稻谷中無機砷的兩種提取方式檢測結果對比

崔高飛，喬麗娜，范藝凡，季宏波，馬榮山

（1.遼寧省檢驗檢測認證中心 遼寧省農產品及獸藥飼料產品檢驗檢測院，沈陽 110034；2.沈陽農業大學食品學院，沈陽 110866）

砷是一種有劇毒的類金屬元素，砷在稻谷中以無機砷和有機砷兩種形式存在，一般認為三價砷的毒性大于五價砷，無機砷的毒性大于有機砷[1]。砷在稻谷中通常是以無機態的砷酸鹽、亞砷酸鹽和有機態的二甲基砷（DMA）形式存在，其中三價砷的含量占比最高。砷中毒是以皮膚損害為主的全身性疾病，可以危害人的皮膚、呼吸、消化及神經等系統，而且砷化合物經人體吸收后可在人體內逐漸蓄積，影響人體某些酶的活性，并且會損壞人體的腸胃道、肝臟、腎臟等，對人體產生危害[2]。無機砷的毒性大，國際癌癥研究委員會（LARC）已將無機砷列為強致癌物[3]。水稻是相比其他作物如小麥、玉米、大豆等更易吸收和累積砷的植物，稻谷中砷的含量明顯高于其他旱地作物[4]。國標GB 2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》中規定稻谷中無機砷的限量值為0.2 mg/kg[5]。稻谷中無機砷污染嚴重威脅到人體的健康安全，對稻谷中的無機砷采用兩種砷提取方式科學有效的檢測方法進行檢測尤為重要。用液相色譜 -原子熒光光譜法（LC-AFS），對稻谷中無機砷不同含量值的樣品進行提取檢測前，采用兩種不同方法進行樣品前處理并上機檢測，之后對提取效果差別進行了探究。

1 實驗

1.1 儀器和試劑

液相色譜-原子熒光光譜聯用儀（LC-AFS北京吉天）型號：SAP-20；恒溫水浴振蕩器型號：THZ-82；恒溫干燥箱型號：101A-1ET；臺式高速離心機型號：H/T16MM。

亞砷酸根溶液標準物質（GBW08666），砷酸根溶液標準物質（GBW08667），一甲基砷溶液標準物質 （GBW08668）， 二甲基砷溶液標準物質（GBW08669），大米粉成分分析標準物質 （GBW(E)100348）。硝酸、硼氫化鉀、氫氧化鈉、磷酸二氫銨及磷酸氫二銨均為優級純，實驗用水為超純水。

1.2 實驗條件

1.2.1 液相色譜-原子熒光光譜聯用儀（LC-AFS）條件

色譜柱類型：陰離子交換柱（PRP-X100 10 μm 250×4.1 mm）；負高壓：280 V；砷燈電流：80 mA；載氣流量：300 mL/min；屏蔽氣流量：500 mL/min；原子化器高度：8 mm；流動相：等度洗脫，流速1.0 mL/min；進樣量：100 μL。

1.2.2 試劑條件

載流：7%硝酸溶液；還原劑：0.5%氫氧化鈉和2%硼氫化鉀混合溶液；流動相：1.725 g磷酸二氫銨和0.206 g磷酸氫二銨溶解至1 000 mL水。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

實驗樣品為稻谷無機砷低值樣品、中值樣品、高值樣品和標準物質大米粉，將稻谷脫殼后取凈糙米用旋風磨磨制成粉。甲組、乙組每個樣品各稱取試樣量1.0 g于50 mL塑料離心管中，加入20 mL 0.15 mol/L硝酸溶液，放置過夜。同時做試劑空白和低值樣品加標回收，加標量5.0 ng/mL。分別對甲組樣品采用恒溫水浴震蕩提取，乙組樣品采用恒溫干燥箱提取。

參照國標方法GB 5009.11-2014 《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》中的提取條件，溫度90℃、時間2.5 h恒溫提取[6]。分別將甲組、乙組兩組樣品分別放入水浴震蕩器和干燥箱中，待溫度達到設定值90℃后，開始計時，兩組樣品均每隔半小時震搖1 min。待樣品提取時間結束后，取出樣品冷卻至室溫，于離心機內8 000 r/min離心15min，取上清液，經0.45 μm濾膜的針頭過濾器過濾，裝入2 mL樣品瓶上機檢測。

