高效液相色譜-碰撞/反應(yīng)池-電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定貝類中砷形態(tài)化合物及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王志鵬,薛長(zhǎng)湖,2,*,徐 杰,李兆杰

(1.中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266003; 2.青島市海洋科學(xué)技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266003)

貝類,屬軟體動(dòng)物門中的雙殼綱或瓣鰓綱,常見的貽貝、牡蠣、蟶、蛤等都屬此類,現(xiàn)存貝類的種類1.1萬種左右。海洋貝類由于味道鮮美,并且含有豐富的蛋白質(zhì),低脂肪且脂肪多為不飽和脂肪酸(ω-3和ω-6),富含多種人體必需礦物質(zhì)、維生素,深受沿海居民的喜愛[1]。近年來,隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及對(duì)食品安全關(guān)注的與日俱增,貝類的食用安全性評(píng)價(jià),尤其是會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生重要影響的有毒有害元素殘留問題,備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[2]。

砷,一種具有準(zhǔn)金屬特性的非金屬元素,具有與其他重金屬元素類似的毒性。研究發(fā)現(xiàn),砷元素的毒性不僅與其總含量相關(guān),而且很大程度上取決于砷元素的形態(tài)[3]。水產(chǎn)品中砷可以分為無機(jī)砷(三價(jià)砷As(Ⅲ)、五價(jià)砷As(V))和有機(jī)砷(一甲基砷MMA、二甲基砷DMA、砷甜菜堿AsB、砷膽堿AsC等)兩大類。無機(jī)砷是砷元素化合物致癌、致畸的主要來源,有機(jī)砷通常被認(rèn)為是低毒性或者無毒性的,以半致死量(lethal dose 50,LD50)計(jì),毒性按大到小依次為As(Ⅲ)>As(V)>MMA>DMA>AsB>AsC[4-5]。因此,建立有效提取和準(zhǔn)確測(cè)定砷形態(tài)化合物的方法對(duì)于水產(chǎn)品中砷元素食用安全性評(píng)價(jià)具有重要意義。

目前元素As的檢測(cè)方法有:原子吸收光譜法(Atomic Absorption Spectroscopy,AAS),該方法具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn),但不能同時(shí)測(cè)定多種元素[6];原子熒光光譜法(Atomic Fluorescence Spectrometry,AFS),該方法干擾較小、譜線簡(jiǎn)單,但能分析的元素種類有限[7];電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer,ICP-OES),該方法線性范圍寬、靈敏度較高,并且能實(shí)現(xiàn)多元素的同時(shí)測(cè)定,但在測(cè)定過程中光譜干擾對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大[8];電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS),對(duì)比前三種方法,該方法在分析靈敏、準(zhǔn)確性、抗干擾能力方面均具有優(yōu)勢(shì)[9]。在海產(chǎn)品砷元素的測(cè)定過程中,樣品中含有高濃度的氯元素和其他元素,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的多原子離子干擾問題[10]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,配備八極桿碰撞反應(yīng)池系統(tǒng)(Octopole Reaction System,ORS)的ICP-MS通過在碰撞/反應(yīng)池(CRC)中通入氣體(He、O2或其他氣體),與離子束中離子進(jìn)行碰撞或反應(yīng)來消除Ar氣、空氣、水、試劑及其他復(fù)雜基體如雙電荷離子所產(chǎn)生的各種類型的質(zhì)譜干擾[11],是解決四極桿ICP-MS(ICP-QMS)質(zhì)譜干擾問題的一個(gè)重大技術(shù)突破,并且迅速發(fā)展為目前ICP-MS最有效的質(zhì)譜干擾消除技術(shù)。

