4種前處理方法-原子熒光光譜法測(cè)定螺旋藻中總砷含量

姜夢(mèng)云　劉旭　衣然

摘 要：本文使用原子熒光光譜法，比較了干法、低溫濕法、高溫濕法和微波消解法4種前處理方法測(cè)定螺旋藻中的總砷含量。通過(guò)考查正確性、精密度以及回收率3個(gè)指標(biāo)確定了高溫濕法為最佳前處理方法，同時(shí)通過(guò)雙人比對(duì)和儀器比對(duì)驗(yàn)證了該法具有良好的重復(fù)性，說(shuō)明高溫濕法-原子熒光光譜法是一種有效的測(cè)定螺旋藻總砷含量的方法。

關(guān)鍵詞：螺旋藻；總砷；原子熒光光譜法

Comparison of Four Pretreatment Methods for Total Arsenic in Spirulina by Atomic Fluorescence Spectrometry

JIANG Mengyun1， LIU Xu2， YI Ran1

（1.CFAPA Testing Technology Company Limited of Dalian， Dalian 116021， China;

2.SGS-CSTC Standards Technical Services Co.， Ltd.， Dalian Branch， Dalian 116000， China）

Abstract： Determination of total arsenic in Spirulina by atomic fluorescence spectrometry. The best pretreatment method for Spirulina was selected among dry method， low temperature wet method， high temperature wet method and microwave digestion method based on the correctness， precision and recovery. The repeatability of the method was verified by personnel comparison and instrument comparison test， which indicated that the atomic fluorescence spectrometry with high temperature wet method is an effective method for the determination of total arsenic content in Spirulina.

Keywords： Spirulina; total arsenic; atomic fluorescence spectrometry

螺旋藻（Spirulina）屬藍(lán)藻門(mén)、顫藻科，是一種光合作用放氧的絲狀藍(lán)細(xì)菌[1]。作為植物蛋白，其蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)超過(guò)大豆，但卻容易被人忽視[2]。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)其具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和大量的活性物質(zhì)，包括藻藍(lán)蛋白、螺旋藻多糖、γ-亞麻酸和微量營(yíng)養(yǎng)素等[3]。研究顯示，螺旋藻多糖對(duì)治愈急性肝損傷[4]和提高淋巴免疫細(xì)胞活性[5]均有積極作用，螺旋藻激酶可以緩解動(dòng)脈粥樣硬化[6]，螺旋藻源ACE抑制肽可以促進(jìn)皮膚傷口愈合[7]。大眾對(duì)于螺旋藻營(yíng)養(yǎng)功能性的了解日漸加深，市面上已經(jīng)涌現(xiàn)出大量的螺旋藻產(chǎn)品，包括但不限于飼料、食品和保健品。針對(duì)螺旋藻的食品安全問(wèn)題同樣受到了廣泛關(guān)注。

《食用螺旋藻粉質(zhì)量通則》（GB/T 16919—2022）[8]規(guī)定了螺旋藻粉的理化指標(biāo)，包括細(xì)度、水分、灰分、總蛋白質(zhì)、藻藍(lán)蛋白質(zhì)和β-胡蘿卜素；《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）[9]規(guī)定了鉛的限量；《飼料用螺旋藻粉》（GB/T 17243—1998）[10]規(guī)定了理化指標(biāo)、微生物學(xué)指標(biāo)和重金屬限量，從中發(fā)現(xiàn)，重金屬一直是螺旋藻食品安全關(guān)注的重點(diǎn)。螺旋藻中的重金屬來(lái)源于其細(xì)胞壁中的大量多糖對(duì)重金屬的富集。本文的研究重點(diǎn)為螺旋藻中的總砷含量，參考《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》（GB 5009.11—2014）[11]，利用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法比較干法消解、低溫濕法消解、高溫濕法消解以及微波消解，4種不同消解條件下的總砷含量，以期選擇出一種相對(duì)方便、結(jié)果準(zhǔn)確的總砷測(cè)定前處理方法。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBS 04-1714-2004），國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；硝酸、高氯酸、硫酸、鹽酸、過(guò)氧化氫、氧化鎂、硝酸鎂、硼氫化鉀、氫氧化鉀、硫脲和抗壞血酸，均為優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；螺旋藻總砷質(zhì)控樣品QC-2202A-01和魚(yú)肉粉總砷質(zhì)控樣品QC-2190A-01，大連中食國(guó)實(shí)檢測(cè)技術(shù)有限公司。

原子熒光光譜儀ASF-10B、原子熒光光譜儀ASF-8220，北京吉天有限公司；石墨電熱板DB-XEFS，力辰儀器科技有限公司；微波消解儀TM-44b，天燚儀器制造（成都）有限公司；趕酸器GSD，天燚儀器制造（成都）有限公司；高溫爐SX2-4-10N，上海一恒醫(yī)療器械有限公司；電子天平MS105，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 儀器條件

砷空心陰極燈，負(fù)高壓：270 V；燈電流：80 mA；氬氣載氣流速：300 mL·min-1；氬氣屏蔽氣流速：800 mL·min-1；載流劑：5%鹽酸溶液；還原劑：含0.5%氫氧化鉀的2%硼氫化鉀溶液；以峰面積讀數(shù)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)條件

