高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法分析桂皮中砷形态化合物的检测方法

田雨，蔡璇，郑锡波，李达

（肇庆出入境检验检疫局，广东肇庆526060）

高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法分析桂皮中砷形态化合物的检测方法

田雨，蔡璇，郑锡波，李达

（肇庆出入境检验检疫局，广东肇庆526060）

建立了高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法对桂皮中的4种砷形态化合物（As3+、DMA、MMA和As5+）进行分析。考察了不同条件对4种化合物实验结果的影响，包括色谱分离条件；HCl的浓度和流速；KBH4的浓度和流速等。样品的加标回收率在95.42%～96.63%，相对标准偏差在1.4%～2.5%之间。该方法可以准确检测桂皮中砷形态化合物的含量。

高效液相色谱-原子荧光光谱联用；桂皮；砷；形态分析

随着工业化程度的日益加速，砷的污染也随之日益加剧，对人类的威胁也日趋严重。其危害来源主要有饮用水、食物中的农药兽药残留以及燃烧高砷煤等[1-3]。砷的毒性不仅与总量有关，并且与其化学形态密切相关，不同形态的砷其毒性也相去甚远。例如五价砷的毒性小于三价砷，而无机砷化物的毒性远远超过了有机砷[4，5]。所以传统意义上仅仅对砷总量进行测定显然并不能完全反映其危害性。因此，急需建立一种能够有效地分离和测试桂皮中不同形态的砷的方法。

本文通过了高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱（HPLC-HG-AFS）联用系统对桂皮中亚砷酸As（III）、二甲基砷酸（DMA）、一甲基砷酸（MMA）和砷酸As（V）4种砷形态的分析分离方法。采用体积比为1∶1的水和甲醇混合溶剂进行超声提取、浓缩，采用pH 6.0的磷酸盐缓冲溶液做为流动相，过阴离子色谱柱PRP-X100分离后，再使用盐酸载流带入氢化物发生装置与KBH4溶液混合。生成的氢化物经过气液分离器后用He将其送至检测器，形态分析联用系统见图1。

图1 形态分析管路示意图Fig.1Diagram of morphological analysis system

1实验部分

1.1 仪器与试剂

AF610D2高效液相色谱-原子荧光联用系统（北京海光分析仪器公司）；高速冷冻离心机（德国Sigma公司）；电子天平（梅特勒-托利多仪器公司）；电子恒温水浴锅（金山市自动化仪器厂）；MILLI-Q A10纯水系统（美国密理博公司）；微孔滤膜滤过器。

砷标准溶液（国家标准物质研究中心）；甲醇（色谱纯美国默克公司）；KBH4（优级纯）；K2HPO4（优级纯）；KH2PO4（优级纯）；HC（l优级纯）；KOH（优级纯）；As2O（3优级纯，JohnsonMettheyChemieals）；砷酸钠（优级纯Acos Organics）；一甲基砷酸和二甲砷酸（优级纯Sigma公司）。

砷标准溶液的配置：分别称取适量As2O3、砷酸钠、一甲基砷酸和二甲砷酸用甲醇配置成砷混标（200μg·L-1），再将砷混标（200μg·L-1）用流动相制成每1mL分别含砷20、40、60、80、100ng的溶液，即得。

1.2 样品制备

精密称定桂皮粉末（过60目筛）约2g于100mL离心管中，加入甲醇水（1∶1）混合溶剂20mL，超声提取30min，高速离心5000r·min-1后，取上清液；药渣补加10mL混合溶剂，超声提取5min，高速离心5000r·min-1，取清液；药渣重复补加10mL混合溶剂，经超声、离心后，合并样品提取液。再将提取液减压旋转蒸发至约2mL，以水定容至5mL。将样品提取液置于离心管中，高速冷冻离心机10000r· min-1，取离心后的清液过0.22μm滤膜，即得。

1.3 仪器条件与色谱条件

原子荧光分光光度计仪器参数，负高压：270V；灯电流：60mA；辅阴极灯电流：30mA；载气（mL· min-1）：300；辅助气流量（mL·min-）1:400。

高效液相色谱选定的仪器参数,保护柱:PRPX100（25×2.3mm，12～20μm）；阴离子分离柱：PRP-X100（250×4.6mm，5μm，美国Hamilton公司）；流动相：20mmol·L-1K2HPO（4pH=6.0）；流速：lmL·min-1；柱温：25℃。