本研究以青島市售貝類樣品為研究對(duì)象,微波消解后采用基于碰撞/反應(yīng)池技術(shù)的ICP-MS法測(cè)定其中砷元素含量,分析在不同貝類中砷元素的分布情況,并且通過HPLC-ICP-MS對(duì)其中砷元素形態(tài)進(jìn)一步探究,依據(jù)國(guó)家對(duì)砷元素的限量標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合當(dāng)?shù)刎愵愊M(fèi)量,并與美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(USEPA)推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)模型和健康風(fēng)險(xiǎn),對(duì)貝類的污染狀況和食用安全性進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

牡蠣、蛤蜊、毛蚶、扇貝、縊蟶、竹蟶、青口貝、北極貝、夏威夷貝共9種 青島南山水產(chǎn)市場(chǎng)和團(tuán)島水產(chǎn)市場(chǎng);1 μg/L(Li、Mg、Y、Ce、Tl、Co)調(diào)諧溶液、100 μg/mL(Bi、Ge、In、Li、Lu、Rh、Sc、Tb)內(nèi)標(biāo)溶液、10 μg/mL砷元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 美國(guó)Agilent公司;砷形態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液:AsC((28.0±1.1) μg/g)、AsB((38.8±1.1) μg/g)、MMA((25.1±0.8) μg/g)、DMA((25.1±0.8) μg/g)、As(V)((17.5±0.4) μg/g)、As(Ⅲ)((75.7±1.2) μg/g) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心;65%硝酸(色譜純) 默克公司;碳酸銨(色譜純) 阿拉丁公司;標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM 1566b(總砷含量:((7.65±0.65) mg/kg) 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與物質(zhì)研究所;所用玻璃器皿及聚四氟乙烯消解罐內(nèi)罐 均需以20%的硝酸溶液浸泡24 h以上,再用超純水漂洗3次,最后儲(chǔ)存在密封的塑料容器中防止再次污染。

1260 HPLC高效液相色譜儀 美國(guó)Agilent公司;8800 ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜(配有Micromist標(biāo)準(zhǔn)霧化器、Scott雙通道霧化室、在線內(nèi)標(biāo)添加組件包、Ni接口錐、雙四極桿、CRC池和MassHunter數(shù)據(jù)處理軟件) 美國(guó)Agilent公司;Hamilton PRP-X100陰離子色譜柱(250 mm×4.1 mm,10 μm) 瑞士Hamilton公司;XT-mul新拓微波消解儀(配有消解罐) 上海新拓儀器公司;LPHA 1-4 LD plus冷凍干燥機(jī) 德國(guó)Christ公司;Milli-Q超純水系統(tǒng) 美國(guó)Millipore公司;AX124ZH分析電子天平 常州奧豪斯儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 砷元素標(biāo)準(zhǔn)工作液:將砷元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液進(jìn)行逐級(jí)稀釋,配制成濃度分別為0.0、0.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0 μg/L;砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)工作液:取六種砷形態(tài)化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行逐級(jí)稀釋,配制成濃度分別為0.0、0.5、1.0、5.0、20.0、50.0、100.0 μg/L。

1.2.2 樣品前處理

1.2.2.1 總砷測(cè)定前處理 貝類去殼,取用超純水漂洗三次去除外來雜質(zhì),研磨混勻,取樣0.5 g(精確到0.0001 g)于微波消解罐中,加入5 mL濃硝酸,冷消化30 min后,將消解罐放入微波消解系統(tǒng)中,升溫功率1200 W,升溫時(shí)間5 min,運(yùn)行溫度120 ℃;在3 min內(nèi)升至180 ℃,功率1800 W,保持15 min[12]。微波消解完畢后,待消解液冷卻后,將消解液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中,用少量超純水洗滌內(nèi)罐3次,合并洗滌液并定容至刻度,混勻后過0.45 μm濾膜上ICP-MS分析總砷含量。同時(shí)做空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

