贝壳类海产品砷形态分析实验研究

王继霞, 胡蔚娜, 叶明德, 张　颜, 陈　帆

(温州大学 化学与材料工程学院, 浙江 温州　325035)



贝壳类海产品砷形态分析实验研究

王继霞, 胡蔚娜, 叶明德, 张颜, 陈帆

(温州大学 化学与材料工程学院, 浙江 温州325035)

实验探讨了超声时间、温度、功率对贝壳类海产品中砷化合物提取的影响,对高效液相色谱-原子荧光(HPLC-AFS)联用技术测定贝壳类海产品中的As形态进行了实验研究。在优化的实验条件下,As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜碱(AsB)在5～200 μg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.9995,4种砷化合物的检出限分别为1.47、3.34、3.30、2.36 μg/L。样品加标回收率为92.3%～115.2%,相对标准偏差为1.04%～2.20%(n=6)。研究结果表明,该方法操作简单、快速、灵敏度高,结果准确、可靠,适用于海产品中砷的形态分析。

贝壳； 砷形态分析；高效液相色谱； 原子荧光光谱

国际癌症研究机构(AIRC)证明砷是致癌物,砷也是全球重点监测的污染物之一[1-2]。砷经食物链在海洋生物体内累积,对人体造成直接或间接的威胁。海产品是人类食物链的重要组成部分,也是主要的蛋白质来源,海产品是人体摄入砷的主要来源之一[3-5]。海产品中有许多不同形态的砷,砷的形态与其毒性密切相关。研究表明,砷化合物的毒性顺序为:As(Ⅲ)>As(Ⅴ)>MMA>DMA>AsC>AsB,而AsC、AsB常常被认为是无毒的[6-8]。我国食品卫生标准中规定了贝类、虾蟹类及其他水产品(鲜重)中无机砷的限量≤0.50 mg/kg,贝壳、虾蟹类及其他水产品(干重)中无机砷的限量为≤0.10 mg/kg[9]。海产品中含有大量无毒的砷甜菜碱、砷糖等,在酸性条件下可能发生分解,转化为无机砷[10]。为了正确认识海产品中各种砷的形态,科学地评价海产品质量,必须进行砷的形态分析[11-13]。本文主要研究了提取条件与检测技术对测定海产品中砷化合物的影响,采用高效液相色谱-原子荧光光谱联用同时测定贝壳类海产品中4种砷化合物。为保障食品安全提供了有效数据,为完善《食品安全国家标准》提供实验依据。

1　实验

1.1主要仪器

SA-10原子荧光形态分析仪(北京吉天仪器有限公司)；KQ-500DE型超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司)；FD-1C-80型冷冻干燥机(北京博医康实验仪器有限公司)；超纯水处理系统；Hamilton PRP-X100阴离子交换柱(250 mm×4.1 mmi.d. 10 μm)(Agilent仪器有限公司)；超低温冰箱(青岛Hair特种仪器有限公司)。

1.2试剂及样品

样品:白蛤,淡菜,河蚬,花甲螺,蝾螺,蛏子,血蚶,锥螺,花甲，均采购与浙江省温州市农贸市场。

1.3样品前处理

取新鲜的贝壳类样品的肉,先用自来水洗,再用去离子水洗；放入-40 ℃的冰箱冷冻12 h,转移至冷冻干燥机中干燥48 h；干燥后用粉碎机粉碎,装入自封袋内备用。实验选择用超声提取法,以乙酸-水(体积比为1∶19)为提取剂提取贝壳类海产品中砷的化合物，在超声最优提取条件下提取贝壳类海产品中砷的化合物,将提取液在3 200 r/min转速下离心20 min,取其上清液,用0.45 μm滤膜过滤后上原子荧光形态分析仪检测[14-16]。

2　结果与讨论

2.1氢化物发生条件的优化

2.1.1盐酸浓度的优化

配制体积分数为2%、3%、4%、5%、6%、7%的盐酸溶液。用高效液相色谱-原子荧光谱法对砷化合物的混合标准溶液进行测定。研究不同体积分数的盐酸对测定结果的影响，结果见图1。由图1可知,盐酸的体积分数为5%时各组分响应值最佳。

图1　盐酸体积分数对荧光值的影响

2.1.2硼氢化钾和氢氧化钾浓度的优化

实验分别优化了硼氢化钾(KBH4)和氢氧化钾(KOH)的浓度对测定结果的影响,结果见图2。由图2可知,硼氢化钾的浓度ρ(KBH4)=2.5%、氢氧化钾的浓度ρ(KOH)=0.4%时各组分的响应值最佳。

