液相—原子荧光光谱法测定食品中无机砷

林长钦 黄朝耿 周雷

摘要[目的]准确测定食品中的无机砷。[方法]采用液相色谱-原子荧光光谱法（LCAFS）以及砷形态快速分析Princen柱和在线氢化物反应系统对食品中的砷进行检测。[结果]该方法对检测质量浓度为5 μg/L的As（III）和As（V）标样，系统具有更高的检测灵敏度，检出限可以分别达0.98和2.88 μg/L。该方法在5.0～100.0 μg/L范围内的无机砷检测具有良好的线性，相关系数均可为0.999以上，加标量为10 μg/L的回收率在95%以上。[结论]该方法是测定食品中无机砷含量的一种高效、低消耗的方法，在实际样品的无机砷检测中也表现出良好的效果，非常适合无机砷的检测。

关键词 液相-原子荧光光谱法；无机砷；砷形态快速分析柱；在线氢化物反应系统

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）03-0101-03

Abstract[Objective] To determine the inorganic arsenic in food accurately. [Method]The liquid chromatographyatomic fluorescence， the fast analytical Princen column and online hydride reaction system were employed to determine arsenic in food. [Result] The detection limits of this method were 0.98 and 2.88 μg/L for 5 μg/L As（III） and As （V） standard samples， respectively showing higher detection sensitivity. The calibration curves of method showed good linearity with linear correlation coefficient 0.999 for both As（III） and As （V） detection in the range of 5.0-100.0 μg/L. The recovery of the method was more than 95% under 10 μg/L. [Conclusion] This method is high efficiency and low consumption for detection of inorganic arsenic， which is suitable for the inorganic arsenic detection.

Key words Liquid chromatographyatomic fluorescence spectrometry；Inorganic arsenic；Fast analytical Princen column；Online hydride reaction system

砷作为常见的有毒有害元素，一直备受人们关注。人体若摄入过多砷可引起急性中毒，长期低剂量暴露可引起慢性砷中毒，诱发各种皮肤病并可导致肝肾功能受损，甚至导致癌症。砷在自然界中以无机和有机的形式存在，其毒性与其存在形态密切相关，不同形态的砷毒性相差甚遠。无机砷化合物毒性极强，如砷酸盐[As（V）]、亚砷酸盐[As（III）][1]；有机砷如甲基化的有机砷毒性远低于无机砷化合物，砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC）则被研究认为无毒[1-2]。因此，为了真实反映食品中砷的安全性，对砷元素的各种形态进行有效分离，然后再进行检测是非常必要的。国家卫生和计划生育委员会于2015年9月发布了《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》[3]国家标准，该标准对食品中无机砷的测定主要采用液相色谱-原子荧光光谱法（LCAFS）[4-11]和液相色谱-电感耦合等离子质谱法（LCICPMS）[12-15]2种方法，但这2种方法均存在样品分析时间长、载液消耗量大等缺点。

该试验的研究方法是在国家标准中液相色谱-原子荧光光谱法（LC-AFS）的基础上，采用砷形态快速分析柱（Princen色谱柱）和在线氢化物反应系统，选择合适的色谱分离条件、氢化物发生条件和测量参数，对该方法进行测量评价。结果表明，该方法的分离效果、灵敏度及信噪比均符合检测要求，并且大大缩短了样品分析时间，节约了载液的消耗量。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 主要试剂。

氩气，纯度99.999%，珠海大亚湾气体公司；100 mg/L As（Ⅲ）、As（Ⅴ）标准储备溶液，国家标准物质中心；NH4H2PO4 分析纯、甲酸、KBH4、KOH，均为分析纯，广州化学试剂厂。

1.1.2 主要仪器。

RODI型反渗透去离子纯水机，法国Milipore公司；液相色谱-原子荧光（LCAFS），北京吉天仪器有限公司；联用PrinCen液相色谱，使用的柱子分别为美国汉密尔顿生产的PRP-X100色谱柱及广州谱临晟科技有限公司生产的Princen色谱柱；pH计，美国热电-奥立龙。

1.1.3 标准溶液。

As（Ⅲ）、As（Ⅴ）標准溶液：100 mg/L As（Ⅲ）、As（Ⅴ）标准储备溶液从国家标准物质中心购得。试验中分别准确吸取0.10 mL 100 mg/L的As（Ⅲ）和As（Ⅴ）标准储备溶液，以超纯水定容至10 mL，摇匀，得到1.0 mg/L的As（Ⅲ）、As（Ⅴ）混合标准储备溶液，并取该混合标准储备溶液0、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mL于10 mL容量瓶中，以超纯水定容，得到系列浓度为0、5.00、10.00、20.00、50.00和100.00 μg/L的标准曲线溶液，该储备溶液和标准曲线溶液均是现配现用。

