崔穎,肖亞兵,王禹,高健會(天津出入境檢驗檢疫局動植物與食品檢測中心,天津300461)
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P&T- GC- CVAFS法測定海產(chǎn)動物中的甲基汞和乙基汞
崔穎,肖亞兵,王禹,高健會
(天津出入境檢驗檢疫局動植物與食品檢測中心,天津300461)
摘要:海產(chǎn)動物樣品經(jīng)過30 %硝酸溶液提取,用2 mol/L醋酸鈉-醋酸緩沖溶液調(diào)節(jié)pH后,用吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜儀聯(lián)用系統(tǒng)測定其中的甲基汞和乙基汞的含量。使用衍生試劑,將甲基汞轉化為甲基丙基汞,乙基汞轉化為乙基丙基汞,吹掃捕集進行富集并進一步消除基體干擾。以空白樣品為基體,添加3種濃度水平的甲基汞和乙基汞標準溶液,測得甲基汞的回收率為80.5%~103.2%,相對標準偏差(n=6)為1.7%~6.9%;乙基汞的回收率在84.2%~103.7%,相對標準偏差(n=6)為2.3%~7.0%。
關鍵詞:吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜法;甲基汞;乙基汞;海產(chǎn)動物
海產(chǎn)動物安全檢測發(fā)展趨勢要求準確的定性和定量元素的化學形態(tài),而不僅僅是元素總量的測定。一般意義上所講的元素形態(tài)泛指化學形態(tài),同一元素可能含有多種形態(tài),汞的形態(tài)包括元素汞(汞蒸氣和液態(tài)汞)、無機汞(如氯化汞)以及有機汞(如甲基汞和乙基汞)[1],汞化合物的毒性依賴于其濃度及其不同的化學形態(tài)。烷基汞的毒性比芳基汞和無機汞都大。而烷基汞中又以甲基汞的毒性最大。因此,各國針對海產(chǎn)動物中的甲基汞含量都有嚴格的限量標準:食品法典委員會(CAC)限定魚類產(chǎn)品中甲基汞的含量為0.5 mg/kg;我國限定水產(chǎn)動物及其制品中甲基汞含量≤0.5 mg/kg。糧農(nóng)組織/世衛(wèi)組織食品添加劑委員會于2003年建立的每周最大攝入量,甲基汞可以攝入1.6 μg/kg(體重)。
海產(chǎn)動物是人類最基本的甲基汞污染來源[2]。汞在水生系統(tǒng)很容易被水生生物吸收,導致魚類甲基汞的積累。最終,即使在低濃度的甲基汞在水里,它還會引起魚類產(chǎn)生高水平的汞污染。魚或其他類型的海鮮,主要是以甲基汞的形式被身體吸收,并且魚中72 %~ 100 %的汞是甲基汞??谇唤佑|、中樞神經(jīng)系統(tǒng)是最重要的靶器官,特別是在嬰兒發(fā)展的初級階段。這些毒性作用使一些感官功能(視覺、聽覺),運動協(xié)調(diào)、記憶力、注意力和學習能力變化。
國內(nèi)對甲基汞的檢測方法的研究起步較晚,目前,甲基汞和乙基汞的分析方法主要有:分光光度法、化學滴定法和液相色譜與高靈敏度檢測器的聯(lián)用技術,高靈敏度檢測器包括原子熒光光譜法(LC-AFS)、原子吸收光譜法(AAS)、電化學(ECD)、原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)[4-7]?;瘜W滴定法成本低廉,但包含更多的人為因素,靈敏度較低。同時,在這種方法中使用的試劑是有毒的,如氯仿、四氯化碳。比色法成本低,但靈敏度低,對復雜樣品干擾較大。ICP-MS和LC-AFS具有高靈敏度,分離效果好,但由于其價格昂貴,儀器操作復雜,對使用人員技術水平要求高,不適用于大范圍推廣,限制了它在日常檢測的應用。本文采用吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜儀法,干擾少、靈敏度高、選擇性好、線性范圍寬、檢出限低、速度快、設備運行成本低和易操作等優(yōu)勢,可用來分析甲基汞和乙基汞。
