甲苯萃取-GFAAS法測定高鹽食品中微量砷

秦樊鑫，姜　鑫，黃先飛，吳　迪，龐文品，呂亞超

（貴州師范大學 貴州省山地環境重點實驗室，貴州 貴陽 550001）

甲苯萃取-GFAAS法測定高鹽食品中微量砷

秦樊鑫，姜鑫，黃先飛，吳迪，龐文品，呂亞超

（貴州師范大學 貴州省山地環境重點實驗室，貴州 貴陽 550001）

建立甲苯萃取-石墨爐原子吸收測定高鹽食品中砷的方法。用微波消解樣品，甲苯萃取分離砷，硝酸鎳作基體改進劑，鈀涂層石墨爐原子吸收法測定高鹽食品中微量砷。結果表明：用甲苯萃取砷提高了回收率，很好地消除基體干擾；用硝酸鎳作基體改進劑，提高砷的灰化溫度和靈敏度，方法的相對標準偏差≤1.12%（n=6）；回收率達到97.5%～104.5%；檢出限為0.038mg/kg。該法靈敏、準確、可靠，可用于高鹽食品中微量砷的測定。

甲苯；石墨爐原子吸收；高鹽食品；砷；基體改進劑

0　引　言

砷是一種具有蓄積性的有害元素，是國家食品衛生標準中的重要監測指標。食品中砷及其化合物的毒性由有機物經五價砷到亞砷酸鹽逐漸增強，尤其三氧化二砷毒性最大，對人的心肌和呼吸、神經、生殖、造血、免疫系統都有不同程度的損傷作用[1-2]。食品中砷的污染來源于豆制品、食鹽、添加劑、水以及包裝容器，加工過程中也易受到污染[3]。國家衛生標準規定食品中砷≤0.5mg/kg[4]，在GB/T 5009.11——2003[5]《食品中總砷及無機砷的測定》中，銀鹽法操作繁瑣，對檢測人員的技術要求高，不容易掌握；氫化物-原子熒光法要求樣品消化液中不能含有硝酸等氮氧化物，否則對測定有嚴重干擾。

目前食品中砷的測定方法主要有ICP-MS法[6]和原子熒光法[7]，而利用石墨爐原子吸收法對食品中砷進行測定鮮有報道，Hirayama等[8]和Okubo等[9]均采用添加鎳濕法消解石墨爐原子吸收法測定食品中砷，取得了較好的結果。Chen等[10]利用鈀作基體改劑直接石墨爐原子吸收法測定食用油中砷，結果令人滿意。最近，Zhuravlev等[11]利用鈀-鎂作基體改進劑石墨爐原子吸收法測定了油類樣品中微量砷，使砷的檢出限達到0.004 mg/kg。國內的李秀麗和楊雪嬌等[12-13]均采用微波消解石墨爐原子吸收法測定食品中微量砷，也取得了較好的結果。

直接用石墨爐原子吸收法測定食品中砷伴隨著如下問題：基體干擾嚴重、砷的灰化溫度比較低等?，F有文獻報道樣品對象多為油類或低鹽食品，但針對含鹽量高的食品中砷的測定尚未見報道。本文采用微波消解樣品，碘化鉀還原，甲苯萃取[14]，硝酸鎳作基體改進劑，鈀涂層石墨管相結合的方法測定高鹽食品中砷。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

1.1.1主要儀器

AAnalyst 800型原子吸收分光光度計 (美國PerkinElemer公司)；YY3平臺石墨管；鈀涂層石墨管（自制）；AS 800自動進樣器；KY-PE砷元素燈；MARS 6型微波消解系統（美國CEM公司）。

1.1.2工作條件

波長：193.7nm；燈電流：18mA；狹縫寬度：0.7nm；載氣：Ar；測量模式：峰面積；背景扣除：Zeeman；干燥溫度：90～120℃，斜坡升溫10 s，保持30 s；灰化溫度：1 200℃，斜坡升溫10 s，保持30 s；原子化溫度：2 200℃，斜坡升溫0s，保持5s；清潔溫度：2600℃，斜坡升溫2s，保持5s；載氣流量：250mL/min。