图2　硼氢化钾及氢氧化钾的体积分数对荧光值的影响

2.2原子荧光条件的优化

2.2.1载气和屏蔽气流速的优化

载气和屏蔽气的不同流速对测定结果的影响见图3。由图3可知,屏蔽气和载气的流量Q分别为800 mL/min和600 mL/min时,各组分的响应值最佳。

2.2.2灯电流和光电倍增管负高压的优化

仪器的灵敏度可以通过改变灯电流和光电倍增管负高压来实现。灯电流和光电倍增管负高压对测定结果的影响见图4。结果显示,灯电流I=90 mA、光电倍增管负高压V=310 V时,各组分的响应值最佳。

2.2.3泵转速的优化

蠕动泵驱动载流和还原剂,泵转速决定载流和还原剂的流速,而HCl和KBH4的流速会影响测定灵敏度。泵的转速对实验结果的影响见图5。由图5可知,泵的转速n=80 r/min时各组分的响应值最佳。

图3　载气与屏蔽气的流量对荧光值的影响

图4　灯电流与负高压对荧光值的影响

图5　泵的转速对荧光值的影响

2.3标准曲线与检出限

配制5.0、50.0、100.0、200.0 μg/L砷化合物的系列标准混合溶液,在最佳实验条件下用HPLC-AFS进行测定。以峰面积(Y)为纵坐标,砷化合物的浓度(X)为横坐标绘制标准曲线。结果表明，As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜碱(AsB)4种砷化合物在5～200 μg/L范围内线性关系良好,相关系数均大于0.9995,检出限分别为1.47、3.34、3.30、2.36 μg/L,标准谱图见图6。

图6　砷化合物标准曲线谱图

2.4提取条件的探究

以乙酸-水(体积比为1∶19)为提取剂,超声提取贝壳类海产品中砷的化合物。实验探究超声时间、温度、功率对贝壳类海产品中砷化合物提取的影响。结果表明，超声时间为40 min、温度为60 ℃、功率为60 W时贝壳类海产品中砷化合物的提取效果最佳。

2.5样品的测定

选择温州的9种贝壳,在最佳实验条件下,用高效液相色谱-原子荧光光谱法(HPLC-AFS)对贝壳类海产品中的砷化合物进行分析,结果见表1(表中ρ为质量浓度)。

表1　样品的测定结果　mg/kg

2.6精密度检测

称取蝾螺6份样品,按本研究方法检测As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜碱(AsB),结果见表2,检测结果的相对标准偏差为1.04%～2.20%,表明该方法的重现性符合微量分析要求。

表2　精密度检测(n=6)　mg/kg

2.7回收率检测

在蛏子、花甲螺、淡菜样品中添加砷化合物的混合标准溶液,进行加标回收实验,结果见表3,样品加标回收率为92.3%～115.2%。

表3　加标回收率检测

表3(续)

3　结论

采用高效液相-原子荧光联用技术,分析研究了温州白蛤、淡菜、河蚬、花甲螺、蝾螺、血蚶、花甲、锥螺、蛏子等贝壳类海产品中4种不同的砷形态。结果表明,9种贝壳中均检出砷,且主要以有机砷的形态存在。As(Ⅴ)的含量相对偏低,符合食品安全国家标准。各种有机砷的实验数据,为进一步完善海产品中砷的《食品安全国家标准》提供依据。

References)

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Experimental research on speciation of arsenic(As) in shells

Wang Jixia, Hu Weina, Ye Mingde, Zhang Yan, Chen Fan

(College of Chemistry and Materials Engineering,Wenzhou University,Wenzhou 325035, China)

Various ultrasonic extraction parameters were optimized,including the time,temperature and power. A method of high performance liquid chromatography coupled with atomic fluorescence spectrometry (HPLC-AFS) has been developed for speciation of arsenic(As) in shells. Under the optimum experiment conditions, the detection limits of the method were 2.36 μg/L,3.30 μg/L,3.34 μg/L,1.47 μg/L for AsB,DMA,MMA,As(V),respectively, in which the good linear ranges were 5-200 μg/L and the correlation coefficients were higher than 0.9995. The spiked recoveries were obtained from 92.3% to 115.2%,the relative standard deviation (RSD) was less than 2.20% (n=6). The results indicate that the method is simple to operate, and has rapid specd, good sensitivity,accurate and reliable results,and it is suitable and practicable for determination of arsenic species in shells.

shells； speciation analysis; high performance liquid chromatography; HPLC-AFS

10.16791/j.cnki.sjg.2016.10.013

2016-05-18

温州大学大学生创新基金资助

王继霞(1989—)，女，甘肃天水，硕士研究生，研究方向为重金属离子的光谱痕量分析E-mail：13736362538@163.com

叶明德(1960—)，男，浙江温州，硕士，教授，研究方向为重金属离子的光谱痕量分析.E-mail：myd@wzu.edu.cn

S944.3；O657.7

A

1002-4956(2016)10-0045-04