MERX-M型全自動烷基汞分析儀(吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜儀聯(lián)用系統(tǒng):美國BROOKS RAND公司;MaxiMix型旋渦混合器:美國Thermo Scientific公司;GM200型碾磨儀:德國Retsch公司;ULTRA-TURRAX T25型均質機:德國IKA-WERKE公司;KS4000型加熱振蕩器:美國IKA公司;3-30K型高速冷凍離心機:德國Sigma公司;Dispnsette型瓶口分配器:德國Brand公司;移液器:德國Eppendorf公司;Milli-Q型超純水儀:美國Millipore公司。
硝酸、鹽酸、醋酸:優(yōu)級純,天津市科密歐化學試劑有限公司;甲基汞、乙基汞標準溶液(純度99.7 %,濃度1 mg/L):美國BROOKS RAND公司;丙基化試劑:配制2 %氫氧化鉀水溶液,在0℃冰箱中凍至溶液出現(xiàn)冰晶,加入1 g四丙基硼化鈉(NaBPr4)粉末,蓋緊混合,分裝到小瓶中冷凍;2 mol/L醋酸鈉-醋酸(NaAc-HAc)緩沖溶液;魚肉中總汞與甲基汞成分分析標準物質:GBW10029,GSB-20,中國計量科學研究院。
1.2儀器條件
全自動烷基汞分析儀(吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜儀聯(lián)用系統(tǒng))條件如表1所示。
表1儀器條件Table 1 Instrument condition
1.3試驗方法
1.3.1標準曲線的配制
采用稱量法,用0.5 %醋酸-0.2 %鹽酸混合溶液配制甲基汞和乙基汞二級標準溶液,濃度分別為10、1、0.1、0.01 pg/μL;將40 mL樣品瓶中加水至瓶頸處,各加入300 μL NaAc-HAc緩沖溶液,再加入一定體積的二級標準溶液,使瓶中的甲基汞和乙基汞質量分別為0.5、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0、500.0、1 000 pg,分別加入50 μL丙基化試劑,加超純水至滿,蓋緊混勻。
(1)根據(jù)直流系統(tǒng)接地報警,關鍵是盡快查出接地性質與接地支路。正常運行時,正極對地電壓為110V,負極對地電壓為-110V。當發(fā)生單點非金屬性接地時,相應正極或負極對地電壓降減少,另一負極或正極對地電壓升高,例如:當正極對地發(fā)生單點非金屬性接地時,則U+﹤110V、U-﹥110V,據(jù)此,判斷故障性質為正極單點接地。當發(fā)生單點金屬性接地時,相應正極或負極對地電壓為零,另一負極或正極對地電壓為220V,例如:當正極對地發(fā)生單點金屬性接地時,則U+=0V、U-=-220V,據(jù)此,判斷故障性質為正極單點接地。
1.3.2樣品處理
海魚、海蝦、貝類等海產(chǎn)動物,取可以食用部位絞碎、勻漿。
1.3.3樣品測定
稱取0.1 g(精確到0.001 g)樣品到20 mL離心管中,加入10 mL 30 %(體積比)硝酸溶液,蓋緊,置于60℃振蕩器上消解12 h,用超純水定容至20 mL,混勻。將40 mL樣品瓶中加水至瓶頸處,先加入300 μL NaAc-HAc緩沖溶液,再準確吸取1 mL樣品液進行分析,加入50 μL丙基化試劑,加超純水至滿后蓋緊混勻。將衍生好的樣品置于吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜儀聯(lián)用系統(tǒng)中測定。
2.1提取方式的選擇
生物樣品中有機汞化合物的提取方法主要有酸提取法和堿消解法[10-11]。堿法解法一般采用KOH/甲醇混合溶液作為消解液,并不僅僅萃取甲基汞,也有可能存在其它干擾成分。如果需要更低方法檢出限,或進一步的分離出甲基汞,必須對消解過的甲醇樣品進行蒸餾,而且堿法會導致消解液中出現(xiàn)過多的泡沫。酸提取時不同形態(tài)汞之間的轉化率低于堿消解法[12],因此試驗選擇超聲輔助下的酸提取方法。
2.2提取條件的優(yōu)化
采用標準參考物質(GBW10029)作質控樣品,稱取0.100 g質控樣,加標1 μg/kg的乙基汞,選用10.0 mL濃度分別為10 %~50 %(體積比)硝酸溶液進行甲基汞和乙基汞的添加回收率實驗。在HNO3溶液濃度在30 %時的添加回收率達到最大,與文獻報道結果相一致[13-14]。
