食品中砷的前處理和分析方法的優(yōu)化及應(yīng)用.pdf

1、砷是一種自然界常見的有毒有害元素，具有較強(qiáng)的毒性，同時存在致癌致畸效應(yīng)，一次過量攝入砷容易引起砷急性中毒而致死，長期低劑量攝入會人體蓄積從而引起慢性砷中毒和誘發(fā)各類皮膚病以及肝腎損傷，應(yīng)引起人們足夠的重視。同時，微量砷也是人體必需的微量元素，有生血和促進(jìn)組織細(xì)胞生長等功能；此外，砷在臨床上對腫瘤也有一定的治療作用，目前已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。砷的毒性與其存在形態(tài)有著密切的關(guān)系，不同形態(tài)的砷毒性差異巨大，根據(jù)砷的毒性和砷的主要存在形式，砷的形

2、態(tài)大致可分為有機(jī)砷和無機(jī)砷，無機(jī)砷主要形態(tài)表現(xiàn)為亞砷酸鹽(AsIII)和砷酸鹽(AsV)兩種，均具有較強(qiáng)的毒性；而有機(jī)砷的形態(tài)多種多樣，目前已知的主要存在形態(tài)有甲基砷(包括一甲基砷MMA和二甲基砷DMA)，砷甜菜堿AsB，砷膽堿AsC，砷糖AsS，砷脂AsL等。有機(jī)砷的眾多形態(tài)中，甲基砷被認(rèn)為有微弱的毒性，而其余形態(tài)更為復(fù)雜的有機(jī)砷由于可以被人體迅速排出體外而基本認(rèn)為是無毒或毒性極低，基本對人體無害。各形態(tài)砷的毒性大小順序?yàn)椋篈sH3>

3、亞砷酸鹽(AsIII)>砒霜(As2O3)>砷酸鹽(AsV)>一甲基砷酸(MMA)>二甲基砷酸(DMA)>砷甜菜堿(AsB)，砷膽堿(AsC)等。FAO/WHO1988年提出的無機(jī)砷暫定每人每周耐受攝入量為0.015mg/kg. bw，以人體重60公斤計算，每人每日耐受攝入量為0.129mg。我國在國家標(biāo)準(zhǔn)GB2762-2005《食品中污染物限量》中規(guī)定了食品總砷的限量標(biāo)準(zhǔn)，而由于砷的存在形態(tài)的多樣性以及毒性的差異，單單以總砷含量來評價

4、砷對機(jī)體健康的影響并不科學(xué)。在國標(biāo)方法GB/T5009,11-2003中有總砷及無機(jī)砷的測定方法，總砷測定采用的前處理方法有兩種，一種是500℃干灰化，另一種是應(yīng)用氧化性酸進(jìn)行濕法消解，但是在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)兩種前處理方法處理某些樣品進(jìn)行總砷測定時均存在回收率偏低的問題，且應(yīng)用兩種前處理方法進(jìn)行總砷測定同一樣品所得結(jié)果也存在較大的差異，說明這兩種前處理方法并不是適合所有類型的樣品。國標(biāo)方法GB5009.11-2003中測定無機(jī)砷方法的第一

5、法(酸浸提-原子熒光法)分析特異性差，由于各種形態(tài)的砷被提取出來，往往得出假陽性的結(jié)果，而第二法(酸浸提-銀鹽法)則同樣存在特異性差的問題，而且靈敏度低，不能滿足含量較低的食品樣品的無機(jī)砷測定。鑒于以上原因中國疾病預(yù)防控制中心已經(jīng)對該方法提出了改進(jìn)，建立了液相色譜-在線消解-氫化物原子熒光光譜法測定無機(jī)砷的方法，目前正在驗(yàn)證狀態(tài)。新提出的無機(jī)砷測定方法所使用的形態(tài)分析儀較昂貴，以當(dāng)前中國的國情暫時無法在縣區(qū)級基層檢測機(jī)構(gòu)推廣。有鑒于此，

