趙彤，周慧敏，于利軍，牛金輝

（1.大連市產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)研究院，遼寧大連116630；2.大連市食品檢驗(yàn)所，遼寧大連116630）

微波萃取HPLC-ICP-MS法測(cè)定稻米中砷的形態(tài)

趙彤1，周慧敏2，于利軍1，牛金輝1

（1.大連市產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)研究院，遼寧大連116630；2.大連市食品檢驗(yàn)所，遼寧大連116630）

以純水、硝酸溶液（0.15 mol/L）、鹽酸（0.12 mol/L）作為萃取試劑，采用微波萃取作為前處理，通過(guò)離子色譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)機(jī)法測(cè)定稻米中砷的形態(tài)。比較和總結(jié)了不同前處理方法和溶劑在不同溫度和時(shí)間下對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，同時(shí)將本文測(cè)定方法與GB 5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》、GB/ T23372-2009《食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》兩個(gè)國(guó)標(biāo)方法做了對(duì)比，對(duì)不同檢測(cè)方法的差異性進(jìn)行分析和總結(jié)。

稻米；無(wú)機(jī)砷；檢測(cè)方法

水稻對(duì)砷的積累能力明顯高于其它旱地作物（如小麥和玉米），對(duì)以稻米為主食的人群來(lái)說(shuō)，即使是輕度的大米砷污染也可能危害人體的健康。砷的主要形態(tài)有：砷酸鹽、亞砷酸鹽、一甲基砷化合物（MMA）、二甲基砷化合物（DMA）、三甲基砷的氧化物（TMAO）、砷甜菜堿（AsB）、砷膽堿（AsC）和砷糖（AsS）等。其中砷酸鹽、亞砷酸鹽的毒性較高，有機(jī)砷中僅MMA和DMA有較小的毒性，其它有機(jī)形態(tài)大多無(wú)毒［1］，所以我們不僅要關(guān)注稻米中總砷的含量，更要關(guān)注稻米中砷的形態(tài)分布。

目前對(duì)大米中無(wú)機(jī)砷檢測(cè)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)主要有GB 5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》［2］和GB/T 23372-2009《食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》［3］。GB 5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)方法采用硝酸溶液（0.15 mol/L）為萃取劑，由于硝酸有一定的氧化性，容易使樣品中三價(jià)砷轉(zhuǎn)換為五價(jià)砷，從而不能正確的了解大米中砷的形態(tài)分布。GB/T 23372-2009《食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》標(biāo)準(zhǔn)方法采用純水做為萃取液，并不能將大米中不同形態(tài)砷有效提取出來(lái)，結(jié)果會(huì)明顯偏低，同樣不能獲得滿意的測(cè)定結(jié)果。

本文建立了以鹽酸溶液（0.12 mol/L）為提取液［4］，微波萃取法作為前處理，樣品溶液經(jīng)離子色譜分離后，用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定，改進(jìn)了大米中砷的形態(tài)分析檢測(cè)方法。

1　試驗(yàn)部分

1.1儀器及試劑

Aglient7500a型電感耦合等離子體質(zhì)譜（配玻璃同心霧化器）、Agilent 1100液相色譜儀：美國(guó)安捷倫公司；Mars5微波消解/萃取儀：美國(guó)培安公司；砷酸根、亞砷酸根、砷甜菜堿、一甲基砷、二甲基砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（5 mg/L）：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；磷酸二氫鈉、無(wú)水乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硝酸鉀、氫氧化鈉均為分析純；無(wú)水乙醇為色譜純；鹽酸、硝酸為優(yōu)級(jí)純；試驗(yàn)用水為超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）。

1.2儀器工作條件

1.2.1離子色譜分離條件

流動(dòng)相：分別稱(chēng)取0.312 0 g磷酸二氫鈉、0.820 3 g無(wú)水乙酸鈉、0.074 6 g乙二胺四乙酸二鈉、0.303 0 g硝酸鉀用水定容至1 000 mL，用40 g/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)pH=10.7，最后加入10 mL無(wú)水乙醇混勻備用。

色譜柱：IonPacAG19陰離子保護(hù)柱（50mm×4mm）、IonPac AS19陰離子交換柱（250 mm×4 mm）；

流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣體積：20 μL。

1.2.2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器條件

功率：1 400 W；采樣深度：9 mm；采集質(zhì)量數(shù)：75；霧化器：同心霧化器，自動(dòng)提升；載氣流速：0.7 L/min；輔助氣流速：0.48 L/min；積分時(shí)間：0.5 s。

1.3方法

稱(chēng)取稻米粉樣品0.5 g 3份于微波萃取管中，加入10 mL鹽酸溶液（0.12 mol/L）作萃取液，微波萃取法溫度設(shè)定為85℃，時(shí)間為30 min），吸取少量萃取液經(jīng)0.45 μm膜過(guò)濾后測(cè)試。經(jīng)結(jié)果比較，選擇好萃取試劑后再分別考察萃取溫度和時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響（微波萃取溫度分別設(shè)定為80、85、90℃，萃取時(shí)間分別為30、45、60 min）。