采用標準參考物質(GBW10029)作質控樣品,稱取0.100 g質控樣,加標1 μg/kg的乙基汞,堿法提取9 h~ 14 h,來進行甲基汞和乙基汞的添加回收率實驗。提取時間為10 h時,甲基汞的提取率為88 %,乙基汞的提取率為95 %??紤]到工作效率和操作的方便性,最終選擇提取1次。
2.3衍生試劑的選擇
采用氣相色譜技術進行汞形態(tài)分離之前,通常需要對提取預富集后的樣品進行衍生化處理[3],將非揮發(fā)性的離子態(tài)甲基汞和乙基汞轉化為揮發(fā)態(tài)的烷基甲基汞和烷基乙基汞,常用的衍生試劑主要有硼酸鈉、四乙基硼化鈉[15-17]、四丙基硼化鈉和四苯基硼化鈉[18-19],其中,四乙基硼化鈉最為常用,但不能區(qū)分Hg(Ⅱ)和乙基汞,因為兩者的衍生產(chǎn)物都是二乙基汞,為此發(fā)展了四丙基硼鈉,它們均在弱酸性條件下(pH4.0~4.5)進行衍生。有報道[20]比較了以上3種衍生劑,結果表明,與四丙基硼化鈉相比,四苯基硼化鈉作為衍生試劑,衍生反應效率低,產(chǎn)物的揮發(fā)性較差。綜合以上因素,四丙基硼化鈉衍生化后產(chǎn)物的峰響應值更高、色譜峰形更好、保留時間更長,可避免早洗脫的基質成分的干擾。同時考慮到四乙基硼化鈉生成的衍生產(chǎn)物分子量更大,吹掃捕集-氣相色譜-冷原子熒光光譜檢測時可避免低分子量雜質的干擾,具有更高的靈敏度和選擇性,因此采用四丙基硼化鈉作為衍生試劑。
2.4衍生條件的優(yōu)化
對衍生反應的條件進行優(yōu)化,結果顯示2 mol/L NaAc溶液中加入0.3 mL HAc以調(diào)節(jié)pH后,甲基汞和乙基汞的色譜峰響應值最高,回收率最高,此時pH= 4.5。如圖1所示。
圖1 pH對回收率的影響Fig.1 Effect of pH to recovery(n=2)
四丙基硼化鈉的加入直接影響丙基化產(chǎn)物的量,考察了四丙基硼化鈉為30、40、50、60、70、80 μL對回收率的影響。過多四丙基硼化鈉的加入反而使回收率變低,這可能是因為過多的衍生試劑導致丙基化反應過快[21]。為確保高濃度的甲基汞和乙基汞能被完全衍生,同時節(jié)省四丙基硼化鈉,本研究采用50 μL的四丙基硼化鈉進行試驗,如圖2所示。
圖2四丙基硼化鈉的加入量對回收率的影響Fig.2 Effect of addition of NaBPr4to recovery(n=2)
2.5色譜條件的優(yōu)化
甲基汞和乙基汞與四丙基硼化鈉反應生成了甲基丙基汞(MeHgPr)和乙基丙基汞(EtHgPr),它們均屬弱極性化合物,適合于弱極性的色譜柱分離。在設定的色譜條件下,甲基汞、乙基汞衍生反應產(chǎn)物甲基丙基汞和乙基丙基汞能完全實現(xiàn)的基線分離。
2.6標準曲線
按照試驗方法對甲基汞和乙基汞的混合標準溶液進行測定,標準溶液系列進行衍生后測定,分別將甲基汞和乙基汞衍生產(chǎn)物的峰高對其含量作圖建立標準工作曲線,甲基汞和乙基汞的線性范圍均為5× 10-3μg/kg~10 μg/kg。曲線方程及相關系數(shù)見表2。
表2甲基汞和乙基汞的線性回歸方程和相關系數(shù)Table 2 Regression equations,correlation coefficients of methylmercury and ethylmercury
2.7方法的精密度和回收試驗
分別在空白的海產(chǎn)動物基質(金槍魚、海蝦、海螺)中添加0.25、0.50、1.00 μg/kg 3個濃度水平的甲基汞和乙基汞標準,按優(yōu)化后的試驗方法進行測定,結果見表3。
甲基汞的相對標準偏差為1.7 %~6.9 %,甲基汞的加標回收率在80.5 %~103.2 %之間;乙基汞的相對標準偏差為2.3%~7.0 %,乙基汞的加標回收率在84.2 %~ 103.7 %之間,結果表明該方法對于測定海產(chǎn)動物樣品中甲基汞和乙基汞的含量準確可行。
表3甲基汞和乙基汞的加標回收試驗和精密度(n=6)Table 3 Recoveries and RSDs of methylmercury and ethyrlmercury in samples(n=6)
2.8樣品分析
