HPLC—ICP—MS測定水產(chǎn)品中五種砷形態(tài)

摘 要：采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀對水產(chǎn)中砷的5種形態(tài)進(jìn)行測定， 結(jié)果表明，采用Hamilton PRP-X100 型色譜柱，磷酸氫二銨為淋洗液，能將水產(chǎn)中5種形態(tài)的砷很好地分離。該方法簡便快速，具有標(biāo)準(zhǔn)曲線線性好、范圍寬，分析速度快，檢出限低，精密度好、回收率高，靈敏度符合要求。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)品；砷形態(tài)；高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀

引言

砷是一種廣泛存在于環(huán)境、食品中的有毒并致癌的元素，其中水產(chǎn)品砷含量較高，也是人體攝入的主要來源。研究表明，不同形態(tài)砷具有不同理化性質(zhì)導(dǎo)致其毒性不同，無機砷毒性最大，如亞砷酸根（AsⅢ）、砷酸根（AsV）；有機砷毒性較小，如二甲基砷（DMA）、一甲基砷（MMA）；砷甜菜堿（AsB）通常認(rèn)為無毒。因此對測定砷含量時進(jìn)行砷形態(tài)分析十分必要，對水產(chǎn)品中無機砷的檢測可直接反應(yīng)出其安全性。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及試劑

1100型四元泵液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)儀（7700x），安捷倫科技有限公司產(chǎn)品；離心機，貝克曼庫爾特公司；pH計，梅特勒公司；恒溫水浴鍋，金壇市醫(yī)療儀器廠；C18型凈化小柱（OnGuardⅡRP柱）；0.22μm微孔有機濾膜。

磷酸二氫銨、硝酸、正己烷、甲醇，均為優(yōu)級純；亞砷酸[As（Ⅲ）]標(biāo)準(zhǔn)品75.83μg/g、砷酸[As（Ⅴ）]標(biāo)準(zhǔn)品17.48μg/g、二甲基砷（DMA）標(biāo)準(zhǔn)品52.95μg/g、一甲基砷（MMA）標(biāo)準(zhǔn)品25.1μg/g，神甜菜堿[AsB]標(biāo)準(zhǔn)品38.8μg/g，中國計量科學(xué)研究院產(chǎn)品；調(diào)諧液：stock Tuning solution for ICP-MS7500 cs ，1μg/L，Agilent Technologies產(chǎn)品。試驗用水為超純水系統(tǒng)，電阻率大于18.2MΩ.cm/25℃。

1.2 儀器條件

（1）色譜參數(shù)。色譜柱：Hamilton PRP-X100型，250 mm×4.1 mm，10μm；保護(hù)柱：Hamilton PRP-X100型，25mm×2.3mm，10μm；流動相A：10mmol/L NH4H2PO4（用氨水調(diào)節(jié)pH值8.25），流動相B：無水乙醇，等度洗脫：A-B（99：1）；流速：1.0mL/min；進(jìn)樣體積：50μL。

（2）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀參數(shù)。安捷倫科技有限公司7700x電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，采樣模式為TRA，進(jìn)樣系統(tǒng)采用同心MircoMist霧化器，鎳采樣錐和截取錐。獨特的氦（He）碰撞模式排除幾乎所有的多原子離子干擾、全新數(shù)字控制式射頻匹配的RF發(fā)生器和第三代八極桿碰撞/反應(yīng)池系統(tǒng)（ORS3）和四極桿質(zhì)量分辨器，檢測質(zhì)量數(shù)為m/z=75（As），m/z=35（Cl），元素的積分時間為0.5s。主要工作參數(shù)見表1。

注：氬氣純度99.99%以上；氦氣純度99.99%以上。

1.3 實驗方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

精密稱取五種砷形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)品適量，先用超純水制備成濃度為1000ng/mL（以As計）的各形態(tài)儲備液，再精密吸取五種形態(tài)的儲備液，用超純水稀釋制備七個濃度梯度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度分別為0，2.5，5，10，20，50，100ng/mL。在色譜條件下，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

砷的5種形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖見圖1。

1.3.2 樣品前處理

稱取打勻后的水產(chǎn)品試樣1.0 g（精確至0.001 g），置于50 mL塑料離心管中，加入20 mL濃度為0.15 mol/L的硝酸溶液，密塞。于60 ℃恒溫水浴振蕩器中熱浸提2.5 h，每隔 0.5 h振搖1min，取出冷卻至室溫。10000 r/nim離心10 min，取7ml上清液至離心管中，加7ml正己烷，振搖1min后，10000 r/nim離心10 min，棄去上層正己烷，按此過程重復(fù)一次，吸取下層清液用0.22μm有機濾膜過濾及OnGuardⅡRP柱凈化后，用HPLC-ICP-MS檢測。同法制備樣品空白。

1.3.3 儀器測定方法和計算

在儀器的最佳工作參數(shù)條件下，按儀器操作規(guī)程，取七個濃度混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別進(jìn)樣50μL，記錄總離子流色譜圖，以色譜圖中五種砷形態(tài)色譜峰的峰面積為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，作為工作曲線。各樣品溶液也分別進(jìn)樣50μL，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線校正五種砷形態(tài)的濃度，并根據(jù)稀釋倍數(shù)，計算樣品中砷形態(tài)的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法學(xué)驗證

