趙海峰，胡彥兵，汝少國＊＊

（1.中國海洋大學海洋生命學院，山東 青島266003；2.青島市商務局菜籃子商品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，山東 青島266071）

食品中總砷的測定方法有砷斑法、銀鹽法、氫化物原子吸收光譜法、氫化物原子熒光光譜法、ICP－MS等多種方法[1－3]，氫化物原子熒光光譜法由于靈敏度高、干擾少、操作簡單等特點，在食品領(lǐng)域應用廣泛[4]。然而，使用原子熒光光譜儀測定總砷對樣品前處理的要求很高，檢測結(jié)果的好壞取決于能否將樣品中的砷經(jīng)過消解和還原完全轉(zhuǎn)化為三價無機砷，并能保證前處理過程中砷的損失量少。常用的樣品前處理方法有濕法消解、干法消解、微波消解及其相互結(jié)合的方法[1－3]。濕法消解具有靈活可調(diào)的特點，普遍應用于元素分析，可是，濕法消解－原子熒光測定總砷的結(jié)果易受人為操作影響，而且酸消耗量大；干法消解能有效破壞有機物，但干法消解－原子熒光測定總砷應選擇最佳灰化溫度和時間，并需加入硝酸鎂助熔，覆蓋氧化鎂吸收高溫逸出的砷[5－6]，否則都有可能導致檢測結(jié)果偏低[7]；微波消解具有操作簡單、方便快捷的特點，但是受到酸種類、酸用量和最高溫度的限制，很難完全消解含有砷甜菜堿和砷糖的樣品[8]。本文利用濃硫酸能脫水碳化有機物的特性，改進了國標《GB 5009.11—2003食品中總砷及無機砷的測定》中原子熒光－濕法消解測定總砷的方法，并利用改進方法，測定了菠菜粉（GBW10015）、海帶粉（GBW08517）和蝦粉（CNAS能力驗證樣品T0442）中的總砷含量，均獲得了滿意的結(jié)果，為海洋食品總砷的測定奠定了方法基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

AF－610A原子熒光光度計（北京瑞利）。砷標液GBW08611 8114（中國計量科學研究院），1 000μg/mL；菠菜粉GBW10015生物成分分析標準物質(zhì)、海帶粉GBW08517海帶成分分析標準物質(zhì)，均購自國家標物中心；蝦粉CNAS T0442為能力驗證樣品。所用酸均為優(yōu)級純，實驗用水均為超純水，其他試劑均為分析純。

1.2 實驗方法

1.2.1 原方法 詳見國標《GB 5009.11—2003食品中總砷及無機砷的測定》中原子熒光－濕法消解測定總砷的方法[1]。不少于6個平行樣，以下相同。

1.2.2 原方法中不加硫酸的試驗 只去除原方法中加入硫酸1.25mL的步驟，其他步驟同原方法。

1.2.3 原方法補加硫酸繼續(xù)消解的試驗 按原方法處理樣品至冒硫酸白煙時，冷卻，補加硫酸10mL，電爐低溫加熱，可重復加入硫酸，處理至溶液澄清透明無變化，蒸發(fā)至近干，冷卻，再補加硫酸1.25mL用于定容，其他步驟同原方法。

1.2.4 一次碳化改進方法 按原方法稱量樣品，干粉標準物質(zhì)稱取0.5g（精確到0.000 1g）做質(zhì)控，置于50 mL錐形瓶中，同時做2份空白，加硝酸5mL，蓋小漏斗，置于80℃電熱板預消解30min，以此替代原方法加入硝酸20mL和硫酸1.25mL浸泡過夜。取下稍冷，加硫酸2mL，增加130℃電熱板上加熱15～20min的低溫消解步驟。設(shè)置電熱板溫度為340℃，升溫過程中可觀察到棕煙冒盡，溶液變少，為防止發(fā)生碳化，趕盡硝酸，提高硫酸的濃度和溫度，脫水碳化破壞樣品中的有機物，使溶液顏色逐漸變深至黑色，關(guān)閉電熱板電源，利用余溫繼續(xù)加熱1～2min，使樣品碳化較完全。取下錐形瓶放至室溫，加硝酸2mL，高氯酸1mL，搖勻后，重新開啟電熱板加熱，氧化生成的碳，待高氯酸白煙冒盡，觀察溶液是否澄清透明，可重復加入硝酸2mL，高氯酸1mL；待溶液澄清透明無變化后，取下錐形瓶稍冷，輕輕抬起小漏斗再放下，讓殘存在錐形瓶瓶口和小漏斗交接處的液體回流到錐形瓶中，電熱板加熱至白煙冒盡，重復至不再有白煙生成。取下錐形瓶放至室溫，用水將內(nèi)容物轉(zhuǎn)至25mL比色管中，加入50 g/L硫脲＋50g/L L－抗壞血酸2.5mL，補水至刻度并混勻，放置30min，備測。