按試驗方法對日常進出口的6批金槍魚、3批三文魚、3批鲅魚、2批海蝦、2批貝類樣品和市售的海螺進行甲基汞和乙基汞含量的測定,海螺的甲基汞和乙基汞的含量為52.4 ng/kg和10.6 ng/kg,其余結果均為陰性。具體結果見表4。
表4樣品中甲基汞和乙基汞的含量(n=2)Table 4 Contents of methylmercury and ethylmercury in samples (n=2)
本工作以四丙基硼化鈉作為衍生試劑,采用吹掃捕集-氣相色譜分離-冷蒸汽原子熒光光譜法同時測定了甲基汞和乙基汞,檢測時間較短,方法的檢出低限可以滿足國際上對與海產(chǎn)動物中甲基汞和乙基汞的限量要求。用靈敏的甲基汞和乙基汞檢測方法監(jiān)控海產(chǎn)動物質量具有積極的意義。
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Purge and Trap Gas Chromatography-Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectrometry Determination of Methyl Mercury and Ethyl Mercury in Marine Animals
CUI Ying,XIAO Ya-bing,WANG Yu,GAO Jian-hui
(Animal,Plant and Foodstuffs Inspection Center,Tianjin Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau,Tianjin 300461,China)
Abstract:Marine animals sample was extracted with 30 % nitric acid solution,and then adjusted the pH with 2mol/Lsodiumacetate-aceticacidbuffersolution.Theeluateobtainedwasdeterminedandidentifiedbypurgeand trap gas chromatography-cold vapor atomic fluorescence spectrometry(P&T-GC-CVAFS). The propylation derivatization converted Methyl mercury(MeHg)to the more volatile methyl propyl mercury(MeHgPr),Ethyl mercury(EtHg)tothemorevolatileethylpropylmercury(EtHgPr),whichcouldbeconcentratedthroughpurgeand trapsystemwithafurtherclean-upofmatrix.Testsforrecoverywere made by addition of standard MeHg and EtHg solutions at 3 different concentration levels to blank marine animals sample matrixes,values of MeHg recovery foundwereintherangefrom80.5%to103.2%,with RSDs(n=6)intherangefrom1.7%to6.9%;values of EtHg recovery found were in the range from 84.2 % to 103.7 %,with RSDs(n=6)in the range from 2.3 %to7.0%.
Key words:P&T-GC-CVAFS;Methyl mercury;Ethyl mercury;marine animals
收稿日期:2015-09-01
DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2016.01.034
作者簡介:崔穎(1986—),女(漢),工程師,本科,研究方向:食品元素及形態(tài)檢測。
基金項目:天津出入境檢驗檢疫局資助項目(TK077-2013)