1.2.2.2 砷形態(tài)測(cè)定前處理 準(zhǔn)確稱量均質(zhì)后的貝類樣品0.3 g(精確到0.0001 g)于50 mL離心管中,加入20 mL 0.15 mol/L的硝酸溶液,3000 r/min渦旋1 min,使提取溶液與樣品充分混合。80 ℃加熱30 min,然后超聲(200 W)水浴5 min,重復(fù)上述步驟5次。提取完畢后,取出冷卻至室溫,8000 r/min離心10 min,取上層清液于50 mL容量瓶中,并定容至刻度,混勻后過0.45 μm濾膜后上HPLC-ICP-MS分析砷形態(tài)化合物含量。同時(shí)做空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

1.2.3 色譜條件的優(yōu)化 使用Hamilton PRP-X100陰離子色譜柱優(yōu)化流動(dòng)相組成,選擇碳酸銨-水體系作為流動(dòng)相,通過控制單一因子變量來探究流動(dòng)相離子濃度和pH對(duì)色譜峰形的影響。在流動(dòng)相pH=9.5的條件下,碳酸銨濃度分別為30、40、50、60 mmol/L對(duì)六種砷形態(tài)化合物色譜分離的影響;在碳酸銨濃度為50 mmol/L的條件下,流動(dòng)相pH分別為9.0、9.3、9.5、9.8對(duì)六種砷形態(tài)物質(zhì)色譜分離的影響。

1.2.4 儀器條件 HPLC工作參數(shù):Hamilton PRP-X100陰離子色譜柱(250 mm×4.1 mm,10 μm);流動(dòng)相A:水,流動(dòng)相B:50 mmol/L碳酸銨溶液(pH=9.5);梯度洗脫:0～3 min,100% A,3～4 min,0%～100% B,4～12 min,100% B;流速1.0 mL/min,柱溫25 ℃。

ICP-MS工作參數(shù):分析模式為全定量分析,射頻功率1550 W,等離子氣流速15.0 L/min,輔助氣流速1 L/min,載氣流速1.05 L/min,補(bǔ)償氣流速0.35 L/min,蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速0.3 r/s,采樣深度10.1 mm,數(shù)據(jù)重復(fù)采集3次,積分時(shí)間為0.1 s,掃描類型為單桿/串接,采用ICP-MS中的No gas模式、He模式、O2三種模式依次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.5 方法學(xué)考察

1.2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制 在上述最佳儀器條件下,將砷元素標(biāo)準(zhǔn)溶液按照濃度從低到高依次在ICP-MS中進(jìn)樣,測(cè)定砷元素的信號(hào)值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線;將6種砷形態(tài)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液按照濃度從低到高依次在HPLC-ICP-MS中進(jìn)樣,對(duì)各砷形態(tài)化合物的色譜峰面積進(jìn)行積分,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.5.2 檢出限和定量限 通過對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定11次,以空白樣品的信號(hào)值計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差值,以測(cè)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差值的3倍計(jì)算檢出限,以測(cè)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍計(jì)算定量限。

1.2.5.3 精密度和回收率實(shí)驗(yàn) 為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,將標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM 1566b中分別加入不同水平的標(biāo)準(zhǔn)品,進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),采用HPLC-ICP-MS法測(cè)定其中砷形態(tài)含量,并計(jì)算其回收率。

1.2.6 樣品的測(cè)定 將每種貝類樣品設(shè)置6個(gè)平行樣(n=6),按照上述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行前處理,采用ICP-MS分析總砷含量,HPLC-ICP-MS分析砷形態(tài)化合物含量,測(cè)定數(shù)據(jù)為6次測(cè)定的平均值。

1.2.7 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 采用USEPA推薦的日暴露計(jì)算方法和健康風(fēng)險(xiǎn)模型評(píng)價(jià)貝類中砷的健康風(fēng)險(xiǎn)。日膳食暴露量(estimated daily ingestion,EDI)的計(jì)算公式為:

式中:EDIiAs為iAs的日膳食暴露量(mg/(kg·d));CiAs為貝類樣品中iAs含量(mg/kg);DIR為目標(biāo)人群貝類的攝入量(0.0389 kg/d);BW為目標(biāo)人群的平均體重(63 kg)[13]。

