貝殼類海產品砷形態分析實驗研究

王繼霞, 胡蔚娜, 葉明德, 張　顏, 陳　帆

(溫州大學 化學與材料工程學院, 浙江 溫州　325035)

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貝殼類海產品砷形態分析實驗研究

王繼霞, 胡蔚娜, 葉明德, 張顏, 陳帆

(溫州大學 化學與材料工程學院, 浙江 溫州325035)

實驗探討了超聲時間、溫度、功率對貝殼類海產品中砷化合物提取的影響,對高效液相色譜-原子熒光(HPLC-AFS)聯用技術測定貝殼類海產品中的As形態進行了實驗研究。在優化的實驗條件下,As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜堿(AsB)在5～200 μg/L范圍內線性關系良好,相關系數均大于0.9995,4種砷化合物的檢出限分別為1.47、3.34、3.30、2.36 μg/L。樣品加標回收率為92.3%～115.2%,相對標準偏差為1.04%～2.20%(n=6)。研究結果表明,該方法操作簡單、快速、靈敏度高,結果準確、可靠,適用于海產品中砷的形態分析。

貝殼； 砷形態分析；高效液相色譜； 原子熒光光譜

國際癌癥研究機構(AIRC)證明砷是致癌物,砷也是全球重點監測的污染物之一[1-2]。砷經食物鏈在海洋生物體內累積,對人體造成直接或間接的威脅。海產品是人類食物鏈的重要組成部分,也是主要的蛋白質來源,海產品是人體攝入砷的主要來源之一[3-5]。海產品中有許多不同形態的砷,砷的形態與其毒性密切相關。研究表明,砷化合物的毒性順序為:As(Ⅲ)>As(Ⅴ)>MMA>DMA>AsC>AsB,而AsC、AsB常常被認為是無毒的[6-8]。我國食品衛生標準中規定了貝類、蝦蟹類及其他水產品(鮮重)中無機砷的限量≤0.50 mg/kg,貝殼、蝦蟹類及其他水產品(干重)中無機砷的限量為≤0.10 mg/kg[9]。海產品中含有大量無毒的砷甜菜堿、砷糖等,在酸性條件下可能發生分解,轉化為無機砷[10]。為了正確認識海產品中各種砷的形態,科學地評價海產品質量,必須進行砷的形態分析[11-13]。本文主要研究了提取條件與檢測技術對測定海產品中砷化合物的影響,采用高效液相色譜-原子熒光光譜聯用同時測定貝殼類海產品中4種砷化合物。為保障食品安全提供了有效數據,為完善《食品安全國家標準》提供實驗依據。

1　實驗

1.1主要儀器

SA-10原子熒光形態分析儀(北京吉天儀器有限公司)；KQ-500DE型超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司)；FD-1C-80型冷凍干燥機(北京博醫康實驗儀器有限公司)；超純水處理系統；Hamilton PRP-X100陰離子交換柱(250 mm×4.1 mmi.d. 10 μm)(Agilent儀器有限公司)；超低溫冰箱(青島Hair特種儀器有限公司)。

1.2試劑及樣品

樣品:白蛤,淡菜,河蜆,花甲螺,蠑螺,蟶子,血蚶,錐螺,花甲，均采購與浙江省溫州市農貿市場。

1.3樣品前處理

取新鮮的貝殼類樣品的肉,先用自來水洗,再用去離子水洗；放入-40 ℃的冰箱冷凍12 h,轉移至冷凍干燥機中干燥48 h；干燥后用粉碎機粉碎,裝入自封袋內備用。實驗選擇用超聲提取法,以乙酸-水(體積比為1∶19)為提取劑提取貝殼類海產品中砷的化合物，在超聲最優提取條件下提取貝殼類海產品中砷的化合物,將提取液在3 200 r/min轉速下離心20 min,取其上清液,用0.45 μm濾膜過濾后上原子熒光形態分析儀檢測[14-16]。

2　結果與討論

2.1氫化物發生條件的優化

2.1.1鹽酸濃度的優化

配制體積分數為2%、3%、4%、5%、6%、7%的鹽酸溶液。用高效液相色譜-原子熒光譜法對砷化合物的混合標準溶液進行測定。研究不同體積分數的鹽酸對測定結果的影響，結果見圖1。由圖1可知,鹽酸的體積分數為5%時各組分響應值最佳。

圖1　鹽酸體積分數對熒光值的影響

2.1.2硼氫化鉀和氫氧化鉀濃度的優化

實驗分別優化了硼氫化鉀(KBH4)和氫氧化鉀(KOH)的濃度對測定結果的影響,結果見圖2。由圖2可知,硼氫化鉀的濃度ρ(KBH4)=2.5%、氫氧化鉀的濃度ρ(KOH)=0.4%時各組分的響應值最佳。