1.3.2 標準溶液配制

將亞砷酸根溶液標準物質、砷酸根溶液標準物質、一甲基砷溶液標準物質、二甲基砷溶液標準物質配制成1 000 ng/mL混合標準儲備液，用水將1 000 ng/mL混合標準儲備液分別稀釋成5個梯度濃度的混合標準溶液：5.0 ng/mL、10.0 ng/mL、20.0 ng/mL、30.0 ng/mL、50.0 ng/mL。

2 實驗結果

2.1 標準曲線

分別對 5 個梯度濃度的 As3+、DMA、MMA、As5+混合標準溶液進行上機檢測，流動相采用1.725 g磷酸二氫銨和0.206 g磷酸氫二銨溶解至1 000 mL水中，混合標準溶液4個組分峰的分離度良好，如圖1所示。

圖1 混合標準As3+、DMA、MMA、As5+分離色譜圖

將5個梯度濃度的混合標準溶液檢測結果進行積分，對應其峰面積繪制的標準曲線如圖2、圖3、圖4及圖5所示。

圖2 As3+標準曲線

圖3 DMA標準曲線

圖4 MMA標準曲線

圖5 As5+標準曲線

在 0～50 ng/mL 的濃度范圍內 As3+、DMA、MMA、As5+各組分呈良好的線性關系。用空白基線信噪比計算檢出限，得到4個組分的檢出限。具體見表1。

表1 各組分線性度和檢出限

2.2 儀器精密度

采用標準曲線中間點20.0 ng/mL的混合標準溶液連續進樣7次，將7次進樣結果的各組分峰積分后帶入儀器軟件進行計算，得到 As3+、DMA、MMA、As5+各組分的 RSD(%)值，如表2。

表2 精密度試驗

2.3 檢測結果

兩組樣品中樣品空白檢測結果均未檢出，兩組樣品檢測值及加標回收率見表3。

表3 檢測結果

2.4 結果分析與討論

GB 5009.11-2014《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》中流動相為15 mol/L磷酸二氫銨（Ph 6.0），需要用氨水調節pH值，過程較繁瑣，容易偏高或偏低，且都會影響各組分峰的洗脫分離，很容易使As3+與DMA組分峰重疊，或者DMA與MMA組分峰重疊。而流動相采用1.725 g磷酸二氫銨和0.206 g磷酸氫二銨溶解至1 000 mL水中，進行等度洗脫，混合標準溶液中 As3+、DMA、MMA、As5+各組分峰的分離度良好，不需要調節pH值的步驟，比較簡便快捷。

檢測結果表明稻谷樣品中無機砷主要以As3+形態為主，且低值樣品未檢出As5+。通過計算樣品中As3+和As5+檢測值的合計，分別得到兩組樣品無機砷的含量值。結果表明提取溫度90℃、時間2.5 h，甲組稻谷樣品檢測結果略高于乙組，甲組標準物質大米粉的檢測結果更接近標準值0.18 mg/kg，恒溫水浴震蕩提取比恒溫干燥箱提取方式效果好。原因分析：恒溫干燥箱是加熱空氣升溫較快，而樣品中溶液溫度升溫較慢，當恒溫干燥箱溫度達到設定值開始計時，此時樣品中溶液溫度未能同步；而恒溫水浴震蕩是加熱震蕩器中的水，升溫較慢，樣品溶液幾乎和水浴震蕩升溫同步，溫度達到設定值開始計時相對比較可靠，同時在加熱提取過程中在不停地震蕩，所以提取效果相對于恒溫干燥箱更好。

3 結論

利用液相色譜 -原子熒光光譜聯用儀 （LCAFS）對稻谷樣品中無機砷進行檢測時，流動相采用1.725 g磷酸二氫銨和0.206 g磷酸氫二銨溶解至1000 mL水中，進行等度洗脫，更簡便快捷。提取溫度90℃、時間2.5 h，采用恒溫水浴震蕩提取比恒溫干燥箱的提取效果好。