氫化物發生原子熒光光譜法測定玉米中砷含量樣品前處理方法的優化

◎ 謝海玉

（天水市麥積區食品藥品檢驗檢測中心，甘肅 天水 741020）

砷（As）作為一種有毒的元素，于2012年出現在國際癌癥研究機構發布的一級致癌物清單內[1]。玉米作為我國重要的食糧，在我國農業生產中占據的地位越來越高。為保障人們的飲食安全，As成為包括玉米在內的各種食品檢測中的重要監測項目[2]。目前，玉米中As檢測的常用方法為氫化物發生原子熒光光譜法（Hydride Generation-Atomic Fluorescence Spectrometry，HG-AFS），樣品預處理為HG-AFS的重要環節，一般采用的方式是濕法消解，但其耗時長，易造成檢驗結果滯后[3]。因此，本研究在HGAFS開展過程中，對樣品預處理方法——濕解法進行改進，以期在確保檢驗結果精確度的同時縮短檢驗用時。

1 材料與方法

1.1 儀器和設備

SK-2003A原子熒光光譜儀（北京金索坤技術開發有限公司）；800C食品粉碎機（永康市金穗機械制造廠）；DB-3數顯智能電熱板（天津市心雨儀器有限公司）；GS-12石墨消解儀（奧普勒儀器有限公司）；AS220.R2分析天平（Radwag）。

1.2 材料與試劑

玉米，超市銷售。

硝酸（HNO3）、高氯酸（HClO4）、硫酸（H2SO4）均為優級純，江蘇明盛化工有限公司；砷空白介質（5%鹽酸+1%硫脲+1%抗壞血酸）、砷還原劑介質(0.5%氫氧化鉀+2%硼氫化鉀)均為現用現配；砷儲備液，樣品編號GSB 04-1714-2004（20B036-1），質量濃度1 000 μg·mL-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

本試驗所用水均為一級水，符合國家實驗室用水標準《分析實驗室用水規格和試驗方法》（GB/T 6682—2008）[4]。玻璃器皿使用前均先在（1+5）HNO3內浸泡過夜，取出沖洗干凈并控干。

1.3 溶液配制

0.5%氫氧化鉀（KOH）溶液：稱取5 g KOH（優級純），并溶于1 L水內，混合均勻。

2%硼氫化鉀（KBH4）溶液：稱取KBH4（優級純）20 g，并溶于1 L 0.5%的KOH溶液內。

硫脲（CH4N2S）-抗壞血酸（C6H8O6）溶液：稱取CH4N2S（優級純）10 g，倒入80 mL水，適當加熱使CH4N2S溶解，放冷后加入C6H8O6（優級純）10 g，并定容至100 mL，現配現用。

砷標準溶液：吸取1 mL質量濃度為1 000 μg·mL-1儲備液于100 mL容量瓶中，用5%鹽酸介質定容至刻度線，搖勻，得到10 μg·mL-1砷標準溶液；吸取1 mL濃度為10 μg·mL-1砷標準溶液于100 mL容量瓶中，用5%鹽酸介質定容至刻度線，搖勻，得到100 ng·mL-1砷標準溶液。

1.4 試驗方法

1.4.1 樣品前處理

玉米樣品前處理時需防止其受到污染，取下玉米粒，水洗并烘干后用粉碎機粉碎，置于聚乙烯瓶內，擰緊瓶蓋后放于冰箱內冷藏保存。

（1）濕解法。稱取樣品1.0～2.0 g（精確至萬分之一），將其放入50 mL錐形瓶內，同時設置2個空白對照。HNO3、HClO4、H2SO4分別加入20.00 mL、4.00 mL、1.25 mL，放置過夜。第2 d使用電熱板對其進行消解處理。如消解液處理到1 mL仍有未殘留物存在時，取下放冷后加入HNO35 mL，然后繼續進行消解，消解到2 mL。重復上述操作2～3次，直至充分消解為止。隨后蒸發溶液至HClO4的白煙消失，HNO3的白煙產生。放冷后倒入25 mL，再次加熱至HNO3白煙產生。放冷后將溶液移至25 mL比色管內，加入CH4N2SC6H8O6溶液2 mL，加水定容至刻度，靜置0.5 h后待測。