2结果与讨论

2.1 色谱分离条件的选择

不同形态的砷能够被离子交换色谱分离是因为在适宜的pH值条件下，这些砷的化合物是以不同离子形态存在于水溶液中。As（III）、As（V）、MMA、DMA的pKa分别为9.2、2.3、2.6和6.2。所以，当pH值为6.0时，As（III）以亚砷酸形式存在，DMA以HA和A-各占一半的形式存在，MMA完全以HA-的形式存在，而As（V）大部分以HA2-形式存在，是几种离子中保留最强的，因此，本实验选择的流动相的pH值为6.0。

2.2 硼氢化钾浓度的影响

硼氢化钾的浓度影响被测元素的氢化物的发生效率，本文对不同浓度和流速KBH4对砷的荧光信号的影响进行了考察。KBH4的浓度和流速过低，砷的氢化物发生效率低；KBH4的浓度和流速过高，仪器噪声显著增大，信噪比差。因此本实验选用20g·L-1的KBH4溶液，3mL·min-1的流速作为4种砷形态的最佳氢化物发生条件。

2.3 盐酸载流的影响

在联用系统中，HCl的流速和浓度均会影响砷的荧光信号。具有适当流速的载流会将液相的馏分载入氢化物发生装置，生成气态氢化物。当流速过高时盐酸会稀释液相馏分，使荧光信号降低；HCl的浓度则会对氢化物发生效率及原子化火焰状态产生影响。实验结果表明：当HCl载流的流速为3mL· min-1，体积浓度为2%时，4种砷信号的灵敏度和稳定性最佳。

2.4 线性关系、检出限、精密度

精密吸取0、20、40、60、80、100μg·L-1砷混合标准溶液100μL分别注入高效液相色谱仪，按上述色谱条件测定各形态峰面积，标准图谱见图2，线性关系、检出限、精密度见表1。

图2100 μg·L-1的4种砷化合物的标准谱图Fig.2Standard spectra of 4 arsenic compounds of 100μg·L-1

结果表明，As（Ⅲ），DMA，MMA，As（Ⅴ）线性关系良好。取制备好的供试品溶液重复进样6次，考察各个形态峰面积的相对标准偏差，As（III）、DMA、MMA、As（V）得RSD分别为1.31%、2.40%、1.56%和1.87%。检出限为空白的3倍信噪比，结果见表1。数据说明此法的线性、精密度良好。

表1 As（Ⅲ），DMA，MMA，As（Ⅴ）线性关系、检出限、精密度（n=6）Tab.1Linear relation,detection limit and precision of As（III），DMA，MMA，As（V）

2.5 回收率试验

取已知重金属含量的样品6份，添加低（20μg· kg-1）、高（200μg·kg-1）两个级别的砷混标溶液，按上述样品制备方法和条件进行测定。每个浓度水平进行6次重复测定，平均加标回收率和精密度见表2。

表2 4种主要砷形态的平均回收率和RSD（n=6）Tab.2Average yield and RSD of 4 arsenic compounds

3结论

本文对药材中砷的存在形式进行了研究，采用溶剂提取法-色谱-原子荧光检测联用技术对其存在形式进行研究，结果确定桂皮中存在As（III）、DMA、MMA、As（V）4种形式，且结果显示As（III）的含量最高。本实验的研究填补了桂皮中有害元素检测和形态分析领域的空白，对控制桂皮的质量具有重要意义。

［1］许辉,王洪玮,郭新彪,等［J］.中华预防医学杂志,2004,38（2）: 111-113．

［2］Ming sheng Ma,X.Chr is Le,胡斌,等［J］.分析科学学报,2000, 16（2）:89-96.

［3］曹军，于伯华，沈山江，等［J］.检验检疫学刊，2013，23（5）：53-56.

［4］Chun-gang Yuan,Gui-bin Jiang,Bin He.［J］.J.Anal At Spectrom, 2005,20:103.

［5］Kevin A.Francesconi and Doris Kuehnelt.Analyst,2004,129:373.

Arsenic speciation analysis in cinnamon by high performance liquid chromatography-hydride generationaatomic fluorescence spectrometry

TIAN Yu，CAI Xuan，ZHENG Xi-bo，LI Da
（Zhaoqing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Zhaoqing 526060，China）

A method based on high performance liquid chromatography-hydride generation-atomic fluorescence spectrometry（HPLC-HG-AFS）was developed for arsenic speciation analysis in cinnamon.The effects of different conditions on the experimental results on four speciation were investigated which included conditions of chromatographic separation,concentration and flow rate of HCl,and concentration and flow rate of KBH4.The recovery of standard addition of the method is between 95.42%～96.63%.The method can be used for the content analysis of arsenic speciation in cinnamon.

HPLC-HG-AFS；cinnamon；arsenic；speciation analysis

O657

A

1002-1124（2014）02-0019-03

2013-12-04

田雨（1987-），男，河北省石家庄人，助理工程师，主要从事食品检验工作。