1.1.4 流动相。

LC 流动相为NH4H2PO4溶液，pH 用 4%甲酸调节。流动相使用之前需经过 0.45 μm 滤膜过滤。KBH4溶液用0.5% KOH当日配制。

1.2 方法

整套操作系统由3部分组成。分离LC部分包括德国进口的液相色谱泵头，串联式双柱塞往复泵，采用全PEEK流路连接，并配有XYZ三维电机驱动的自动进样器，可满足0.10～300.00 μL样品进样量及准确定量要求。在线氢化物反应系统中，HCl和KBH4作用后，KBH4水解产生活性氢，活性氢把色谱流出物中的三价砷、五价砷还原成AsH3，生成的氢化物在气液分离器中被分离，气体进入原子荧光的原子化器（炉子）被激发出荧光从而被检测。测定部分由AFS-920原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）完成，在儀器里使用的激发光源是高性能砷空心阴极灯（北京有色金属研究总院）。Prin-Cen液相色谱工作站兼容AFS-920原子荧光光度计，实时采集数据并显示色谱图，采集完成后自动计算各组分的浓度（三价砷和五价砷）和总浓度（无机砷）。

色谱条件：

Princen色谱柱（As Spec Fast Column，4.6 mm×50.0 mm×5.0 μm）；

Princen保护柱（As Spec Guard Column，4.6 mm ×50.0 mm×10.0 μm）；

流动相为15 mmo1/L NH4H2PO4（pH 7.0）；

流速1.2 mL/min；

进样体积100 μL。

原子荧光检测条件：

高性能砷空心阴极灯，193.7 nm；

负高压280 V；

灯电流60 mA；

载气为氩气，流速400 mL/min；

屏蔽气为氩气，流速800 mL/min。

氢化物发生条件：

还原剂为30 g/L KBH4，流速4 mL/min；

载液为20%HCl，流速4 mL/min。

2 结果与分析

2.1 不同色谱柱的分离结果

分别采用目前常用的汉密尔顿色谱柱（Hamilton PRP-X100）和Princen色谱柱对同一浓度（100 μg/L）无机砷标准品进行分离处理，测定分离结果见图1，相关的统计结果见表1。由图1、表1可知，在采用pH 7.0的15 mmo1/L NH4H2PO4流动相条件下，Princen色谱柱可以更快地分离无机砷，其中As（III）分离时间为1.175 min，As（V）分离时间为3.342 min，相比汉密尔顿色谱柱中As（III）分离时间为2.092 min缩短78.0%；As（V）分离时间为7.342 min，缩短119.7%，从而大大缩短样品分析时间，提高检测效率，节约样品分析过程中载液的消耗量。

2.2 信噪比和检出限的比较

采用5 μg/L无机砷标准品分别在汉密尔顿色谱柱和Princen色谱柱进行分离处理，计算在相同条件下的信噪比和检出限，相关结果见图2和表2，其中检出限由3倍基线噪音的峰高计算得到。结果表明，采用Princen色谱柱具有更高的信噪比，更低的检出限，可以更好地提高檢测灵敏度。

2.3 线性关系

精密吸取上述100 μg/L的标准储备液0、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mL于10 mL容量瓶中，以水定容，得到系列浓度为0、5.00、10.00、20.00、50.00、100.00 μg/L的标准曲线溶液。分别用汉密尔顿色谱柱和Princen色谱柱对上述标准曲线溶液进样100 μL，以标准物质的峰面积为纵坐标（y），浓度为横坐标（x），绘制标准曲线，相关结果见表3。由表3可知，采用汉密尔顿色谱柱和Princen色谱柱建立的线性回归方程线性关系良好，相关系数（r）均为0.999以上。

2.4 加标回收率试验

采用Princen色谱柱，称取粉碎研磨后的大米1.00 g，加入20 mL 0.15 mol/L硝酸溶液，放置过夜。于90 ℃恒温箱中热浸提2.5 h，每0.5 h振摇1 min，保证样品中各种形态的砷能充分提取，取出后冷却至室温，8 000 r/min离心15 min，取上层清液，经0.45 μm有机滤膜过滤后用液相色谱仪进行砷形态分离，原子荧光定量检测，并进行加标试验，结果见表4。

由表4可知，测定试样回收率均在95%以上，其中 As（III）回收率在97%～98%，As（V）回收率在95%～96%。因此该方法测定食品中As（III）和As（V）的准确度较高，完全可以满足试验要求。

2.5 部分食品中As（III）、As（V）和无机砷的测定结果

为了验证该方法对实际样品的检测，该试验选取了几种代表性的食品在Princen色谱柱上进行相关的检测试验，结果如表5所示。可以看出，利用Princen色谱柱和在线氢化物反应系统的LCAFC方法测得实际样品的不同形态的砷以及总量与实际符合，表明该方法切实可行。该方法可以快速地分辨出As（III）、As（V）和无机砷的总量，非常适合日常砷的检测，在后续的食品检测中具有较大的实用性以及应用前景。

3 结论与讨论

该研究探讨了采用Princen色谱柱和在线氢化物反应系统建立的液相原子荧光光谱法测定食品中不同形态的砷As（III）和As（V）。该方法具有分析时间短、载液及还原剂等试剂消耗量少、精密度高、回收率高等特点，是检测食品中不同形态的无机砷的有力工具，可为各级产品质量监督管理部门提供有力的技术支撑，为广大消费者提供技术保障。

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