總砷測定的樣品前處理方法

總砷測定的樣品前處理方法

砷作為一種有du有hai元素， 普遍存在于自然界中。 近年來，隨著環(huán)境的嚴(yán)重污染，含砷農(nóng)藥的使用， 動物生長過程攝入含砷飼料以及食物在加工、運輸過程中的污染， 使得總砷含量的檢測已經(jīng)成為食品安全重點監(jiān)測的項目之一。 目前，現(xiàn)行 GB/T 5009.11-2003《食品中總砷及無機(jī)砷的測定》[1]規(guī)定總砷的測定方法主要有氫化物原子熒光光譜法、銀 鹽法、硼氫化物還原比色法、砷斑法。 其中原子熒光

法由于其靈敏度高、投入成本低且容易操作，在我國已 被廣泛運用。 當(dāng)前，針對元素類物質(zhì)的檢測，通常采用的前處理方法包括濕法消解、干灰化法、微波消解法和 高壓消解法， 由于考慮到所有種類食品的普遍適用性， GB/T5009.11-2003 中只有前兩種前處理方法。 肉及肉制品中， 由于其砷存在形態(tài)簡單， 除可使用濕法消解、干灰化法外，還可使用微波消解法和高壓消解法。本文選用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心雞肉粉質(zhì)控樣作為檢測樣品， 使用 4 種前處理方法測定總砷含量，分析比較各自的準(zhǔn)確度、精密度、試劑及時間消耗量，并作初步探討，以便篩選出適宜的前處理方法。

測量條件

采用 AFS-9700 型雙道原子熒光光度計進(jìn)行測量， 其測量條件為：負(fù)高壓 280 V，燈電流 60 mA，原子化器

高度 8.0 mm，讀數(shù)時間 16 s，延遲時間 4 s，載氣流量

400 mL/min，屏蔽氣流量 900 mL/min。 采用儀器自動稀釋功能， 分別測定 0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、

8.0 和 10.0 μg/L 7 個點的熒光值， 建立熒光強(qiáng)度與濃度相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.1.1 樣品前處理

2.2.3.1 干灰化法^[1]

稱取約 0.6000 g 樣品于 100 mL 坩堝中，同時做2 份試劑空白。 向坩堝中分別加入 10 mL 150 g/L 硝酸鎂溶液，混勻，低熱蒸干；再準(zhǔn)確稱取 1 g 氧化鎂仔細(xì)覆蓋在樣品上，于加熱板上炭化至無煙，移入馬弗爐中，550 ℃高溫灰化； 取出放冷， 小心加入 10 mL 50%鹽酸（v/v）以中和氧化鎂并溶解灰分， 用去離子水多次潤洗坩堝并移入 25 mL 比色管中， 向其中加入 5 mL 硫脲-抗壞血酸混合液以及 2 mL  50%鹽酸

（v/v），再用去離子水定容至 25 mL，混勻， 室溫還原

30 min 后備用。

2.2.3.2 濕法消解^[1]

稱約 0.3000 g 樣品于 100 mL 的燒杯中，同時做兩份試劑空白。 向燒杯中分別加硝酸 15 mL、硫酸1 mL，搖勻后在瓶口上蓋上表面皿，靜置過夜；次日于電熱板上加熱消解， 注意觀察溶液顏色變化， 注意避免炭化，顏色若加深，冷卻后補(bǔ)加入硝酸 10 mL， 如此反復(fù)2-3 次，直至消解液較清；冷卻后，補(bǔ)加硝酸 10 mL、

高氯酸  2  mL，繼續(xù)加熱，持續(xù)蒸發(fā)至白煙散盡，液體變

為無色，剩余 1-2 mL；冷卻，加去離子水 20 mL，再蒸發(fā)

至冒白煙；冷卻后，用去離子水將消解樣品轉(zhuǎn)移到 25 mL 比色管中，并多次潤洗，再向其中加入 5 mL 硫脲-抗壞血酸混合液，用去離子水定容至 25 mL，混勻，室溫還原 30 min 后備用。

