibleoilsbydirectgraphitefurnace atomicabsorptionspectrometry[J].Journal of Food and Drug Analysis，2003，11（3）：214-219.

[11]ZHURAVLEV A，ZACHARIA A，GUBOTAREV A，et al. Direct atomic absorption spectrometry determination of arsenic，cadmium，copper，manganese，leadandzincin vegetable oil and fat samples with graphite filter furnace atomizer[J].Journal ofFood Composition and Analysis，2015（38）：62-68.

[12]李秀麗，李達(dá)，李潔莎.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法快速測(cè)定食品中鐵、鈉、銅、鉛、砷和鎘[J].分析試驗(yàn)室，2008，2（12）：448-450.

[13]楊雪嬌，黃偉，林濤，等.微波消解-塞曼石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定食品中的總砷[J].中國(guó)食品衛(wèi)生雜志，2008，20（1）：39.

[14]BORO S姚OV魣 D，MOCAK J，BEINROHR E，et al. Validation and quality assurance of arsenic determination in urine by GFAAS after toluene extraction[J].Polish J.Environ Stud，2002，11（6）：617-623.

[15]吳抒懷，蔡怡鵑.鈀-抗壞血酸基體改進(jìn)劑平臺(tái)石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定貽貝標(biāo)樣中的砷[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，1996，13（5）：21-25.

[16]孫漢文.原子吸收光譜分析技術(shù)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1992：227.

（編輯：徐柳）

Determination of trace arsenic in the salty food by GFAAS after toluene extraction

QIN Fanxin，JIANG Xin，HUANG Xianfei，WU Di，PANG Wenpin，L譈Yachao
（Guizhou Provincial Key Laboratory for Mountainous Environment，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，China）

A method for determination of arsenic in salty food samples by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry（GFAAS） after toluene extraction is established.The samples are digested with a microwave system.Arsenic is extracted and separated from these samples with toluene.The Pd-coated GFAAS determins the contents of arsenic in samples with Ni（NO3）2asamatrix modifier.The results show that the recovery of arsenic has been improved after toluene extraction，the charring temperature enhanced，and the interference of matrix eliminated. The relative standard deviation of this method is equal or less than 1.12%（n=6）.Recoveries ranging from 97.5%to 104.5%are obtained in the spiked samples.The detection limit is 0.038 mg/kg. The proposed method is sensitive，accurate and credible，which can be used to measure trace arsenic in salty food.

toluene；GFAAS；salty food；arsenic；matrix addition

A

1674-5124（2016）03-0041-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.03.010

2015-07-30；

2015-09-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21467005）貴州省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目（黔科合NY字[2010]3071號(hào)）

秦樊鑫（1978-），男，貴州印江縣人，副教授，碩士，主要從事重金屬污染與檢測(cè)研究。