液相色谱-原子荧光光谱法检测大米中的无机砷

□ 李婷婷 刘月月 魏 滨 淄博市疾病预防控制中心

对无机砷的检测方法主要有液相色谱—原子荧光联用法、原子荧光法、高效液相色谱—氢化物—原子荧光联用法。液相色谱—原子荧光光谱法（LC—AFS）灵敏度高，检出限低，是GB 5009.11—2014《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》中的推荐方法，以亚砷酸盐[As（Ⅲ）]和砷酸盐[As（Ⅴ）]含量的加和来计算大米中无机砷的含量。本实验在国家标准方法的基础上，优化了光电倍增管电压、载流液浓度等条件，并用优化后的条件对本地市售大米中的无机砷进行检测。

1 试验仪器与试剂

1.1 试验仪器

SAP—20 液相色谱—原子荧光联用仪（HG—AFS）（北京吉天仪器有限公司）；阴离子交换柱：CNWsep AX HPLC Column（250 mm×4.0 mm，10 μm）。

1.2 试剂与材料

氢氧化钾、硼氢化钾、磷酸二氢铵、盐酸、氨水，均为分析纯，购置于国药集团化学试剂有限公司；硝酸（北京化学试剂研究所）；甲醇，色谱纯，德国Merck；亚砷酸根溶液标准物质（GBW 08666），定值浓度ρ（AsO33—）=（1.011±0.016）μmol/g，定 值单位为中国计量科学研究院；砷酸根溶液标准物质（GBW 08667），定值浓度 ρ（A sO 43—）=（0.233±0.005）μmol/g，定值单位为中国计量科学研究院[1]。

1.3 仪器条件

1.3.1 原子荧光检测条件

总电流（mA）：90；辅电流（mA）：45；负高压（V）：290；原子化器高度（mm）：8；载气流量（mL/min）：400；屏蔽气流量（mL/min）：600；载流：7%盐酸；还原剂：2% KBH4+0.35% KOH。

1.3.2 液相色谱条件

流动相：磷酸二氢铵（15 mmol/L）；流动相流速：1.2 mL/min；进样量：100 μL。

1.4 样品处理

称取约1.0 g 磨碎混匀后的大米粉（准确至0.001 g）于50 mL 塑料离心管中，加入20 mL 0.15 mol/L 的硝酸溶液，放置过夜。90 ℃恒温箱中浸提2.5 h，每0.5 h 振摇1 min。提取完全后，取出冷却至室温，8 000 r/min 离心15 min，取上清液，经0.45 μm 有机滤膜过滤后进样测定。同时以相同操作方法作空白试验。

2 结果与分析

2.1 盐酸浓度优化

还原剂采用2% KBH4+0.35%KOH 溶液，配置2%、7%、和10%的盐酸，测试确定盐酸的最佳浓度。检测样品均采用ρ（As3+）=1.00 mg/L、ρ（As5+）=1.00 mg/L 的混合标准溶液。试验结果表明，盐酸浓度增大，检测灵敏度随之提高，当浓度为7%时，灵敏度达到最大，盐酸浓度越大，反应越剧烈，生成氢气增多从而出现大量泡沫。测试发现，盐酸浓度大于7%后待测成分的检测灵敏度开始下降，相对偏差较大。即在还原剂采用2%KBH4+0.35% KOH 溶液的条件下，盐酸浓度为7%时检测灵敏度最大，盐酸浓度过高或过低时灵敏度均会减小，因此，在采用2% KBH4+0.35% KOH溶液为还原剂的条件下，盐酸的浓度应选7%[2]。

2.2 原子荧光检测器参数优化

在原子荧光检测器中，检测灵敏度会受到空心阴极灯电流、光电倍增管电压、载气及屏蔽气流量的影响，采 用ρ（As3+）=1.00 mg/L、ρ（As5+）=1.00 mg/L 的混合标准溶液作为待测样品，测试原子荧光检测器主要参数的优化条件。