1.2.5 兩次碳化改進方法 按照1.2.4的方法操作，當溶液澄清透明無變化后，并不是消解終點，而是要繼續(xù)消解，增加硫酸回流碳化消解30min的步驟，其他操作同1.2.4。

1.3 檢測方法的評定

1.3.1 評定方法 使用有證標準物質(zhì)和能力驗證樣品進行方法測試，計算測定結(jié)果的Z比分數(shù)進行評定[9－10]。

其中：Z為Z比分數(shù)；x為測定值；X為指定值，標準物質(zhì)參考值或能力驗證結(jié)果中間值；s為滿足計劃要求的變動性合適估計值/度量，不確定度或標準偏差。為Z比分數(shù)絕對值；表示滿意結(jié)果；表示可疑結(jié)果；表示離群結(jié)果。

1.3.2 CNAS T0442的中間值及合適估計值 根據(jù)CNAS公布的T0442蝦粉能力驗證實驗室名稱、檢測結(jié)果和Z比分數(shù)匯總表，總砷測定結(jié)果為28.9mg/kg的Z比分數(shù)為0，表明28.9mg/kg為CNAS T0442的能力驗證結(jié)果中間值；測定結(jié)果為30.3mg/kg的Z比分數(shù)為1.91，測定結(jié)果為30.5mg/kg的Z比分數(shù)為2.19，推算合適估計值為0.73mg/kg。

2 結(jié)果與討論

2.1 原方法測定的結(jié)果

使用原方法測定GBW10015、GBW08517和CNAS T0442的總砷含量，結(jié)果見表1。由表1可見GBW10015的測定結(jié)果范圍為0.161～0.202mg/kg，范圍為1.07～2.10，屬于滿意結(jié)果及可疑結(jié)果。GBW08517的總砷測定結(jié)果范圍為12.1～17.0mg/kg，均小于2，為滿意結(jié)果；CNAS T0442的總砷測定結(jié)果范圍為18.4～21.9mg/kg，均大于3，為負偏離較大的離群結(jié)果。結(jié)果表明，原方法能夠用于測定菠菜粉和海帶粉中的總砷，但不適宜蝦粉中總砷的測定。

海帶和蝦雖同屬于海產(chǎn)品，但是海帶粉和蝦粉中砷存在的形態(tài)是有所區(qū)別的。張文德等研究發(fā)現(xiàn)海帶中的有機砷以砷糖（Arsenosugars）為主，蝦中總砷的80%屬砷甜菜堿（AsB）[13]。砷糖類和砷甜菜堿非常穩(wěn)定，200℃強酸條件下也難于使它們分解，尤其是砷甜菜堿，250℃混合酸條件下才能將其分解[8]。原方法測定GBW08517的總砷含量結(jié)果是滿意結(jié)果，說明砷糖類物質(zhì)在200℃硝酸、硫酸和高氯酸的混合強酸作用下，就可以較好的消解；CNAS T0442的測定結(jié)果在18.4～21.9mg/kg之間，與參考中間值28.9mg/kg相比，約占63.7%～75.8%，雖然是離群結(jié)果，但是遠高于20%的非砷甜菜堿含量，說明蝦粉中的砷甜菜堿也有部分被消解，表明200℃硝酸、硫酸和高氯酸的混合酸就可以分解砷甜菜堿[8]。因此，擬解決蝦粉中總砷測定結(jié)果負離群較大的問題，需要使樣品消解更完全，并進一步降低消解過程中砷的損失。

表1 不同方法對GBW10015、GBW08517和CNAST0442總砷含量的測定結(jié)果Table 1 The amounts of total arsenic in GBW10015，GBW08517and CNAS T0442determined by different methods