1.1.3試劑

As標準儲備溶液1000mg/L（國家標準物質中心）；As標準溶液100 μg/L，由As儲備液逐級稀釋制得（臨用時現配）；甲苯的鹽酸飽和溶液：100mL甲苯與10mL 30%（V/V）鹽酸混合，搖勻；0.1%（W/V）Ni-HNO3溶液：0.1g Ni溶于1%（V/V）HNO3，定容至100mL容量瓶中；40%（W/V）KI溶液：4g KI溶于10 mL去離子水；硝酸（優級純）；95%（V/V）乙醇（分析純）；硝酸鈀（分析純）；實驗用水為二次去離子水。所用玻璃儀器均用10%（V/V）硝酸浸泡24h以上。茶葉標準物質（GBW 07605）：從國家標準物質中心購買。

1.2鈀涂層石墨管的制備

將YY3橫向加熱平臺石墨管垂直放在飽和硝酸鈀[Pd（NO3）2]溶液中浸泡，并置于保干器中減壓2h，取出涼干，放入烘箱中于120℃下加熱2 h，再裝入石墨爐中按升溫程序加熱兩次，處理完畢后，重復涂層一次。

1.3實驗方法

從超市購得咸蛋、咸菜、臘肉和醬油4種樣品，經搗碎機粉碎均勻后儲存于玻璃瓶中，備用。稱取均勻樣品0.5 g于微波消解罐中，加5 mL硝酸和1 mL雙氧水，蓋好罐內蓋，將微波消解罐置于微波消解系統中消解10 min，取出消解罐，用水冷卻15 min，開蓋，經趕酸器趕酸后，將消解液轉移至25mL容量瓶，加水定容至刻度，混勻，備用，同時做空白實驗。

甲苯萃?。毫咳∠庖?0mL于分液漏斗中，加入12mL鹽酸和2mL 40%KI溶液，混勻，靜置60min后，加入 5 mL甲苯的鹽酸飽和溶液，搖晃3 min，形成乳狀液，再向其中加入1mL乙醇將其溶解。將甲苯層移至10mL試管中，加入1.5mL 0.1%（W/V）Ni-HNO3溶液，1 min后取出適量Ni-HNO3層做石墨爐原子吸收法分析。

將儀器調至最佳狀態，對標準及樣品進行編程，自動配制0，5，10，20，30，40ng/mL標準系列，由自動進樣器進樣 20 μL標準溶液（或樣品溶液），繪制A-C校準曲線，根據樣品溶液吸光度從校準曲線上求得樣品的濃度。

2　結果與討論

2.1消解方法的選擇

傳統方法采用濕法或干法消解樣品，濕法所用試劑耗量大，污染環境；干法容易造成灰化損失。本文選擇的微波消解法，克服了濕法試劑耗量大，污染環境的缺點；同時又避免使用高氯酸，解決了高氯酸的殘留對石墨管的破壞作用；與干法相比，又減少了砷的損失。

2.2灰化溫度和原子化溫度的選擇

在選定實驗條件下，選用20ng/mL砷，由自動進樣器進樣20 μL溶液測量吸收峰面積，并繪制A-T關系曲線（見圖1、圖2）。由圖可知灰化溫度、原子化溫度分別選1200℃、2200℃為最佳測試條件。

2.3石墨管的選擇

普通石墨管，平臺石墨管，鈀涂層石墨管用于測定砷均有研究取得過成功。本文對這3種石墨管進行了對比實驗，結果發現，普通石墨管灰化溫度僅為400℃左右，無法對食品樣品進行直接測定，只有加入基體改進劑才能使灰化溫度提高到900℃左右；平臺石墨管加鎳基體可提高灰化溫度到1200℃；鈀涂層石墨管加鎳基體不僅提高了砷的灰化溫度，同時提高了靈敏度。

圖1　灰化溫度曲線

圖2　原子化溫度曲線

2.4基體改進劑的選擇

用硝酸鎂、硝酸鎳、硝酸鈀和抗壞血酸作基體改進劑均有報道[15]，但多用于環境樣品或水質分析。本實驗選擇硝酸鎂、硝酸鎳和抗壞血酸基體改進劑對測定高鹽食品中砷進行了對比實驗。結果發現，硝酸鎳作基體改進劑時，樣品的吸收峰形比硝酸鎂好，抗壞血酸與硝酸鎳效果相差不大，但硝酸鎳穩定性更強。與硝酸鈀相比，雖然文獻顯示已取得較好的效果，但硝酸鎳更易于獲得，且價格便宜，故選擇硝酸鎳作基體改進劑。