2.2.1 光电倍增管高压

光电倍增管可放大检测到的荧光信号，其放大倍数由负高压的大小决定。实验发现，当光电倍增管负高压较小时，荧光信号较弱，谱峰强度较低，仪器灵敏度较低；当负高压增大时，仪器灵敏度升高，各种形态的砷化物的谱峰强度增大。当负高压不断增大时，荧光信号强度不稳定。实验证明，光电倍增管负高压为290 V 时，信噪比最大，信号强度较高，本底值也较低，因此290 V 为最佳值。

2.2.2 载气流速优化

载气会影响原子化效率及氩氢火焰的稳定性，信噪比的大小也因此受到影响。当载气流速较小时，氩气吹扫能力不足，因此被测物氢化气吹扫速度低，谱峰强度低，信噪低；当氩气流量不足时，反应生成的氢气流量不稳定，导致氩氢火焰不稳定，信噪比较低。随着载气流量的增大，吹扫速度过快，待测元素氢化物原子化不完全就被排出，谱峰面积开始减小，载气流速越快，峰面积越小。实验发现，当载气流速为400 mL/min 时，谱峰面积最大，吹扫速度适中，氩氢火焰稳定，噪声较小，所以400 mL/min为最佳载气流速。

2.3 实验线性、灵敏度及准确度

As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的标准色谱图见图1。配制砷酸盐、亚砷酸盐浓度为0、5、20、30、50、100 μg/L与200 μg/L的标准系列溶液，在上述优化条件下进行测定，其图谱如图1 所示。计算其标准曲线，以3 倍信号噪声比作为方法的检出限，结果见表1。由表中数据可以看出，实验条件下砷酸盐、亚砷酸盐的线性良好，检出限满足实验要求。

图1 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）标准谱图

表1 标准曲线方程及检出限

称取12 份1 g 粉碎后的大米粉，向其中6 份加入ρ（As3+）=1.00 mg/L、ρ（As5+）=1.00 mg/L 的 混 合 标 准 溶液0.2 mL，另6 份中加入混合标准溶液1.0 mL，用0.15 mol/L 硝酸溶液定容至20.0 mL。即加标浓度分别为0.4 mg/kg 和2.0 mg/kg。按照试验方法步骤处理后上机测定，实验结果列于表2 中。根据测定结果计算，低浓度与高浓度的加标回收率为：As（Ⅲ）97.5%～102.0%、As（Ⅴ）95.0%～101.4%，实验结果满足要求。

2.4 实际样品测定

从超市、农贸市场及粮店共采集20 份大米，用液相色谱—原子荧光光谱法在本实验优化条件下进行检测。按照1.4 所示方法进行处理，20 份样品均未检出As（Ⅴ）；As（Ⅲ）的检出浓度范围为0.027 ～0.077 mg/kg，检出率为75%。我国《食品中污染物限量标准》（GB 2762—2005）中规定大米中无机砷的限量值为0.15 mg/kg，本实验检测的本地大米样品中无机砷含量范围在0.027 ～0.077 mg/kg，以三价砷为主，所测样品均未超过限量标准。

表2 加标回收率及相对标准偏差

表3 大米中无机砷的检测数据

3 结论

本次试验中，高效液相色谱的流动相采用磷酸二氢铵（15 mmol/L），流速为1.2 mL/min；氢化物发生系统参数条件为：还原剂为2% KBH4+0.35%KOH，载流为7%（v/v）盐酸，二者蠕动泵转速均采用120 r/min；载气流速400 mL/min，屏蔽气流速600 mL/min。在优化条件下，在0 ～200 μg/L 范围内，混合标准溶液的标准曲线的相关系数均优于0.999 5；检测限As（Ⅲ）、As（Ⅴ）检出限均为0.02 mg/kg；回收率试验结果满意。GB 5009.11—2014《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》中，第二篇 食品中无机砷的测定中的第一法液相色谱—原子荧光光谱法（LC—AFS）在优化后的条件下可准确测定无机砷。