2.2 原方法不加硫酸測定的結(jié)果

原方法中特別強調(diào)樣品處理過程中要避免碳化[1]，一旦發(fā)生碳化，可能會造成砷的損失[7]，硫酸可能是造成碳化的主要原因。因此，在原方法操作過程中，去除加入硫酸1.25mL的步驟，以避免碳化造成砷損失，GBW08517和CNAS T0442總砷測定結(jié)果范圍分別為3.81～5.66mg/kg和0.063～1.47mg/kg，均大于3，為負偏離較大的離群結(jié)果（見表1）。GBW08517的結(jié)果與參考值13.9mg/kg相比，約占27.4% ～40.7%，說明高溫的硝酸和高氯酸也可以消解砷糖類物質(zhì)，但要消解完全可能需要較長的時間和大量的試劑；CNAS T0442的結(jié)果與參考值28.9mg/kg相比，約僅占0.2%～5.1%，遠低于20%的非砷甜菜堿，說明高溫的硝酸和高氯酸可能對砷甜菜堿的消解作用較差。由此可見，在原方法中加入硫酸1.25mL的步驟對樣品的消解非常重要，但是硫酸脫水碳化是否會造成砷的損失尚不能證明。

2.3 原方法補加硫酸繼續(xù)消解測定的結(jié)果

為證明硫酸脫水碳化是否會造成砷的損失，在原方法消解CNAS T0442的消解液中，再補加硫酸持續(xù)消解，總砷含量測定結(jié)果范圍為28.0～30.4mg/kg，基本小于2，大多是滿意結(jié)果（見表1），表明高溫硫酸對樣品的消解能力很強，可有效消解砷甜菜堿，驗證了濃硫酸幾乎可以消解破壞所有的有機物[11]。而且在補加硫酸持續(xù)消解蝦粉的過程中，發(fā)現(xiàn)樣液的顏色先逐漸變深，后變至澄清透明，說明消解過程中發(fā)生了硫酸的脫水碳化現(xiàn)象，可見硫酸脫水碳化可能造成的砷損失并不是蝦粉中總砷測定結(jié)果偏低的主要原因，其主要原因還是消解不完全。另外，由于該方法是敞口式消解，試劑用量較大，而且可能造成砷損失較多，加蓋小漏斗制造回流，或許可以節(jié)省試劑，減少砷損失。

2.4 一次碳化改進方法測定的結(jié)果

在改進方法的過程中，溶液澄清透明后，直接取下，未再加熱硫酸回流消解30min，測定結(jié)果見表2，GBW10015、GBW08517的總砷測定結(jié)果范圍分別為0.206～0.213mg/kg和11.5～12.8mg/kg，均小于2，均為滿意結(jié)果。但CNAS T0442的總砷測定結(jié)果范圍為26.1～27.0mg/kg，范圍為2.60～3.84，為負偏離的可疑結(jié)果和離群結(jié)果。說明該方法還需在如何將樣品消解完全方面做進一步的探討與改進。

2.4.1 80℃預消解替代浸泡過夜 原方法加入硝酸至少20mL和硫酸1.25mL浸泡樣品過夜進行預消解。而該方法加入硝酸5mL，加蓋小漏斗，直接放置在80℃電熱板上加熱30min，消解易分解的有機物，就可以使溶液澄清，不僅達到了原方法浸泡過夜的預消解目的，而且縮短了樣品前處理時間、減少了硝酸分解產(chǎn)物NO2的自由擴散對周邊儀器設(shè)備的腐蝕和實驗人員的危害。

表2 2種改進方法對GBW10015、GBW08517和CNAS T0442的總砷測定結(jié)果Table 2 The amounts of total arsenic in GBW10015，GBW08517and CNAS T0442determined by two improved methods

2.4.2 增加130℃低溫回流消解 該方法增加了130℃低溫回流消解15～20min，可以減緩易揮發(fā)化合物二甲基胂化合物[8]的揮發(fā)速度和硝酸的蒸發(fā)速度，減緩對小漏斗的加熱升溫，小漏斗和蒸汽的溫差較大，能夠充分冷凝回流易揮發(fā)砷化合物和硝酸，減少損失，使測定結(jié)果更準確，且節(jié)省試劑。

2.4.3 高溫濃縮硫酸脫水碳化 2.2和2.3研究結(jié)果已證明硫酸脫水碳化造成的砷損失并不是結(jié)果偏低的主要原因。因此，在130℃低溫消解后，將電熱板溫度設(shè)置為硫酸沸點，加快樣液中低溫液體的蒸發(fā)速度，加速小漏斗升溫，縮小小漏斗與蒸汽的溫差，減緩冷凝回流，加速硫酸濃縮，從而使樣品脫水碳化，再加入少量的硝酸和高氯酸幫助硫酸氧化碳化成CO[14]2。該方法與原方法相比，增加了小漏斗回流和溫度控制，減少了易揮發(fā)性砷化合物的損失，節(jié)省了三分之二的試劑。