圖2　硼氫化鉀及氫氧化鉀的體積分數對熒光值的影響

2.2原子熒光條件的優化

2.2.1載氣和屏蔽氣流速的優化

載氣和屏蔽氣的不同流速對測定結果的影響見圖3。由圖3可知,屏蔽氣和載氣的流量Q分別為800 mL/min和600 mL/min時,各組分的響應值最佳。

2.2.2燈電流和光電倍增管負高壓的優化

儀器的靈敏度可以通過改變燈電流和光電倍增管負高壓來實現。燈電流和光電倍增管負高壓對測定結果的影響見圖4。結果顯示,燈電流I=90 mA、光電倍增管負高壓V=310 V時,各組分的響應值最佳。

2.2.3泵轉速的優化

蠕動泵驅動載流和還原劑,泵轉速決定載流和還原劑的流速,而HCl和KBH4的流速會影響測定靈敏度。泵的轉速對實驗結果的影響見圖5。由圖5可知,泵的轉速n=80 r/min時各組分的響應值最佳。

圖3　載氣與屏蔽氣的流量對熒光值的影響

圖4　燈電流與負高壓對熒光值的影響

圖5　泵的轉速對熒光值的影響

2.3標準曲線與檢出限

配制5.0、50.0、100.0、200.0 μg/L砷化合物的系列標準混合溶液,在最佳實驗條件下用HPLC-AFS進行測定。以峰面積(Y)為縱坐標,砷化合物的濃度(X)為橫坐標繪制標準曲線。結果表明，As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜堿(AsB)4種砷化合物在5～200 μg/L范圍內線性關系良好,相關系數均大于0.9995,檢出限分別為1.47、3.34、3.30、2.36 μg/L,標準譜圖見圖6。

圖6　砷化合物標準曲線譜圖

2.4提取條件的探究

以乙酸-水(體積比為1∶19)為提取劑,超聲提取貝殼類海產品中砷的化合物。實驗探究超聲時間、溫度、功率對貝殼類海產品中砷化合物提取的影響。結果表明，超聲時間為40 min、溫度為60 ℃、功率為60 W時貝殼類海產品中砷化合物的提取效果最佳。

2.5樣品的測定

選擇溫州的9種貝殼,在最佳實驗條件下,用高效液相色譜-原子熒光光譜法(HPLC-AFS)對貝殼類海產品中的砷化合物進行分析,結果見表1(表中ρ為質量濃度)。

表1　樣品的測定結果　mg/kg

2.6精密度檢測

稱取蠑螺6份樣品,按本研究方法檢測As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜堿(AsB),結果見表2,檢測結果的相對標準偏差為1.04%～2.20%,表明該方法的重現性符合微量分析要求。

表2　精密度檢測(n=6)　mg/kg

2.7回收率檢測

在蟶子、花甲螺、淡菜樣品中添加砷化合物的混合標準溶液,進行加標回收實驗,結果見表3,樣品加標回收率為92.3%～115.2%。

表3　加標回收率檢測

表3(續)

3　結論

采用高效液相-原子熒光聯用技術,分析研究了溫州白蛤、淡菜、河蜆、花甲螺、蠑螺、血蚶、花甲、錐螺、蟶子等貝殼類海產品中4種不同的砷形態。結果表明,9種貝殼中均檢出砷,且主要以有機砷的形態存在。As(Ⅴ)的含量相對偏低,符合食品安全國家標準。各種有機砷的實驗數據,為進一步完善海產品中砷的《食品安全國家標準》提供依據。

References)

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Experimental research on speciation of arsenic(As) in shells

Wang Jixia, Hu Weina, Ye Mingde, Zhang Yan, Chen Fan

(College of Chemistry and Materials Engineering,Wenzhou University,Wenzhou 325035, China)

Various ultrasonic extraction parameters were optimized,including the time,temperature and power. A method of high performance liquid chromatography coupled with atomic fluorescence spectrometry (HPLC-AFS) has been developed for speciation of arsenic(As) in shells. Under the optimum experiment conditions, the detection limits of the method were 2.36 μg/L,3.30 μg/L,3.34 μg/L,1.47 μg/L for AsB,DMA,MMA,As(V),respectively, in which the good linear ranges were 5-200 μg/L and the correlation coefficients were higher than 0.9995. The spiked recoveries were obtained from 92.3% to 115.2%,the relative standard deviation (RSD) was less than 2.20% (n=6). The results indicate that the method is simple to operate, and has rapid specd, good sensitivity,accurate and reliable results,and it is suitable and practicable for determination of arsenic species in shells.

shells； speciation analysis; high performance liquid chromatography; HPLC-AFS

10.16791/j.cnki.sjg.2016.10.013

2016-05-18

溫州大學大學生創新基金資助

王繼霞(1989—)，女，甘肅天水，碩士研究生，研究方向為重金屬離子的光譜痕量分析E-mail：13736362538@163.com

葉明德(1960—)，男，浙江溫州，碩士，教授，研究方向為重金屬離子的光譜痕量分析.E-mail：myd@wzu.edu.cn

S944.3；O657.7

A

1002-4956(2016)10-0045-04