采用危害商數(shù)(target hazard quotient,THQ)來評(píng)價(jià)由于攝入污染物對(duì)人體健康造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。THQ是污染物的估計(jì)劑量與參考劑量的比值,如果比值超過安全基準(zhǔn)1,則說明這種污染物對(duì)人體具有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)[14]。計(jì)算公式為:

式中:THQiAs為無機(jī)砷的危害商數(shù);RfDiAs為無機(jī)砷的口服參考劑量(3.0×10-4mg/(kg·d));EF為暴露頻率(365 d/year);ED為暴露年限(70 years);AT為暴露平均時(shí)間(25550 d)[15]。

采用致癌風(fēng)險(xiǎn)(carcinogenic risk,CR)來評(píng)估攝入貝類后無機(jī)砷對(duì)人群產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算公式為:

式中:CRiAs為癌癥風(fēng)險(xiǎn)概率;SFiAs(kg·d/mg)為砷的致癌因子(1.5 kg·d/mg)[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究中實(shí)驗(yàn)中設(shè)置6組平行,數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示;數(shù)據(jù)處理軟件采用MassHunter軟件,數(shù)據(jù)分析通過Eexcel 2016和SPSS 25.0,繪圖軟件采用Origin Pro 9.0。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

采用濃度分別為30、40、50、60 mmol/L的碳酸銨水溶液(pH=9.5)作為流動(dòng)相分離6種砷形態(tài)化合物,4種不同濃度碳酸銨下的HPLC-ICP-MS色譜圖如圖1a所示。由圖1a可知,隨著碳酸銨的濃度增加,六種砷形態(tài)化合物的洗脫時(shí)間縮短,尤其是As(V)和MMA,但AsC和AsB的洗脫時(shí)間基本不變。當(dāng)流動(dòng)相濃度超過50 mmol/L時(shí),As(Ⅲ)與DMA分離效果不佳。因此流動(dòng)相碳酸銨的最佳離子濃度為50 mmol/L,在該條件下,6種砷形態(tài)化合物可在12 min內(nèi)洗脫,對(duì)比Jasrotia等[17]分析海藻植物中中五種砷形態(tài)化合物需要18 min,分析效率得以提高。

采用pH分別為9.0、9.3、9.5、9.8的碳酸銨(50 mmol/L)作為流動(dòng)相分離6種砷形態(tài)化合物,4種不同pH條件下的HPLC-ICP-MS色譜圖如圖1b所示。由圖1b可知,隨著流動(dòng)相pH增加,AsC、AsB、DMA、As(V)的洗脫時(shí)間幾乎不受影響,但As(Ⅲ)逐漸電離,信號(hào)增加,并且出峰時(shí)間延后。當(dāng)流動(dòng)相pH為9.8時(shí),As(Ⅲ)與MMA不能達(dá)到基線分離。綜合考慮As(Ⅲ)的信號(hào)值與色譜分離效果,選擇流動(dòng)相B的pH為9.5,此時(shí)6種砷形態(tài)化合物均可獲得良好的分離效果,且峰形尖銳。

圖1 砷形態(tài)化合物在不同條件下的HPLC-ICP-MS色譜圖Fig.1 HPLC-ICP-MS chromatograms of As species standards under different conditions注:1:AsC,2:AsB,3:As(Ⅲ),4:DMA,5:MMA, 6:As(V);a:不同離子濃度;b:不同pH。