2.5 兩次碳化改進方法測定的結(jié)果

由表2可見 GBW10015、GBW08517、CNAS T0442的總砷測定結(jié)果范圍分別為0.202～0.254mg/kg、13.0～15.6mg/kg、28.5～29.4mg/kg，均小于2，為滿意結(jié)果，且R.S.D.值均小于7%。說明兩次碳化改進方法的準確性和穩(wěn)定性都較高。

表2中兩次碳化改進方法測定結(jié)果的Z比分數(shù)基本都位于±1之間，表明測定結(jié)果基本都位于參考值范圍的中間位置。一次碳化改進方法測定結(jié)果Z比分數(shù)基本都小于－0.5，表明測定結(jié)果基本都比參考中間值小，這就表明，未回流硫酸消解30min的一次碳化改進方法仍不能將樣品消解完全；兩次碳化改進方法通過兩次硫酸脫水碳化樣品，可以將樣品消解的更完全。這與蘇軍等提出的，溶液澄清透明后硫酸持續(xù)消化30min可使樣品消解更完全的結(jié)果相一致[12]。

該方法與原方法相比，由于加蓋小漏斗，可以降低易揮發(fā)砷化合物的損失，使測定結(jié)果更準確、更穩(wěn)定，還可以節(jié)省三分之二的試劑。當儀器設(shè)備、前處理樣品量和定容體積都相同時，該方法處理的樣液中砷濃度可能會比原方法更高，原方法不能檢出的低含量樣品可能就會被檢出，有可能降低總砷測定方法的檢出限。

實驗還發(fā)現(xiàn)，加蓋小漏斗的錐形瓶在高氯酸白煙冒盡后，觀察不到明顯的硫酸白煙；在硫酸白煙冒起的錐形瓶上加蓋小漏斗，硫酸白煙也會迅速消失。因此，加蓋小漏斗有利于識別高氯酸白煙冒盡、硫酸白煙冒起的操作中間節(jié)點，使方法更加簡單易操作。

3 結(jié)論

本文利用菠菜粉（GBW10015）、海帶粉（GBW08517）和蝦粉（CNAS T0442），探討、改進了 GB 5009.11—2003原子熒光－濕法消解測定總砷的方法。實驗中發(fā)現(xiàn)硫酸對測定總砷的結(jié)果有重要影響，如果不加入硫酸，測定的結(jié)果一般都是負偏離較大的離群結(jié)果；即使加入硫酸并得到了澄清透明的消解液，如果不進行較長時間的高溫硫酸消解，也很難完全消解含有砷甜菜堿的樣品。因此，本文在原方法的基礎(chǔ)上，進行了3點改進。一是利用濃硫酸沸點高，能脫水碳化破壞有機物的特性，通過高溫濃縮硫酸，實現(xiàn)對樣品的兩次脫水碳化消解，使樣品消解的更完全，且節(jié)省試劑；二是針對樣品中砷形態(tài)的多樣性，加強溫度控制，低溫降低易揮發(fā)砷化合物的損失，高溫加速樣品消解，縮短操作時間；三是加蓋小漏斗制造回流，減少易揮發(fā)砷化合物的損失，使方法簡單易操作，并可節(jié)省試劑。改進后的方法測定菠菜粉（GBW10015）、海帶粉（GBW08517）和蝦粉（CNAS T0442）中的總砷，不少于6個平行樣的測定結(jié)果均位于參考值范圍的中間部分，且RSD值均小于7%，表明方法準確性高，穩(wěn)定。同時，本文實驗結(jié)果還表明200℃的硫酸、高氯酸的混合酸和高溫的濃硫酸都能消解砷甜菜堿和砷糖類化合物。

兩次碳化改進方法適宜于植物類樣品和蝦粉中總砷的測定，而且，使用該方法測定雞肉中總砷含量的結(jié)果為滿意結(jié)果（近期，參加山東省出入境檢驗檢疫局組織的測量審核，編號為FATAMAZ—003 2013的《“一對一”能力驗證結(jié)果通知單》，Z比分數(shù)為0.6），說明改進方法能用于雞肉中總砷的測定，能否用于其他動物樣品中總砷的測定，還需更多樣品進行驗證。

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