2.2.3.3 微波消解

取約 0.3000 g 樣品于微波消解儀內(nèi)管中， 同時做兩份試劑空白。 向內(nèi)管中分別加入 7 mL 硝酸，靜置過夜進(jìn)行冷預(yù)消解后，再加入 2 mL 過氧化氫，于微波消解儀中消解完全； 冷卻后取出， 于趕酸板上趕酸至 1 mL 左右， 用去離子水將消解樣品移入 10 mL 比色管中，并多次潤洗，加入 2 mL 硫脲-抗壞血酸混合液，用去離子水定容至 10 mL，混勻，還原 30 min 后備用。 微波消解儀設(shè)置的消解程序見表 1。

表 1 微波消解程序

   步驟 程序 功率（w） 溫度（℃） 時間（m：s）

2.2.3.1 高壓消解

取約 0.3000 g 樣品于高壓消解罐內(nèi)杯中， 同時做兩份試劑空白。 向內(nèi)杯中分別加入 7 mL 硝酸靜置過夜進(jìn)行冷預(yù)消解后，再加入 2 mL 過氧化氫；擰緊外罐后，置于干燥箱中加熱：當(dāng)溫度升至 100 ℃時

保溫 1 h，再升至 140 ℃保溫 3 h；消解結(jié)束冷卻后， 打開內(nèi)杯，置于趕酸板上趕酸至 2 mL 左右，用去離子水將消解樣品移入 25 mL 比色管中，并多次潤洗， 加入 5 mL 硫脲-抗壞血酸混合液，用去離子水定容至 25 mL，混勻，還原 30 min 后備用。

3 結(jié)果與分析

3.1 前處理方法對測定結(jié)果準(zhǔn)確度的影響

3 種消解方法的結(jié)果見表 2。 表 2 顯示，4 種消解 方 法 的 結(jié) 果 均 處 在 雞 肉 粉 標(biāo) 準(zhǔn) 物 質(zhì) 砷 含 量0 . 1 0 9 ± 0 . 0 1 3 mg/kg 范圍內(nèi)。 其中， 濕法消解結(jié)果接近于質(zhì)控樣含量中位數(shù)， 干灰化法消解結(jié)果高于質(zhì)控樣含量中位數(shù)， 微波消解和高壓消解結(jié)果低于質(zhì)控樣含量中位數(shù)。

表 2 4 種消解方法結(jié)果準(zhǔn)確度的比較

3.2 前處理方法對測定結(jié)果精密度的影響

4 種消解方法結(jié)果的精密度見表 3。 表 3 顯示， 濕法消解的 RSD 大，微波消解的 RSD 小，干灰化法和高壓消解法 RSD 值介于兩者之間。 結(jié)果表明， 微波消解平行樣品之間更加容易控制， 結(jié)果穩(wěn)定；濕法消解平行樣品之間不夠穩(wěn)定，較難控制。

4 討論

GB/T5009.11-2003[1]中總砷的測定第一法是氫化物-原子熒光法， 該方法由于其突出的優(yōu)點， 是目前國內(nèi)檢測食品中總砷含量使用廣泛的方法。GB/T5009.11-2003 中規(guī)定的樣品前處理方法是濕法消解和干灰化法，這兩種方法都是開放式消解，適用于各類食品中總砷含量的測定， 尤其是針對有機(jī)砷含量高的水產(chǎn)品類的檢測， 準(zhǔn)確度和精密度均能達(dá)到理想要求^[3，4]。 但濕法消解存在諸多弊端，例如，