（2）優化方法。稱取玉米粉末1.5 g，將樣品放入專用石墨消解管內，同時設置2個空白對照。HNO3、HClO4分別加入10 mL、3 mL，放置過夜。第2 d在消解管上放置小漏斗并實施消解處理，加熱溫度為70 ℃、0.5 h→110 ℃、0.5 h→150 ℃，在加熱過程中可適當對消解管進行振蕩，使消解更完全。如通過長時間加熱仍未充分消解，可在取下放冷后加入5 mL HNO3，繼續在150 ℃溫度下進行消解，待溶液充分消解后趕酸，至溶液為4 mL時停止加熱。將溶液放冷后以載流溶液（5%鹽酸）將其移至25 mL比色管內，加入CH4N2S-C6H8O6溶液2 mL，并以5%鹽酸定容至刻度，靜置1 h后待測。

1.4.2 標準曲線繪制

分別移取0 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL和 10.00 mL 濃度為100 ng·mL-1的砷標準溶液置于100 mL容量瓶中，用砷空白介質定容至刻度線，即可得到濃度為 0 ng·mL-1、1.00 ng·mL-1、2.00 ng·mL-1、4.00 ng·mL-1、6.00 ng·mL-1、8.00 ng·mL-1和10.00 ng·mL-1砷標準系列。按濃度由低到高順序依次手動測定熒光強度（Fluorescenceintensity，IF）。

1.4.3 儀器條件

采用HG-AFS測定玉米中的As含量，儀器工作條件如表1所示。

表1 儀器工作條件表

1.4.4 樣品測定

開機后將儀器最佳工作條件設定好，并預熱0.5 h，輸入必要參數，先對標準曲線各點的熒光強度予以測定，再測定空白和樣品溶液的熒光強度。

2 結果和分析

2.1 各點濃度標準曲線測定

標 準 溶 液 濃 度 為 0 ng·mL-1、1.00 ng·mL-1、2.00 ng·mL-1、4.00 ng·mL-1、6.00 ng·mL-1、8.00 ng·mL-1和 10.00 ng·mL-1時，對應的IF分別為 36.3、284.6、470.8、888.9、1 287.1、1 696.2和 2 086.8， 并 計 算As的回歸方程及相關系數（r）。計算As的回歸方程為IF=203.620×C+62.633 1，r=0.999 6，As含量在0～10 ng·mL-1線性關系良好。

2.2 樣品測量結果

比較濕解法和優化后的方法，采用GBW 10012-生物成分分析標準物質-玉米和超市銷售的玉米，每個檢測樣品均做平行樣，測定后的數值均處于標準玉米的標準值（0.028±0.006）mg·kg-1，見表 2、表3。國標濕解法和優化后的方法均具有較高的檢測準確性。此外，優化方法前后測定值的相對偏差亦在國家標準GB 5009.11—2014[5]中的允許誤差范圍內。

表2 標準玉米測量結果表

表3 樣品玉米優化前后結果比較表

3 結論與討論

因玉米通過研碎、勻漿處理后更易消解，且在降低酸種類和用量后仍能實現充分消解，故和國標濕解法相比，優化后的方法有利于節約成本[6]。同時，通過觀察玉米樣品的測定結果發現，優化方法的測定數值略低于國家標準濕解法，兩者測定結果均在國家標準GB 5009.11—2014中的允許誤差范圍內，表明優化的方法可保證玉米樣品As含量檢測的準確性。此外，優化方法中，將石墨消解管取代錐形瓶，不僅可以防止錐形瓶長時間加熱粘到電熱板上，還能防止溫度過高造成玻璃器皿破碎，提高安全操作性。此外，使用石墨消解罐受熱均勻，穩定安全，可提高檢測結果的精確度[7]。需注意的是，加入CH4N2S-C6H8O6后應靜置1 h左右再對樣品進行檢測。如靜置時間過短，可能由于溶液內化學反應不完全而導致檢測數據出現較大誤差[8]。

試驗結果表明，在采用HG-AFS檢測玉米內As含量過程中，對國家標準濕解法中樣品前處理方法進行優化，可在保證檢測結果準確性的同時，提高檢測效果。