2.5共存離子干擾實驗

根據文獻[16]報道，對As有明顯干擾的陽離子Al、Cu、Fe、K、Na、Ca、Mg等進行了干擾實驗，結果發現在平臺石墨管中1 μg Al，2 μg Cu、Fe，10 μg K、Na，1μg Ca、Mg均不干擾砷的測定。

2.6酸介質的影響

在選定條件下，采用20ng/mL砷添加常見的4種酸介質進行比較，如圖3所示。硫酸干擾最嚴重，0.1%（V/V）的硫酸就會引起砷信號嚴重降低；高氯酸次之，干擾濃度為0.2%（V/V）；鹽酸干擾濃度達到1%（V/V）；而硝酸對砷的測定有一定的增敏效應，出于對石墨管的保護，硝酸濃度不宜過高，因此選0.1%（V/V）硝酸作為介質。

圖3　酸介質的影響

2.7方法的線性范圍、檢出限和精密度

在選定的最佳實驗條件下，校準曲線回歸方程A=0.007 75ρ+0.003 6（ρ的單位為ng/mL）；相關系數為0.9993；砷在0.0～40.0ng/mL的范圍內呈線性關系；檢出限為0.76ng/mL，折算成樣品中砷的檢出限為0.038mg/kg；相對標準偏差RSD≤1.12%。

2.8樣品分析

將建立的甲苯萃取-石墨爐原子吸收光譜法用于測定咸蛋、咸菜、臘肉、醬油和茶葉標準物質（GBW 07605）中砷含量，結果見表1。

為檢驗所建方法的準確性，在4種實際樣品和茶葉標準物質中分別加入一定量的砷標準液，每個加標組同時處理6份平行樣品，經微波消解-甲苯萃取后，測試結果表明：實際樣品回收率為97.5%～104.5%，茶葉標準物質回收率為97.5%，可見該法準確、可靠。

將本法結果與文獻報道的結果進行比較（見表2）發現，文獻報道方法的分析對象多為低鹽甚至不含鹽的食品，本法分析對象為含鹽量高的復雜食品；基體改進劑均為鈀或鎳，灰化溫度均在1100～1300℃，與所列舉的方法相比差異不大。但比較這5種方法的檢出限和穩定性發現，文獻[11]檢出限最低，但穩定性偏弱；文獻[13]穩定性最好，但檢出限高于國家食品限量標準；而本法檢出限和穩定性均得到了很好的保證，同時又能有效消除樣品基體帶來的背景干擾。

表1　實際樣品砷含量和回收率（n=6）1）

表2　本文方法與文獻方法的比較

3　結束語

基于高鹽食品（如咸蛋、咸菜、臘肉、醬油等）中微量砷的測定，采用微波消解樣品，既保證了消解效果，又避免了使用高氯酸，并防止了微量砷的揮發。利用甲苯萃取消解溶液，實現了微量砷與鹽類等復雜基體的有效分離，并成功應用石墨爐原子吸收法測定高鹽食品中微量砷含量。結果表明，該法靈敏、準確可靠、簡便、樣品消耗量少、消除基體干擾效果好，為高鹽食品的質量控制和污染防治提供了可靠的技術支撐，豐富了微量砷的測試手段。

[1]陳發榮，鄭立，王志廣，等.毛細管電泳-電感耦合等離子體質譜測定藍點馬鮫中砷化學形態[J].光譜學與光譜分析，2014，34（6）：1675-1678.

[2]商云帥，王東，王峰，等.氫化物發生-原子熒光光譜法測定鹿茸中的總砷[J].分析試驗室，2014，33（12）：1386-1388.

[3]徐灼均，林小葵.標準加入法-石墨爐原子吸收光譜法測定食品中砷[J].中國衛生檢驗雜志，2011，21（5）：1118-1119.

[4]食品中污染物限量：GB 2762——2012[S].北京：中國質檢出版社，2012.

