乳品中总砷检测方法的分析与研究——还原剂最优配制时间的探索

孙玉荣，李永毅，胡冬梅，王 勇，马若影，逯 刚

（蒙牛乳业（察北）有限公司，河北张家口 076481）

砷，俗称砒，是一种非金属元素，在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族，原子序数33，元素符号As。本文将通过对仪器检测原理分析和相关部件的介绍，同时根据文献资料，对总砷项目检测中，氢氧化钠和硼氢化钠混合溶液作为还原剂配制时间等因素进行分析和总结，帮助读者在了解基础理论的前提下，可以有目的地分析与解决所发生的问题[1]。

硼氢化钠是一种无机物，化学式为NaBH4，白色至灰白色细结晶粉末或块状，吸湿性强，其碱性溶液呈棕黄色，是最常用的还原剂之一。

由于温度、湿度、室内空气质量等环境因素和仪器性能、状态的差异，导致每位实验操作者的理解认知不同，在根据GB 5009.11—2014进行总砷测定时，还原剂的配制浓度、配制时间也各有不同[2]。基于此，笔者综述实验过程中的问题，探讨还原剂的最优配制时间。通过多组对照实验，使用不同配制时间的还原剂上机检测，对载流溶液荧光值、曲线线性、标准空白荧光值和2 ng/mL砷标准溶液（其他浓度的砷标准溶液与2 ng/mL砷标准溶液的荧光值成倍数关系，所以只需测量一点即可）的检测结果进行分析，研究还原剂的最优配制时间，从而标准化总砷项目检测过程，提高检测精确度。

1 材料与方法

1.1 试剂

硝酸（67%～70%），分析纯；过氧化氢（29%～32%），分析纯；氨基磺酸溶液（100 g/L），优级纯；硫脲溶液（100 g/L），优级纯；盐酸（5%），优级纯；氢氧化钠（2 g/L）和硼氢化钠（15 g/L）混合溶液，优级纯。

1.2 主要仪器设备

AFS-8220原子荧光光度计；ME204电子天平；TOPEX+全能型微波化学工作平台。

1.3 实验方法

1.3.1 GB 5009.11—2014法测定总砷的原理

试样经消解后，加入饱和氢氧化钠溶液或氨基磺酸溶液中和部分酸，避免硝酸和硫脲发生反应，确保硫脲使五价砷还原为三价砷，再加入硼氢化钠或硼氢化钾使还原生成砷化氢和原子态汞，由氩气载入石英原子化器中，在砷和汞空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度在固定的条件下与被测液中的砷和汞浓度成正比，与标准系列比较定量[3-4]。

1.3.2 试样消解

称取固体试样0.2～0.5 g（精确到0.001 g）或液体试样1～3 mL于消解罐中，加入5～8 mL硝酸，加盖放置过夜，旋紧罐盖，按照微波消解仪的标准操作步骤进行消解。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放置在智能控温电加热器上，赶去棕色气体，取出消解罐，冷却。将消化液转移至25 mL容量瓶中，用5%盐酸洗涤内罐，加入100 g/L硫脲2.5 mL于容量瓶中并定容至刻度，混匀，备用；同时作空白实验。

1.3.3 溶液配制

（1）还原剂的配制。称取2.0 g氢氧化钠，用超纯水溶解并定容至1 000 mL。称取15.0～20.0 g硼氢化钠，用2 g/L氢氧化钠溶液定容至1 000 mL。

（2）砷标准系列溶液制备。在25 mL容量瓶中依次、准确加入100 ng/mL砷标准工作液0 mL、 0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL、2.5 mL和3.0 mL（相当于砷浓度0 ng/mL、2.0 ng/mL、4.0 ng/mL、 6.0 ng/mL、8.0 ng/mL、10.0 ng/mL和12.0 ng/mL），用5%盐酸冲洗瓶口，加入2.5 mL硫脲溶液，用5%盐酸溶液定容至刻度，混匀。