2.2 提取條件對(duì)貝類中砷形態(tài)物質(zhì)提取效率的影響

為了確定貝類樣品中砷形態(tài)化合物的組成,需要選擇合適的提取條件進(jìn)行前處理,既要保證砷形態(tài)化合物穩(wěn)定的同時(shí),又能夠達(dá)到較好的提取效率(提取六種砷形態(tài)總和/樣品中總砷含量)。本研究以標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM 1566b為原料,采用四種不同的酸性試劑硝酸、甲酸、鹽酸、三氟乙酸進(jìn)行提取,提取效率如圖2a所示。結(jié)果表明,在酸濃度一定(0.3 mol/L)時(shí),硝酸對(duì)砷形態(tài)的提取效率優(yōu)于其他提取試劑。在選擇以硝酸作為提取試劑后,分別比較濃度為0.05、0.10、0.15、0.20、0.25 mol/L的硝酸溶液作為提取試劑對(duì)提取效果的影響,提取效率如圖2b所示。結(jié)果表明,隨著硝酸濃度的增加,提取效率不斷升高,說明酸有利于從貝類基質(zhì)中提取砷形態(tài)化合物,而當(dāng)硝酸濃度大于0.15 mol/L時(shí),提取效率基本保持不變?？紤]到酸性過高對(duì)色譜柱壽命的影響,本研究采用0.15 mol/L硝酸作為提取試劑進(jìn)行貝類中砷形態(tài)化合物的提取實(shí)驗(yàn)。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM 1566b在不同提取條件下砷的提取效率Fig.2 Extraction efficiency of As species from SRM 1566b under different conditions注:a:不同種類的提取試劑;b:不同濃度的提取試劑。

2.3 CRC模式的選擇

采用ICP-MS在不同CRC模式(SQ模式無氣模式、SQ模式的He碰撞模式和MS/MS模式下的O2反應(yīng)模式)下進(jìn)行總砷濃度的測(cè)定。砷元素在不同碰撞/反應(yīng)模式下的線性方程、相關(guān)系數(shù)、背景等效濃度、檢出限和定量限見表1。由表1可知,本實(shí)驗(yàn)三種模式下砷元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9995以上,說明元素的信號(hào)值與濃度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。在No gas模式下,砷的背景等效濃度達(dá)到3.651 μg/L,表明在電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定砷元素時(shí)存在著嚴(yán)重的多原子離子干擾(40Ar35Cl、40Ar34SH、40Ca35Cl)。在He碰撞模式下,砷元素的背景等效濃度降低到0.008 μg/L,雖然通過動(dòng)能歧視和干擾離子碰撞解離使得多原子離子干擾基本被消除,但是對(duì)比He模式和其他模式下砷元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線可知,其信號(hào)大大降低,這是因?yàn)樵贖e模式下,不僅多原子離子會(huì)被消除,大量的75As+也會(huì)有能量損失,從而導(dǎo)致目標(biāo)離子靈敏度受損嚴(yán)重。在O2模式下,第一個(gè)四極桿過濾器設(shè)為質(zhì)荷比(m/z)=75,通過在碰撞/反應(yīng)池中的質(zhì)量轉(zhuǎn)移反應(yīng),將75As+轉(zhuǎn)移(shift)為75As16O+,第二個(gè)四極桿過濾器設(shè)置目標(biāo)離子為(m/z)=91,而40Ar35Cl+、40Ar34SH+、40Ca35Cl+以及由稀土元素形成的雙電荷離子(150Sm++和150Nd++)不能與O2發(fā)生質(zhì)量轉(zhuǎn)移反應(yīng),不僅能去除多原子離子干擾,還可以除去He模式下無法消除的雙電荷離子干擾,砷元素的背景等效濃度(BEC)降到了0.006 μg/L,而且相比于He模式靈敏度明顯提高,所獲得元素As的檢出限為0.009 μg/L,定量限為0.030 μg/L。Zhu等[18]通過ICP-MS中He模式分析砷元素,檢出限為0.1 μg/L,本研究采用O2模式,砷元素的檢出限更低,

表1 三種CRC模式下砷元素的分析性能Table 1 Analytical performance of three modes on arsenic

同時(shí)GB 5009.11-2014《食品中無機(jī)砷的測(cè)定 液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》[19]也推薦使用碰撞/反應(yīng)池技術(shù)來測(cè)定樣品中砷元素。綜上,在本研究中,MS/MS模式下的O2反應(yīng)模式測(cè)定砷元素具有良好的分析性能。