6、有必要對總砷及無機(jī)砷的分析測定方法進(jìn)行研究改進(jìn)，以建立適合向基層檢測機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用的總砷及無機(jī)砷的測定方法。 國際上總砷測定基本都采用靈敏度、準(zhǔn)確度和檢測限均很出色的一些檢測手段，如ICP-MS、HG-AFS、HG-AAS等。無機(jī)砷的測定基本都采用各種聯(lián)用技術(shù)，通過分離能力出色的色譜技術(shù)與特異性檢測器聯(lián)用，例如色譜與原子吸收技術(shù)聯(lián)用，色譜與原子熒光檢測技術(shù)聯(lián)用，色譜與電感耦合等離子質(zhì)譜聯(lián)用等。這些技術(shù)都非常適合用于形態(tài)分析，但是由

7、于所使用儀器設(shè)備價格昂貴，使用成本較高，并不能在國內(nèi)推廣使用。根據(jù)我國基層檢測機(jī)構(gòu)儀器設(shè)備的配備，絕大部分實(shí)驗(yàn)室都配有液相色譜和我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的原子熒光光譜儀，配有砷空心陰極燈的原子熒光光譜儀可以特異性檢測砷，在總砷的分析檢測方面只需要對前處理方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，解決回收率低等問題即可使用原子熒光光譜儀來直接測定；而液相色譜則可以幫助我們實(shí)現(xiàn)無機(jī)砷的分離，然后直接進(jìn)行原子熒光光譜法測定無機(jī)砷；找到一個合適的提取分離條件，使無機(jī)砷能充

8、分和有機(jī)砷分離，確定無機(jī)砷的保留時間，完全收集無機(jī)砷洗脫液，然后直接應(yīng)用原子熒光光譜儀進(jìn)行測定。這樣我們基層檢測機(jī)構(gòu)就可以達(dá)到利用已有的儀器開展總砷及無機(jī)砷的測定工作的目的，而不需要購置昂貴的儀器及支付昂貴的運(yùn)營費(fèi)。同時可以解決基層檢測機(jī)構(gòu)因缺乏昂貴的儀器而無法按照我國食品中砷衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn)來完成檢測任務(wù)的問題，還能有效開展食品衛(wèi)生監(jiān)督，保證人們的食品安全，保護(hù)人民的身體健康。 本文通過對國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法GB/T5009.11-2

9、003中總砷分析的兩種消解方法(濕法消解、干灰化法)進(jìn)行比對優(yōu)化，通過兩種消化方法的優(yōu)缺點(diǎn)的比較，分析查找分析結(jié)果不理想的原因，建立了適合于不同類型食品樣品的消解效果更好的通用消解方法。通過對不同類型食品樣品中砷提取條件的研究和色譜柱分離條件的考察，建立并優(yōu)化了針對不同類型食品樣品的提取方法和陰離子交換色譜柱分離無機(jī)砷的方法。對原子熒光光譜儀測定砷的儀器條件進(jìn)行了優(yōu)化選擇，通過對反應(yīng)酸濃度、還原劑濃度、燈電流、載氣流量等影響砷測定的關(guān)鍵

10、因素進(jìn)行了考察，選擇了最佳原子熒光光譜儀的儀器測定條件。同時進(jìn)行了方法的回收率，線性，精密度，準(zhǔn)確度，以及檢測限的考察，研究砷在原子熒光光譜儀上的最佳測定條件。 在對原子熒光光譜法測定總砷的方法優(yōu)化中，對儀器測定條件及樣品前處理進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，對國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T5009.11-2003中總砷測定回收率偏低的原因進(jìn)行了分析總結(jié)，分別針對不同類別食品樣品的消解進(jìn)行了研究，建立了濕消解-千灰化聯(lián)合消解原子熒光光譜法測定總砷的方法。

11、在對砷存在形態(tài)較復(fù)雜的樣品進(jìn)行總砷的分析測定中，微波消解和濕法消解由于消解溫度的限制，并不能把各種形態(tài)的砷完全消解成為可以直接測定的無機(jī)砷狀態(tài)，從而造成總砷測量結(jié)果偏低；而干灰化法則由于灰化不完全或者樣品炭化過程中大量氣體產(chǎn)生造成氧化鎂覆蓋層遭到破壞等原因造成砷的損失，使總砷測定結(jié)果偏低。在本方法中，采用硝酸沸水浴，對待測樣品進(jìn)行預(yù)消解之后，再加入助熔劑硝酸鎂并覆蓋砷吸收劑輕質(zhì)氧化鎂進(jìn)行干灰化的前處理方法，很好地解決了濕法消解不完全和干