2.1.1 校準(zhǔn)曲線和檢出限

取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用超純水稀釋為2.5ng/mL級別的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用儀器進(jìn)行分析測定，得出總離子流色譜圖中各形態(tài)色譜峰的信噪比（S/N），通過計算得到相應(yīng)的檢出限，見表2。

2.1.2 重復(fù)性、精密度和回收率

重復(fù)性 精密稱取打勻的魚肉1.0g，按“1.3.2”項下的規(guī)定操作，平行測定六份，計算各形態(tài)砷質(zhì)量濃度的平均值及RSD，樣品含量重復(fù)性結(jié)果見表3。

精密度 選擇標(biāo)準(zhǔn)曲線中濃度為20ng/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，連續(xù)平行進(jìn)樣6次，計算其各次測定濃度相應(yīng)峰面積的精密度，結(jié)果AsB、As（Ⅲ）、DMA、MMA、As（V）RSD分別為1.8%、1.9%、1.9%、1.3%、2.5%。

回收率 以魚肉樣品為本底，取9份，每3份分別加入高中低不同濃度的5種砷形態(tài)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在色譜條件下進(jìn)行測定，平行進(jìn)樣3次，計算平均回收率，結(jié)果見表4。

2.1.3 水產(chǎn)品中五種無機砷檢測結(jié)果

根據(jù)優(yōu)化的儀器條件和實驗操作方法對本市6中水產(chǎn)品各20批次分別進(jìn)行測定五種砷形態(tài)的含量，測定結(jié)果見表5。

根據(jù)表6的檢測結(jié)果，以6種不同水產(chǎn)品的無機砷含量的平均值來比較，AsB的含量為0.114mg/kg，As（V）的含量為0.001mg/kg，其余的均可視為未檢出。根據(jù)GB 2762-2012食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量中規(guī)定無機砷含量小于等于0.5mg/kg，所抽查的本市水產(chǎn)品均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而且各種砷形態(tài)的含量比較低，市民可放心食用。

2.2 討論

2.2.1 分析方法的選擇

傳統(tǒng)的無機砷檢測方法為銀鹽法以及采用高濃度鹽酸長時間提取后用原子熒光光度計測定， 前者方法檢測的靈敏度較低，而后者提取效果較差，樣品提取物對儀器污染較嚴(yán)重，兩者已無法滿足各類產(chǎn)品的檢測要求。如今采用的檢測方法為液相色譜分離和ICP-MS檢測器在線聯(lián)用，該儀器不但具有較高的靈敏度，分析速度快，可將砷的5種形態(tài)（亞砷酸、砷酸、一甲基砷化合物、二甲基砷化合物、砷甜菜堿）完全分離，而且基本消除了來自樣品的化學(xué)干擾和背景的干擾，可用于復(fù)雜樣品的檢測，可以有效地解決無機砷檢測方法中的一些干擾問題。

2.2.2 流動相的選擇與優(yōu)化

傳統(tǒng)方法多采用NaH2PO4或KH2PO4作為砷形態(tài)分析流動相的緩沖鹽，其中的Na和K元素在ICP-MS中很容易解離，長期運行含較高濃度Na和K元素的流動相會對儀器產(chǎn)生損害。本方法采用NH4H2PO4作為緩沖鹽，其分離效果和NaH2PO4相當(dāng)，而NH4+在儀器中不會解離，因而也不會對儀器造成損害。對流動相pH值的優(yōu)化時發(fā)現(xiàn)，pH在7.0～9.0之間，五種砷形態(tài)都基本能達(dá)到甚線分離，但pH為8.25時分離效果和峰形最佳。

2.2.3 樣品的提取溫度

國家標(biāo)準(zhǔn)對樣品的提取推薦是90℃恒溫振蕩器中熱浸提，實驗發(fā)現(xiàn)90℃提取時三價砷和五價砷的回收率偏低。而且溫度越低，回收率越好，當(dāng)溫度為60℃以下時，回收率變化不明顯?？赡軠囟雀邥谷齼r砷和五價砷之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，或者會使砷揮發(fā)，具體原因還待研究。本法認(rèn)為樣品提取溫度為60℃最佳。

3 結(jié)束語

實驗表明，采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀測定水產(chǎn)中砷的5種形態(tài)，具有以下3個特點：（1）無機砷的檢出限為0.002mg/kg，穩(wěn)定性好，完全能滿足現(xiàn)階段對無機砷的檢測要求；（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線線性好，精密度、準(zhǔn)確度、靈敏度均符合要求，優(yōu)化流動相的濃度及PH值，可將砷的5種形態(tài)很好地進(jìn)行分離；（3）提取方法簡單，采用濃度0.15 mol/L HNO3浸泡提取后即可進(jìn)行測定。

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作者簡介：李智明，男，壯族，廣西橫縣，單位：廣西玉林食品藥品檢驗所，本科，助理工程師。