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線及檢出限、定量限 對(duì)六種砷形態(tài)化合物標(biāo)準(zhǔn)混合溶液進(jìn)行HPLC-ICP-MS進(jìn)行分析,以峰面積(y)對(duì)濃度(x,μg/L)進(jìn)行線性回歸,同時(shí)將6種砷形態(tài)溶液按照濃度從低到高依次進(jìn)樣,將信噪比S/N≥3時(shí)標(biāo)準(zhǔn)品的濃度定為檢出限,將S/N≥10時(shí)標(biāo)準(zhǔn)品的濃度定為定量限,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明,在碰撞/反應(yīng)池的O2模式條件下,6種砷形態(tài)化合物在一定濃度范圍內(nèi)都呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均在0.999以上,6種砷形態(tài)化合物檢出限為0.009～0.028 μg/L。Chen等[20]采用HPLC-ICP-MS中He模式分析蘑菇中砷元素形態(tài),6種砷化合物的檢出限為0.31～0.59 μg/L,本文建立的方法通過采用碰撞/反應(yīng)池技術(shù),在檢測(cè)靈敏度上已經(jīng)超過了該方法。綜上所述,本研究建立的CRC-ICP-MS元素分析方法具有很高的檢測(cè)靈敏度,適合水產(chǎn)品中砷形態(tài)化合物的定量分析。

表2 六種砷形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)曲線和靈敏度Table 2 Standard curves and sensitivity of six As species

2.4.2 精密度實(shí)驗(yàn) 為了驗(yàn)證本研究中建立的HPLC-ICP-MS方法的準(zhǔn)確性,按照上述選定的實(shí)驗(yàn)步驟和分析條件,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM 1566b進(jìn)行分析,重復(fù)測(cè)定6次,分析結(jié)果見表3。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該方法具有良好的日內(nèi)精密度和日間精密度(均小于10%),表明該方法具有較高的精密度和良好的準(zhǔn)確性。

表3 標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)分析結(jié)果Table 3 Analytical results of certified reference materials

2.4.3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn) 本研究采用加標(biāo)回收率來進(jìn)一步驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性,在標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM-1566b中分別添加3種濃度水平的砷膽堿、砷甜菜堿、三價(jià)砷、一甲基砷、二甲基砷和五價(jià)砷的標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照上述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行處理測(cè)定,測(cè)定樣品加標(biāo)前后六種砷形態(tài)化合物的濃度,計(jì)算加標(biāo)回收率(n=6),結(jié)果見表4所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,6種砷形態(tài)的回收率介于91.2%～106.2%,RSD介于3.2%～8.6%說明該方法有良好的重現(xiàn)性,滿足分析測(cè)試的要求。綜上所述,本研究中建立的方法能準(zhǔn)確分析水產(chǎn)品中6種砷形態(tài)化合物的含量。

表4 樣品加標(biāo)回收率結(jié)果Table 4 Recoveries of arsenic species from spiked samples

2.5 貝類樣品中總砷含量的測(cè)定

采用微波消解法進(jìn)行前處理,運(yùn)用ICP-MS中O2模式,以72Ge為內(nèi)標(biāo),對(duì)牡蠣、蛤蜊、毛蚶、扇貝、縊蟶、竹蟶、青口貝、北極貝、夏威夷貝9種貝類樣品中的總砷含量進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如表5所示。由表5可以看出,在測(cè)定的9種貝類(以濕重計(jì))中,砷含量為0.70～1.79 mg/kg,其中竹蟶中砷含量最高,為1.79 mg/kg。Zmozinski等[21]分別研究了巴西和西班牙的海產(chǎn)品甲殼類、魚類、雙殼類中總砷含量(以干重計(jì)),從1.2～35.2 mg/kg之間,尤其是雙殼類動(dòng)物中,砷平均含量達(dá)到15.0 mg/kg,其中無機(jī)砷含量占總砷含量的2.4%～5.8%。