  前處理消耗時間長、效率低；酸量消耗特別大，產(chǎn)生

方法 消解體系 酸的種類及用量

（mL）

消解及趕酸時間

（h）

大量酸霧，污染實驗室環(huán)境，威脅實驗員健康；消化

干灰化法 硝酸鎂-氧化鎂 鹽酸：98 8 過程中加入高氯酸，增加爆炸的發(fā)生幾率；實驗過程

濕法消解 硝酸-硫酸-高

氯酸

硝酸：360 48

硫酸：8 高氯酸：16 鹽酸：50

還需專人看護(hù)，觀察溶液的顏色，防止碳化；各樣品間

的消化進(jìn)度較難控制，平行樣之間精密度較差。

干灰化法消解溫度可達(dá) 550 ℃， 能破壞有機(jī)砷

微波消解 硝酸-過氧化氫 硝酸：56 5

過氧化氫：16 鹽酸：50

高壓消解 硝酸-過氧化氫 硝酸：56 8

過氧化氫：16 鹽酸：50

的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)， 所以得到的結(jié)果明顯偏高。 空白值對實

驗結(jié)果往往產(chǎn)生決定性影響， 干灰化法的試劑空白容易受到環(huán)境的影響， 尤其是加入的硝酸鎂和氧化鎂的純度，對結(jié)果有較大的影響。 因此，實驗操作

  步驟需謹(jǐn)慎， 試劑純度也需達(dá)到要求。 該方法的優(yōu)

勢為操作過程簡單、用酸量少且種類單一，只需使用鹽酸，適合揮發(fā)溫度高或者油脂含量高的樣品，以免高溫造成待測元素的損失。

高壓消解法是一種密閉式增壓消解， 加熱方式是烘箱由外向內(nèi)傳熱。 據(jù)報道，用高壓消解法檢測乳及乳制品中的砷含量及其他金屬元素， 各元素平行樣品間的精密度、加標(biāo)回收率均符合測定要求^[5-6]。 該法消解體系需要酸量較少、種類單一，對環(huán)境和檢測人員健康損害小；儀器耗材成本較低，無需購置昂貴的儀器設(shè)備， 只需使用高溫烘箱和高壓罐， 且耐用；消解快速、完全，準(zhǔn)確度和精密均較好，可在樣品處理量較大的基層檢測機(jī)構(gòu)廣泛使用。 該方法也存在一些弊端，例如，消解溫度一般不超過 200 ℃， 無法檢測砷存在形式復(fù)雜的樣品； 高壓消解罐存在一定的危險性，操作不當(dāng)可能會引起爆炸；罐體較重， 實驗時需消耗大量的人力等。

微波消解與高壓消解法原理類似， 也是一種密閉式增壓消解，利用微波轉(zhuǎn)化為熱能，使樣品在高溫高壓 下與溶液反應(yīng)至消解完畢， 且密閉系統(tǒng)也可以防止砷元素的揮發(fā)損失。 該法在肉及肉制品的檢測中已被證實為的前處理方法之一^[7-10]。 微波消解法進(jìn)行樣品前處理有許多優(yōu)勢，例如，儀器自動化程度高，前處理操作簡單，快速、安全；酸消耗量較少、種類單一；可進(jìn)行大 批量處理，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，平行樣品間精密度好。 但該方法也存在一些局限性，例如，僅適用于處理砷存在形 式相對簡單的樣品，針對砷存在形式復(fù)雜的海產(chǎn)品，消 解溫度、酸的用量以及消解時間均無法破壞其中穩(wěn)定的砷化合物， 且購買

微波消解儀需要前期投入成本較大。

5 結(jié)論

通過比較總砷測定的 4 種前處理方法， 即干灰化法、濕法消解、微波消解、高壓消解，發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果均處于雞肉粉標(biāo)準(zhǔn)樣品（ 0.109±0.013） mg/kg 的范圍內(nèi)， 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 2.38% 、 6.53% 、 1.43% 和3.87%，其中濕法消解消耗酸量大、用時長，微波消解用時短。 每種方法各有其適用范圍， 應(yīng)根據(jù)實驗室的儀器設(shè)備配置條件和樣品量進(jìn)行選擇。若測肉品，

可優(yōu)先選擇高壓消解或微波消解。