1.3.4 仪器条件

砷光电倍增管负高压：255 V；砷灯电流：65 mA；原子化器高度：11.5 mm；氩气流速：载气300 mL/min；屏蔽气：800 mL/min；测量方式：标准曲线法[5]。

1.3.5 实验室环境

实验室标准温度范围：16～30 ℃；实验室标准湿度范围：小于70 RH%。本次实验全过程温度控制在24.2～25.8 ℃，湿度在（34～48） RH%，在该温度、湿度范围内，温度、湿度的变化对测量结果造成的误差很小，可忽略不计。

2 结果与分析

2.1 测量结果

使用不同配制时间（5～10 min、30 min、60 min、75 min、90 min及1 500 min）的还原剂测量载流溶液（5%盐酸）、标准空白（0 ng/mL的砷标准工作液）、浓度为2 ng/mL砷标准溶液的荧光值，各做3组平行实验，结果如表1所示。

2.2 还原剂配制时间对载流溶液、标准空白的影响

使用不同配制时间的还原剂，在相同仪器参数、预热时间以及温湿度范围的条件下，测量载流溶液和标准空白的荧光值，每个时间点做3组平行对照。图1、图2分别为载流溶液和标准空白的测量结果。由表1、图1、图2可知，还原剂在完成配制后60 min内，载流溶液和标准空白的荧光值相对稳定，荧光值上升速度相对缓慢。还原剂配制时间为60～90 min时，载流溶液和标准空白的荧光值稳定性降低，荧光值的上升速率相对较高。当还原剂室温放置24 h后，载流溶液和标准空白荧光值极不稳定，荧光值上升至3 000附近。

图1 不同配制时间的还原剂对载流溶液荧光值的影响

图2 不同配制时间的还原剂对标准空白荧光值的影响

表1 不同配制时间的还原剂下，载流溶液、标准空白、浓度为2 ng/mL砷标准溶液的荧光值

2.3 还原剂配制时间对标准溶液的影响

使用不同配制时间的还原剂，在相同仪器参数、预热时间以及温湿度范围的条件下，测量2 ng/mL的砷标准溶液荧光值，每个时间点做3组平行。图3为2 ng/mL的砷标准溶液的测量结果。由表1、图3可知，还原剂在完成配制后60 min内，对2 ng/mL的砷标准溶液的荧光值影响不大。60～90 min的还原剂，随着标准空白的荧光值不断上升，2 ng/mL的砷标准溶液的荧光值也会不断降低。当还原剂室温放置 24 h后，标准空白荧光值极不稳定，会上升至3 000附近，而2 ng/mL的砷标准溶液的荧光值也变得不稳定，无法满足检测需求。

图3 不同配制时间的还原剂对2 ng/mL的砷标准溶液的荧光值的影响

2.4 不同配制时间的还原剂对标准曲线相关系数的影响

使用不同配制时间的还原剂，在相同仪器参数、预热时间以及温湿度范围的条件下，测量浓度为 0 ng/mL、2.0 ng/mL、4.0 ng/mL、6.0 ng/mL、8.0 ng/mL、10.0 ng/mL和12.0 ng/mL的标准溶液荧光值，每个时间点做3组平行对照。图4为标准曲线相关系数的测量结果。由图4可知，还原剂在完成配制后 90 min内，对标准曲线相关系数的影响不大。随着还原剂配制时间的增加，标准曲线的相关系数会不断降低。当还原剂室温放置24 h后，标准曲线相关系数会小于0.99。

图4 不同配制时间的还原剂对标准曲线相关系数的影响

3 结论

本文对还原剂配制时间进行了探讨，依据对同一还原剂在不同的配制时间段、同一时间使用不同配制时间的还原剂进行样品检测所得实验数据，进行对比分析，探索还原剂最优配制时间。结果表明，还原剂的使用应控制配制时间为60 min以内；还原剂的最优配制时间为5～60 min，其稳定性、检测效果最佳；在还原剂最优配制时间内，检测样品的检测效率高、曲线线性好、准确度高，可以应用于日常检测工作中。