优秀论文

 

一种新的海藻中无机砷检测方法的研究

尚德荣¹ 翟毓秀¹ 郭莹莹² 宁劲松¹ 赵艳芳¹ 王 军²  盛晓风¹

（¹中国水产科学研究院黄海水产研究所；²中国海洋大学）

1 前 言

砷元素主要有亚砷酸盐（As^III）、砷酸盐（As^V）、一甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）、砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC）形式存在。另外，还有其他更复杂的砷化合物，例如砷糖（Arsenosugars）、砷脂类化合物等。不同形态砷化物的毒性不同，其中无机砷的毒性最大，甲基化砷的毒性较小，因此无机砷是水产品质量检验中主要的安全卫生指标。海藻本身具有富集砷元素的特性，使得砷含量较高，被称为海洋环境中的“砷库”，所以对海藻中无机砷的准确检测具有重要意义。本文鉴于在制定海藻食品中无机砷检测标准的可适用性、可推广性，选用HPLC- HG- AFS的联用技术。因为AFS具有较高的灵敏度，光谱线简单，选择性好，线性范围宽，分析成本低等优点。

2 实验部分

2.1 实验所用的仪器条件

表1无机砷测定HPLC -HG-AFS条件

HPLC	色谱柱	Hamilton PRP-X100 (250mm×4.1mm i.d.,10μm )
	保护柱	Hamilton PRP-X100 (25mm×2.3mm i.d.,12-20μm)
	等度分离流动相	15 mmol/L (NH4)2HPO4，pH 6.0
	进样体积	100μL
HG-AFS	还原剂	1.5% KBH4+ 0.5% KOH	载流	7% HCl
	负高压	300V	灯电流	100mA
	载气 氩气Ar	400mL/min	屏蔽气	600mL/min

2.2 试剂

As^III标准溶液从国家标准物质中心购得。CH₃AsO(ONa)₂·6H₂O和Na₂HAsO₄·7H₂O从Sigma-Aldrich购得，(CH₃)₂AsO₂H从Acros购得。各标准储备液通过溶解相应量的固体试剂得到，4℃下保存，标准工作曲线用的混合砷标准当日稀释配制。流动相使用之前需经过0.45μm滤膜过滤，KBH₄溶液用0.5% KOH当日配制，所有的试剂均是分析纯或是优级纯，整个实验都使用超纯水。氩气（纯度≥99.99%）。

2.3 实验方法

2.3.1 提取

称取经粉碎过40目筛的干样2.000g左右于25mL具塞刻度试管中，加入1.2mol/L的HCl溶液10mL，混匀，在70℃水浴下恒温震摇1h，取出冷却，再加入10mL水，恒温震摇0.5h。取10mL溶液于10mL离心管中，4000rpm下离心20min，移取1.0mL上清液于5mL试管中，加入0.2mL H₂O₂，和0.8mL水，混匀后在70℃水浴下恒温保持20min，取出冷却，用0.45μm滤膜过滤后，取100uL进样测定。同时做空白试验。

2.3.2 测定

（1）标准系列的配置：通过溶解相应量的MMA、DMA、As^v得到1000mg/mL的各单标溶液； (标液可在4℃冰箱存放备用)；（2）混合砷标准溶液稀释配制（临用时现配）：将以上四种标液混合逐级稀释至1mg /mL混合标准溶液，然后再分别稀释为：10ng/mL、20ng/mL、40ng/mL、80ng/mL、100ng /mL的浓度。

2.3.3 结果计算

（1） 定性：开机后按上述条件进行设置，待稳定后，先做标准曲线，然后测定处理好的样品溶液。用峰高或峰面积外标法定量。在上述色谱条件下As^III、DMA 、MMA、As^V依次保留时间约为2.583min、3.213min、5.066min 、9.002min；（2）定量：待测样品中As^III、DMA、MMA、As^V的色谱峰保留时间与标准溶液相比变化范围在±5%之内即认为该待测定物质。用外标法，绘制标准工作曲线，然后将样品峰分析处理，用外标校正，即可得到待测溶液中的As^III、DMA、MMA、As^V的浓度。

3 结果与讨论

3.1 HPLC-HG-AFS仪器分析性能

采用等度高效液相色谱-氢化物发生原子荧光（HPLC-HG-AFS）测定，4种砷形态的线性相关系数均≥0.999，相对标准偏差均＜4.0，对4种砷形态As^III 、DMA、MMA、As^V 的检出限分别为0.6ng/mL、1.0ng/mL、0.9 ng/mL和2.6ng/mL。该仪器的分析性能完全符合测定四种砷形态的要求。

3.2 提取剂及其浓度的选择

实验中常用三强酸是盐酸(HCl)、硝酸(HNO₃)和硫酸(H₂SO₄)，由于H₂SO₄的氧化性很强，并具有脱水性，易引起样品炭化；硝酸(HNO₃)中的NO₃^-在阴离子柱上保留极强，对柱效影响远大于Cl^-；因此选用HCl做提取剂。

提取剂浓度的选择：称取一定量的样品，采用不同浓度的HCl提取，从提取率和提取液中砷形态的变化可得，当HCl浓度为1.2mol/L时，海带的砷提取率均大于90.0%以上， 所以采用1.2mol/L的HCl就可以达到较理想的提取效果。

3.3 提取温度和提取时间的选择

采用盐酸提取可使样品中的砷形态发生变化，使得色谱图大大简化，从而简化无机砷的定量。考虑到检测的时效性及样品之间的差异，最终确定采用70℃水浴下震摇1h来提取样品中的无机砷。

3.4  DMA和MMA在提取及氧化过程中的稳定性

海藻中的主要砷形态有机砷(AsS1)在强酸的作用下会转化为DMA，为了证实DMA和MMA在酸提取条件下不会转化为无机砷，可以通过以下实验证明：分别在酸液和海藻的酸提取液中加入一定量的DMA、MMA再重复一次酸提取及H₂O₂氧化的全过程，然后用原子荧光形态分析仪测量。

3.5 加入H₂O₂的作用

用1.2mol/L HCl浸提，不干扰As^V的定量，但As^III与一未知AsS1出峰时间非常接近，从而严重干扰As^III的准确定量，因此采用等度分离方法测定无机砷含量时，需在样品提取液中加入H₂O₂把As^III氧化为 As^V，最终通过对As^V的定量得到样品中的iAs含量；通过考察H₂O₂对AsIII的氧化效率，确定H₂O₂的浓度为10%适宜。

3.6 方法回收率和精密度

    在确定检测方法后，我们分别以海带和盐渍裙带菜为测试对象，进行加标回收率和精密度实验，以考察方法的准确度和重现性。实验样品加标量在0.10mg/kg和1.00mg/kg时二种测试样品的平均回收率都在92%以上，精密度在4%以下，从上试验结果可以看出，该方法可以满足无机砷检测的要求。

（参考文献及图、表略）