超声辅助提取HPLC-ICP-MS同时测定乳制品中7种砷形态

丁宁，蒋小良，江礼华，周宇，王国胜，苏淑坛，钟月香

（1.河源出入境检验检疫局，广东河源517000；2.江门出入境检验检疫局，广东江门529000；3.惠州出入境检验检疫局，广东惠州516000）

0 引言

砷是一种广泛分布在海水、土壤、植物、动物和人体中的元素，过量的砷不仅可引起人体食欲不振、胃痛、恶心，而且还对人体免疫系统、神经系统和造血系统等系统造成损伤[1]。砷的生物毒性不仅取决于其含量大小，而且主要由不同的形态决定，砷形态主要有：砷胆碱(AsC)、砷甜菜碱(AsB)、亚砷酸[As(Ⅲ)]、砷酸[As(Ⅴ)]、一甲基砷酸(MM A)、二甲基砷酸(DM A)和 4-氨基苯砷酸（p-ASA）等，其毒性依次为As(Ⅲ)＞As(Ⅴ)＞M AA＞DM A＞p-ASA＞AsC＞AsB[2]。为了更好保证乳制品的质量安全，国家标准GB 2762中明确规定：乳粉中砷总量不得超过0.5 m g/kg，液态乳中砷总量不得超过0.1m g/kg[3]。

目前，砷形态分析研究主要集中在海产品[4-6]、水体[7]及环境等方面[8]，主要分析方法有：液相色谱-电感耦合等离子体质谱法[9]和原子荧光光谱法[10-11]等。针对国家标准中对砷总量限量要求，本文采用超声辅助萃取的前处理方式，建立了高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法同时快速测定乳制品中7种砷形态的分析方法。

1 实验

1.1 仪器和试剂

Agilent 1100高效液相色谱仪（HPLC），Agilent 7700X电感耦合等离子体质谱仪(ICP-M S)，TB-215D电子天平，Synery M V超纯水系统，PHS-3C酸度计，SIGM A S-18KS高速离心机，CBL C 9860A超声波萃取仪，0.22μm微孔滤膜，Ham ilton PRP-X 100阴离子分析柱(250 mm×4 mm，10μm)。

碳酸铵、冰醋酸为分析纯；乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、甲醇为色谱纯。砷胆碱、砷甜菜碱、亚砷酸、二甲基砷酸、一甲基砷酸、砷酸和4-氨基苯砷酸标准品。

50 mm ol/L(NH4)2CO3-甲醇(体积比99∶1)溶液（流动相）：取15.71 g碳酸铵，溶解于2 000 m L水中，用氨水调pH至8.5，加入20m L甲醇。

0.5 mm o l/L(NH4)2CO3-甲醇(体积比 99∶1)溶液（萃取液）：取0.1571 g碳酸铵，溶解于2 000 m L水中，用氨水调pH至8.5，加入20m L甲醇。

1.2 仪器工作条件

（1）高效液相色谱梯度洗脱程序如表1所示

表1 梯度洗脱程序

（2）质谱工作条件

测量质量数：75As，采集模式：时间分辨采集（TRA），积分时间：0.8 s，采集时间：1 500 s，载气:高纯氩气，流速为1.0 m L/m in，辅助气流速：0.2 m L/m in，碰撞气：高纯氦气，雾化器：玻璃同心雾化器。

1.3 样品前处理

称取乳制品样品20 g于烧杯中，均质后再精密称取样品2.00 g（精确至0.2 mg）于带塞的锥形瓶中，加入30 m L 0.5 mm o l/L(NH4)2CO3-甲醇(体积比99∶1)(pH 8.5)溶液，室温条件下，超声辅助萃取60 m in，然后加入2 m L冰醋酸，用水定容至50 m L，取上层溶液用0.22μm滤膜过滤至离心管中，在转速为12 000 r/m in高速离心机上离心5 m in，静置，吸取上层溶液到测试小瓶中，然后采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪分析其砷形态。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理的优化

实验选用超声辅助萃取的前处理方法，该方法充分利用了超声波振动的空化作用、萃取和机械搅拌作用，使样品介质内各点受到的作用一致，有利于目标物从固相进入萃取溶剂中。

选择水、水-甲醇（体积比1∶1）、水-乙酸(体积比10∶l和(NH4)2CO3-甲醇 (体积比99∶1)四种较常用的萃取溶液进行超声辅助萃取，对比其各自的萃取效果，其实验结果见表2

表2 不同提取液对乳制品中砷形态化合物萃取效果

由表2可见，水、水-甲醇和水-乙酸作为萃取溶液时，样品中DM A、MM A和p-ASA回收率较低，(NH4)2CO3-甲醇作为萃取溶液时，7种砷形态回收率相对较好，均好于其它三种萃取溶液的萃取效果，所以实验选择的萃取溶液为0.5 mm ol/L(NH4)2CO3-甲醇。

2.2 质谱条件的优化

对质谱条件中载气流速进行了优化，为了选择As元素的最佳载气流速，实验考察了载气流速为0.70、0.80、0.85、0.90、0.95、1.0、1.1、1.2 m L/m in对应的灵敏度，实验结果见表3。

表3 载气流速对灵敏度的影响

由表3可见，随着载气流速的不断增大，As的灵敏度呈现先增加后减少的趋势，当流量在0.95～1.1 m L/m in时灵敏度最佳，所以实验选择载气流速为1.0m L/m in。

2.3 标准工作曲线和检出限

按照1.2仪器分析方法，分别对质量浓度为0、5、10、20、40、50μg/L的7种砷形态化合物混合标准工作溶液进行分析测定，色谱图见图1，以峰面积(y)与对应的质量浓度(x)进行线性回归，回归方程、线性相关系数、线性范围及检出限见表4。

图1 7种砷形态混合标准溶液的色谱图

2.4 方法的回收率和精密度

选取乳制品样品，按照1.3操作进行，分别加入5μg/L和20μg/L两个浓度水平的标准溶液，每个水平平行6份，分别按照实验方法进行测定，并计算方法的回收率与相对标准偏差（RSD），结果见表5。

表4 7种砷形态化合物线性参数及检出限

表5 乳制品中加标回收率及精密度结果

由表5可见，乳制品样品两个梯度的加标回收率在83.1%～92.7%之间，方法的相对标准偏差（RSD）在3.2%～6.4%之间，表明该方法测试结果可靠，重复性好，精密度高。

3 结论

本研究建立了以(NH4)2CO3-甲醇(体积比99∶1)萃取溶液，超声辅助萃取，高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（HPLC-ICP-M S）测定乳制品中7种砷形态的分析方法，该方法具有样品前处理操作简便、分析测试时间短、准确度高等优点。

对样品前处理方法进行了优化，采用超声辅助萃取方式，通过对四种常见的萃取溶液的实验，选择了(NH4)2CO3-甲醇(体积比99∶1)为最佳萃取溶液。

对质谱条件进行了优化，选择了最佳的载气流速为1.0 m L/m in。大大提高了7种形态砷的检测灵敏度，检出限在0.4～0.5μg/L之间，满足了对痕量砷形态分析测试的要求。

该方法的7种砷形态在0～50μg/L的质量浓度范围内呈良好线性关系，其线性相关系数均大于0.999。两水平加标回收率在83.1%～92.7%之间，相对标准偏差在3.2%～6.4%之间，表明该方法完全满足乳制品中痕量砷形态分析的要求。

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[3]GB 2762-2012食品中污染物限量[S].

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