以螺旋藻質(zhì)控樣品為原料，對(duì)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》（GB 5009.11—2014）[11]方法進(jìn)行改良，選擇4種前處理方法，依次為干法、低溫濕法、高溫濕法以及微波消解法。具體前處理?xiàng)l件見(jiàn)表1。

1.2.3 精密度、正確度和回收率

精密度由一名人員進(jìn)行6次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差；正確度由一名人員進(jìn)行6次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出平均值后與指定值比較；回收率由一名人員選擇一種加標(biāo)濃度進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出回收率。

1.2.4 比對(duì)實(shí)驗(yàn)

以螺旋藻和魚(yú)肉粉質(zhì)控樣品為原料，利用上述高溫濕法進(jìn)行前處理。由2名人員分別進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出平均值以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，同時(shí)選擇一種加標(biāo)濃度分別進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算回收率。由1名人員使用兩臺(tái)原子熒光光譜儀，分別進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出平均值以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，同時(shí)選擇一種加標(biāo)濃度分別進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出回收率。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及檢出限

先使用2%硝酸溶液對(duì)砷標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行稀釋得到砷中間液，然后依次配制出0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、30 μg·L-1、40 μg·L-1和50 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)，用原子熒光光譜儀按上述條件檢測(cè)。以峰面積為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)濃度點(diǎn)含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線?；貧w方程為y=74.894 1x+20.747 8，相關(guān)系數(shù)為0.999。連續(xù)測(cè)量11次試劑空白，檢出限為0.008 6 mg·kg-1。此標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)大于0.99[12]，檢出限小于0.010 mg·kg-1[11]，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 螺旋藻總砷含量

4種前處理的螺旋藻總砷含量結(jié)果見(jiàn)表2，最接近指定值的前處理方法為高溫濕法和干法，且都在滿意范圍內(nèi)；低溫濕法與微波消解法的結(jié)果遠(yuǎn)低于指定值，且不在滿意范圍內(nèi)，造成這種結(jié)果的原因是消解溫度不同。水產(chǎn)品中的砷大多屬于有機(jī)砷，其中植物性主要為砷糖化合物，動(dòng)物性主要為砷堿化合物，這些有機(jī)砷需要在酸性條件下經(jīng)過(guò)300 ℃高溫才能轉(zhuǎn)化成砷鹽[13]。該結(jié)果與徐虹等[14]以蝦粉、紫菜和扇貝為研究對(duì)象，使用干法、濕法以及微波消解法的研究結(jié)果一致。此外還有謝楠等[15]使用微波消解法處理-原子熒光光譜儀檢測(cè)海產(chǎn)品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有氫化物發(fā)生行為。在本研究中，雖然干法與高溫濕法的正確度很接近，但仍然略低于指定值，且從相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差以及回收率上比較，濕法檢測(cè)效果更好。原因可能是升溫過(guò)程較快，導(dǎo)致樣品發(fā)泡膨脹，飛濺造成樣品量損失；干法溫度較高，樣品中的砷直接揮發(fā)[16]。因此，本研究最終選擇高溫濕法作為前處理方法，進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.3 比對(duì)實(shí)驗(yàn)

按1.2.2中的高溫濕法前處理?xiàng)l件進(jìn)行螺旋藻總砷的雙人比對(duì)以及儀器比對(duì)驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表3。不同人員的檢測(cè)結(jié)果平均值相近，均在指定值滿意范圍內(nèi)，另外相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%，回收率均在90%以上。表明該前處理方法不受人為操作的影響。使用不同的原子熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)定，得出的檢測(cè)數(shù)據(jù)與雙人比對(duì)的數(shù)據(jù)也相似。這表明該前處理方法不受原子熒光光譜儀的影響。但需要提醒的是，不同實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件存在差異，使用的氬氣純度、砷燈使用時(shí)長(zhǎng)和各種耗材的壽命也有巨大差別，雖然可能使用的原子熒光光譜儀設(shè)備一樣，但使用的儀器條件也需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以達(dá)到儀器最佳使用狀態(tài)，從而獲得與本研究相似的結(jié)論。

除了螺旋藻，本研究還選取了魚(yú)肉粉作為原料，魚(yú)肉屬于動(dòng)物性海產(chǎn)品，同樣含有大量的砷化合物，需要高溫才能降解。按1.2.2中的高溫濕法前處理?xiàng)l件進(jìn)行魚(yú)肉粉總砷的雙人比對(duì)以及儀器比對(duì)驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表4。從中得出與螺旋藻一致的結(jié)論，即對(duì)于魚(yú)肉粉總砷，使用高溫濕法前處理，雙人比對(duì)以及儀器比對(duì)得出的結(jié)果均與指定值相近，均在滿意范圍內(nèi)，且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和回收率都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，表明魚(yú)肉粉也適用此高溫濕法前處理方法。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，使用高溫濕法-原子熒光光譜法測(cè)定螺旋藻中的總砷含量接近指定值且在滿意范圍內(nèi)，回收率以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在本實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)螺旋藻以及魚(yú)肉粉進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)，表明該方法受人員以及原子熒光光譜儀的影響很小。綜上所述，高溫濕法-原子熒光光譜法是一種準(zhǔn)確可靠的測(cè)定總砷的方法，可以廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品中總砷含量的檢測(cè)。

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