[5]食品中總砷及無機砷的測定：GB/T 5009.11——2003[S].北京：中國標準出版社，2003.

[6]王文青，張麗媛，魏宇鋒，等.微波消解/ICP-MS法測定食品級潤不同前處理方法對原子熒光法測定食品中總砷結果滑油（脂）中的銻、砷、鎘、鉛、汞、硒[J].分析試驗室，2014，33（12）：1430-1433.

[7]姜新，劉運明.不同前處理方法對原子熒光法測定食品中總砷結果的影響的影響[J].江蘇預防醫學，2015，26（5）：45-47.

[8]HIRAYAMAT，SAKAGAMIY，NOHARA M，et al. Wetdigestionwithnickelionandgraphite-furnace atomic-absorption spectrophotometry for the determination of total arsenic in food samples[J].Bunseki Kagaku，1981，30（5）：278-281.

[9]OKUBO N，KAWBATA N，KOSHIDA K，et al.D etermination of total arsenic in food samples by atomicabsorption spectrophotometry with a graphite-furnace after nickel ion added wet digestion[J].Eisei Kagakujapanese Journal of Toxicology and Environmental Health，1985，1（4）：274-277.

[10]CHEN S S，CHENG C C，CHOU S S.Determination ofarsenicinedibleoilsbydirectgraphitefurnace atomicabsorptionspectrometry[J].Journal of Food and Drug Analysis，2003，11（3）：214-219.

[11]ZHURAVLEV A，ZACHARIA A，GUBOTAREV A，et al. Direct atomic absorption spectrometry determination of arsenic，cadmium，copper，manganese，leadandzincin vegetable oil and fat samples with graphite filter furnace atomizer[J].Journal ofFood Composition and Analysis，2015（38）：62-68.

[12]李秀麗，李達，李潔莎.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法快速測定食品中鐵、鈉、銅、鉛、砷和鎘[J].分析試驗室，2008，2（12）：448-450.

[13]楊雪嬌，黃偉，林濤，等.微波消解-塞曼石墨爐原子吸收光譜法測定食品中的總砷[J].中國食品衛生雜志，2008，20（1）：39.

[14]BORO S姚OV魣 D，MOCAK J，BEINROHR E，et al. Validation and quality assurance of arsenic determination in urine by GFAAS after toluene extraction[J].Polish J.Environ Stud，2002，11（6）：617-623.

[15]吳抒懷，蔡怡鵑.鈀-抗壞血酸基體改進劑平臺石墨爐原子吸收光譜法測定貽貝標樣中的砷[J].光譜實驗室，1996，13（5）：21-25.

[16]孫漢文.原子吸收光譜分析技術[M].北京：中國科學技術出版社，1992：227.

（編輯：徐柳）

Determination of trace arsenic in the salty food by GFAAS after toluene extraction

QIN Fanxin，JIANG Xin，HUANG Xianfei，WU Di，PANG Wenpin，L譈Yachao
（Guizhou Provincial Key Laboratory for Mountainous Environment，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，China）

A method for determination of arsenic in salty food samples by graphite furnace atomic absorption spectrophotometry（GFAAS） after toluene extraction is established.The samples are digested with a microwave system.Arsenic is extracted and separated from these samples with toluene.The Pd-coated GFAAS determins the contents of arsenic in samples with Ni（NO3）2asamatrix modifier.The results show that the recovery of arsenic has been improved after toluene extraction，the charring temperature enhanced，and the interference of matrix eliminated. The relative standard deviation of this method is equal or less than 1.12%（n=6）.Recoveries ranging from 97.5%to 104.5%are obtained in the spiked samples.The detection limit is 0.038 mg/kg. The proposed method is sensitive，accurate and credible，which can be used to measure trace arsenic in salty food.

toluene；GFAAS；salty food；arsenic；matrix addition

A

1674-5124（2016）03-0041-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.03.010

2015-07-30；

2015-09-29

國家自然科學基金項目（21467005）貴州省科技廳農業攻關項目（黔科合NY字[2010]3071號）

秦樊鑫（1978-），男，貴州印江縣人，副教授，碩士，主要從事重金屬污染與檢測研究。