2　結(jié)果與討論

2.1前處理方法的選擇

2.1.1萃取試劑的選擇

鹽酸溶液（0.07 mol/L）色譜圖見(jiàn)圖1。

圖1　鹽酸溶液（0.07 mol/L）色譜圖（3 μg/L）Fig.1Chromatograms in the HCl system（3 μg/L）

從圖1我們可以看到，5種形態(tài)砷化合物在鹽酸溶液（0.12 mol/L）體系中均有較好的色譜峰形，同時(shí)5種形態(tài)砷化合物在該體系中沒(méi)有發(fā)生相互轉(zhuǎn)移和變化，具有較好的穩(wěn)定性。鹽酸溶液（0.12 mol/L）由于氯離子的大量存在，在質(zhì)譜中會(huì)形成明顯的多原子離子（ArCl 75），對(duì)砷（As 75）離子有強(qiáng)烈的干擾，但該組流動(dòng)相會(huì)延遲五價(jià)砷出峰時(shí)間，從而避開(kāi)氯多原子（ArCl 75）產(chǎn)生干擾，僅造成基線有小幅波動(dòng)，五價(jià)砷測(cè)定結(jié)果并不會(huì)造成影響。采用3倍信噪比做為檢出限，方法檢出限為0.1 μg/L。

大米樣品色譜圖見(jiàn)圖2。

圖2　大米樣品色譜圖Fig.2Chromatogram of rice sample

大米樣品中砷主要以二甲基砷化合物（DMA）和三價(jià)砷形式存在。我們選取了總砷含量為0.172± 0.018 mg/kg的稻米樣品為測(cè)試樣，從表1的測(cè)定結(jié)果可以看出，超純水并不能有效的將大米中砷萃取出來(lái)，鹽酸溶液（0.12 mol/L）的萃取率較高，在硝酸溶液（0.15 mol/L）中有五價(jià)砷檢出，可能是樣品中部分三價(jià)砷轉(zhuǎn)換所致。

萃取試劑對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響見(jiàn)表1。

2.1.2萃取溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

萃取溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響見(jiàn)表2。

通過(guò)比較可知，提高溫度對(duì)三價(jià)砷結(jié)果的貢獻(xiàn)較大，微波萃取法當(dāng)溫度達(dá)到90℃時(shí)無(wú)機(jī)砷結(jié)果增長(zhǎng)緩和。當(dāng)繼續(xù)提高溫度時(shí)，大米容易產(chǎn)生熟化，溶液變的粘稠反而不利用無(wú)機(jī)砷的提取和檢測(cè)。

表1　萃取試劑對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響Table 1Extraction reagents impact on the determination results

表2　萃取溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響Table 2Extraction temperature impact on the determination results

2.1.3萃取時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

萃取時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響見(jiàn)表3。

從表3結(jié)果可以看出，延長(zhǎng)萃取時(shí)間對(duì)二甲基砷測(cè)定結(jié)果有利，微波萃取法當(dāng)時(shí)間到達(dá)45 min時(shí)結(jié)果增長(zhǎng)緩和。最后將萃取樣品殘?jiān)?jīng)干燥后，用硝酸和雙氧水消解，在電感耦合等離子體質(zhì)譜中測(cè)定，總砷含量已經(jīng)很小，說(shuō)明大米粉樣品中砷基本被完全萃取。

表3　萃取時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響Table 3Extraction time impact on the determination results

2.2與兩種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法結(jié)果的比較

將該大米粉樣品分別用GB 5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》、GB/T 23372-2009《食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法和本文方法進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行三價(jià)砷加標(biāo)回收試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)加入量均為0.10 mg/kg，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　回收率和精密度試驗(yàn)Table 4Tests for recovery and precision

從表4測(cè)定結(jié)果可以看出，無(wú)論采用哪種檢測(cè)方法，回收率均能得到滿意結(jié)果，所以加標(biāo)回收并不能反映方法的優(yōu)劣，前處理方法對(duì)大米中砷的形態(tài)分析有著較大的影響。

3　結(jié)論

對(duì)于大米中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法都存在著一定的不足，不能準(zhǔn)確的測(cè)定出稻米中砷的形態(tài)及含量，而采用微波萃取、鹽酸溶液（0.12 mol/L）做為萃取劑，經(jīng)離子色譜分離，電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定能夠獲得較為滿意的測(cè)量結(jié)果。

［1］王濱.食品無(wú)機(jī)砷含量分析及限量值研究進(jìn)展［J］.公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)，2006，17（2）：48-49

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).GB 5009.11-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015：11-14

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì).GB/T 23372-2009食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定液相色譜電感耦合等離子體質(zhì)譜法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015：1-4

［4］Guo-Xinsun，Pauln Williams，Anne-Mariecarey.Inorganic arsenic in rice bran and its products are an order ofmagnitude higher than in bulk grain［J］.Environmental Science&Technology，2008，42（2）：7542-7546

Determination of Arsenic Species in Rice by Microwave Extraction HPLC-ICP-MS

ZHAO Tong1，ZHOU Hui-min2，YU Li-jun1，NIU Jin-hui1
（1.Dalian Inspection Research Institute of Product Quality，Dalian 116630，Liaoning，China；2.Dalian Institute for Food Control，Dalian 116630，Liaoning，China）

The water，HNO3（0.15 mol/L）and HCl（0.12 mol/L）as the extraction reagent，using microwave extraction as pre-treatment，determination of arsenic species in rice by IC-ICPMS.Finally，discussed and summarized the different pretreatment methods and solvents at different temperatures and time on the measurement results，analyzed and summarized the differences of different methods by compared with the other two standard methods，GB 5009.11-2014＜Determination of total arsenic and inorganic-arsenic in foods＞and GB/T 23372-2009＜Determination of inorganic-arsenic in foods-Liquid chromatography-inductive coupled plasma mass spectrometer＞.

rice；inorganic arsenic；test method

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.17.030

2016-04-11

趙彤（1981—），男（漢），高級(jí)工程師，本科，研究方向：食品檢驗(yàn)。