12、法消解容易損失的難題。在線性范圍內(nèi)，濕法-干灰化法聯(lián)合消解，原子熒光光譜法測定總砷，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999，回收率在94.4-102.6％，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于8％。本方法在解決了前處理問題后，測定總砷的結(jié)果準(zhǔn)確度得到了保證，對含有復(fù)雜形態(tài)砷的樣品測定結(jié)果優(yōu)于國標(biāo)GB/T5009,11-2003中總砷的測定方法。 在無機(jī)砷的前處理方法上，國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB/T5009,11-2003中采用了6mmol/L鹽酸熱浸提的方法進(jìn)行提取，

13、浸提液直接進(jìn)行原子熒光光譜法測定或者比色法測定。該方法可能會產(chǎn)生假陽性結(jié)果，原因是鹽酸熱浸能使樣品中某些形態(tài)的有機(jī)砷水解產(chǎn)生MMA和DMA，以及本底中所含MMA和DMA均會干擾無機(jī)砷的測定。本方法通過對不同提取試劑的提取效果的考察，建立并優(yōu)化了三氟乙酸(TFA)提取的方法，以2.0mol/L的TFA為提取劑在80℃浸提6小時，提取液經(jīng)過高速離心機(jī)離心，取上清液通過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮。在常溫下向濃縮液加入氧化劑過氧化氫，使AsIII轉(zhuǎn)化為A

14、sV，經(jīng)陰離子交換色譜柱分離實(shí)現(xiàn)AsV與MMA、DMA的分離，收集AsV洗脫液進(jìn)行原子熒光光譜法測定。以20mmol/L磷酸二氫銨(pH=6.0)為洗脫液，Hamilton PRP X-100陰離子交換色譜柱進(jìn)行等梯度洗脫，流速為1mL/min，收集保留時間12分鐘至16分鐘之間的色譜柱洗脫液，不經(jīng)消解直接進(jìn)行原子熒光光譜法測定。結(jié)果顯示，本方法在0-80μg/L的范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好線性，相關(guān)系數(shù)r=0.9995。定值參考物和實(shí)際樣品測定結(jié)

15、果回收率在91.7-105.0％，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD小于10％。本方法提取效率高，避免了MMA和DMA所帶來的假陽性。能準(zhǔn)確測定各種類型食品樣品中的無機(jī)砷，靈敏度和準(zhǔn)確度均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB2762-2005對不同食品樣品的無機(jī)砷限量標(biāo)準(zhǔn)的要求。 在有良好分析方法的保證下，對南京市售海產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行總砷和無機(jī)砷的分析測定。測定結(jié)果表明：海產(chǎn)品總砷檢出率較高，且部分產(chǎn)品總砷含量比較高，農(nóng)副產(chǎn)品總砷大部分未檢出，極少數(shù)檢出的樣品

16、含量也處于較低水平；無機(jī)砷只在個別海產(chǎn)品和大米有檢出，檢出無機(jī)砷的海產(chǎn)品有海苔、紫菜和文蛤。海產(chǎn)品總砷含量高跟海水砷含量水平息息相關(guān)，不同海域遭到的砷污染的程度不一樣，造成了不同產(chǎn)地不同類型海產(chǎn)品總砷含量的地區(qū)性差異，由于缺乏原產(chǎn)地信息而無法對我國近?？偵槲廴境潭茸龀鲈u價；無機(jī)砷只有極個別的產(chǎn)品有檢出，說明我國海產(chǎn)品無機(jī)砷污染并不嚴(yán)重，大米中砷的檢出可能與生長土壤和水質(zhì)的污染存在相關(guān)性。海產(chǎn)品總砷含量較高，但無機(jī)砷含量總體來說并不高，所