表5 不同貝類中總砷含量Table 5 The contents of arsenic in different species of shellfish

根據(jù)GB2762-2017《食品中污染物限量》[22]中要求,海產(chǎn)品中貝類中無機(jī)砷含量小于0.5 mg/kg,為了對(duì)上述九種貝類進(jìn)行無機(jī)砷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,因此還需要進(jìn)一步研究測(cè)定貝類中無機(jī)砷含量才能給出科學(xué)的食用安全性評(píng)價(jià)。

2.6 貝類樣品中砷形態(tài)測(cè)定與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

采用優(yōu)化好的前處理?xiàng)l件(0.15 mol/L硝酸溶液)、色譜分離條件(50 mmol/L碳酸銨)及ICP-MS中CRC的O2模式測(cè)定貝類樣品中砷形態(tài)化合物組成及其含量。分析結(jié)果如表6所示,在測(cè)定的九種青島市售貝類樣品中,砷元素主要以砷甜菜堿為主,約占總砷含量的59.4%～87.1%,無機(jī)砷含量在0.014～0.283 mg/kg,均低于中國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)貝類中無機(jī)砷(0.5 mg/kg)的限量[22]。

表6 貝類中6中砷形態(tài)化合物的濃度Table 6 Concentrations of six arsenic species in shellfish

在本研究中,通過EDIiAs、THQiAs、CRiAs來進(jìn)一步評(píng)估人群攝入貝類后可能產(chǎn)生的危害,結(jié)果如表7所示,對(duì)于所測(cè)九種貝類樣品,無機(jī)砷的日攝入量在8.644×10-6～1.265×10-4mg/kg·d,危害商數(shù)THQ均小于1,說明青島市售的九種貝類就無機(jī)砷的食用安全性來說是安全的。但通過致癌因子CR可以看出,縊蟶、竹蟶、青口貝的致癌因子均大于無機(jī)砷致癌因子的最大可接受值(1×10-4)[23],說明應(yīng)該適當(dāng)減少部分貝類的食用量和使用頻率,以減少無機(jī)砷在體內(nèi)蓄積,從而降低其致癌等危害。

表7 貝類的日攝入量及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估Table 7 Estimated daily intake and potential health risk from consumption of shellfish

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)研究了CRC不同模式下方法的準(zhǔn)確性,表明O2反應(yīng)模式是準(zhǔn)確測(cè)定總砷及砷形態(tài)化合物的最佳定量方法。以0.15 mol/L硝酸作為提取試劑對(duì)貝類砷化合物進(jìn)行提取,提取效率達(dá)90%,采用HPLC-ICP-MS法測(cè)定貝類樣品中As(Ⅲ)、As(V)、MMA、DMA、AsB和AsC六種砷形態(tài)化合物時(shí),優(yōu)化液相條件,以50 mmol/L碳酸銨(pH=9.5)進(jìn)行梯度洗脫,使得6種砷形態(tài)化合物在12 min內(nèi)得以分離,方法學(xué)考察顯示,該方法6種砷形態(tài)化合物檢出限為0.009～0.028 μg/L,日內(nèi)精密度和日間精密度均小于10%,加標(biāo)回收率介于91.2%～106.2%,具有良好的分析性能。

分析青島市售9種貝類樣品中砷元素和形態(tài)分布,結(jié)果表明,貝類中總砷濃度較高(0.70～1.79 mg/kg),但通過砷形態(tài)的測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn),砷元素在貝類中主要是以無毒性的砷甜菜堿形式存在,約占總砷含量的59.4%～87.1%。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果,青島市售的九種貝類樣品對(duì)人體基本沒有危害,但持續(xù)大量攝入部分貝類(縊蟶、竹蟶、青口貝)可能會(huì)產(chǎn)生潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)。本研究所建立的高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法方法靈敏度高,分析速度快,結(jié)果穩(wěn)定準(zhǔn)確,為食品中重金屬污染的安全性評(píng)價(jià)提供了指導(dǎo)。