HPLC-HG-AFS法分析额尔齐斯河水域鱼类中无机砷的形态

郭金喜，孙蕾，远辉

（1.新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐830011；2.国家农副产品质量监督检验中心，新疆乌鲁木齐830011）

HPLC-HG-AFS法分析额尔齐斯河水域鱼类中无机砷的形态

郭金喜1，2，孙蕾1，2，远辉1，2

（1.新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐830011；2.国家农副产品质量监督检验中心，新疆乌鲁木齐830011）

以超声时间（60 min）、超声温度（60℃）、盐酸浓度（5 mol/L）对新疆额尔齐斯河水域鱼中无机砷超声波提取，采用高效液相色谱-氢化物原子荧光光谱法（HPLC-HG-AFS）测定样品中无机砷[As（Ⅲ），As（V）]。与国标方法相比，该方法具有操作简单、快速、稳定、结果准确等优点。应用该方法分析了新疆额尔齐斯河水域中10种鱼中无机砷含量，结果表明鱼中无机砷含量较低，符合GB 2762-2012《食品安全国家标准污染物限量》规定0.5 mg/kg的限量要求。为新疆额尔齐斯河水域中鱼类及其制品深加工提供安全性的技术保证，为相关部门进一步监管工作提供依据。

超声波；高效液相色谱（HPLC）；氢化物原子荧光光谱（HG-AFS）；无机砷

砷的无机化合物一般具有毒性[1-3]。砷元素的毒性与其形态有着密切的关系，其毒性大小依次为，（As（Ⅲ））＞（As（V））＞（MMA）＞（DMA）＞（AsC）＞（AsB），可以看出其中无机砷的毒性最大，俗称砒霜[4-6]。水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，而无机砷在水产品中能富集[7]。新疆额尔齐斯河水域盛产冷水鱼，是新疆鱼类资源的主要来源，因此对额尔齐斯河水域鱼类中富集无机砷的检测及形态分型就显得尤其重要[8-10]。目前对无机砷的检测研究有很多，但未见对新疆额尔齐斯河水域鱼类中无机砷测定的报道[11-12]。砷形态测定目前主要的方法是色谱与检测系统的联用，其中以高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）和高效液相色谱-氢化物原子荧光光谱（HPLC-HG-AFS）的应用最为广泛。ICPMS仪器原理复杂，使用成本和操作难度高，而原子荧光光谱仪是我国少数具有自主知识产权的中高端分析仪器之一，具有结构简单、分析成本低、灵敏度高、选择性好和线性范围宽等优点[13-15]。本文主要研究了超声波提取-HPLC-HG-AFS法分析额尔齐斯河水域10种常见鱼中无机砷（As（Ⅲ）、As（V））的形态，与传统现行国标方法加入盐酸溶液后需要在室温下放置过夜相比，该方法具有提取时间短、稳定、快速、节能、准确等优点。可较为准确测得新疆额尔齐斯河水域鱼类中无机砷的含量，为新疆额尔齐斯河水域鱼类及其制品深加工行业提供安全性的技术保证。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

额尔齐斯河水域野生鱼：市售；无机砷标准物质[10 μg/mL As （V）（GBW0866）、10 μg/mL As （Ⅲ）（GBW08667）]：国家标准物质研究中心；1.5%KBH4-0.5%KOH 混合溶液：用时现配；5 mmol/L（NH4）2HPO4溶液（用氨水调节 pH=8.45）：用时现配；7%HCl：用时现配；硝酸（优级纯）、正己烷（优级纯）：国药集团化学试剂有限公司。试验用水为电导率不高于0.08 μS/cm的超纯水。

1.2 仪器与设备

HPLC-AFS9800高效液相色谱-双道原子荧光分光光度计（配有砷-汞空心阴极灯）：北京吉天仪器公司；T25组织匀浆器：德国IKA；SIGAMA3-30K台式高速型冷冻离心机：德国SIGAMA公司；MA235F型pH计：北京中西集团；比郎超声波清洗仪：上海比朗仪器制造有限公司；Milli-Q Element纯水器：美国Millipore公司；梅特勒-托利多AL204型电子天平：瑞士梅特勒-托利多集团；Hamilton PRPX阴离子交换柱（250 mm×4.1 mm，10 μm）：瑞士汉密尔顿；试验用所有玻璃和聚四氟乙烯器皿均以20%（体积分数）的硝酸浸泡24 h，用去离子水冲洗干净。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

取样品可食部分打碎，匀浆，称取1.0g湿样于50mL离心管，加入5 moL/L的盐酸20 mL。60℃水浴下超声提取40 min，期间振摇数次。4℃下以8 000 r/min转速离心15 min。取上层清液，过0.45 μm有机滤膜，过滤后用于无机砷的测定[16-17]。

1.3.2 标准溶液的配制

无机砷混标工作液的配制：吸取 As（Ⅲ）、As（V）标准储备液，用去离子水将储备溶液稀释为20、40、60、80、100 μg/L 混合标准工作液体。

1.3.3 仪器参数条件

HPLC-HG-AFS法测定额尔齐斯河水域鱼中无机砷形态工作参数详见表1。

表1 无机砷形态测定HPLC-HG-AFS工作参数Table 1 Experimental conditions for determination of inorganic arsenic with HPLC-HG-AFS

1.3.4 检出限及精密度测定

先用空白溶液进行连续11次测定，求出测定值的标准偏差。As（Ⅲ）、As（V）标准系列各重复测定2次，取算术平均值后，按线性回归法求出标准曲线的相关系数和斜率。以3倍空白的标准偏差除以标准曲线的斜率，得到检出限。连续11次重复测定浓度为40 μg/L As（Ⅲ）、As（V）的标准溶液，计算 RSD 值。

2 结果与分析

2.1 超声参数的确定

确定以超声提取时间、超声提取温度、超声提取盐酸浓度的3个参数为研究对象，确定最佳的提取条件。

2.1.1 超声时间的确定

准确称取均质处理的样品1.0 g，在40℃超声提取温度下，考察10 min～100 min不同超声提取时间对样品中无机砷含量的影响，测定结果见图1。

图1 超声时间对无机砷提取的影响Fig.1 Effect of ultrasonic treatment time on the extraction efficiency of inorganic arsenic

由图1可以看出，超声时间在10 min～100 min范围内，随着超声时间的延长，所测样品中无机砷含量随之提高，当提取时间超过60 min后，样品中无机砷含量趋于稳定。优选60 min为本试验超声波提取时间。

2.1.2 超声温度的确定

在60 min超声提取时间下，其他条件不变，选择超声温度 30、40、50、60、70、80 ℃，考察超声温度对样品中无机砷含量的影响，结果见图2。

图2 超声温度对无机砷提取的影响Fig.2 Effect of ultrasonic temperature on the extraction efficiency of inorganic arsenic

由图2可知，随着超声温度的提高，样品中无机砷测定含量逐渐升高，从60℃开始测定值趋于稳定，优选60℃为本试验超声提取温度。

2.1.3 盐酸浓度的确定

在温度为60℃，提取时间为60 min情况下，分别采用 2、3、4、5、6、7 mol/L 优级纯的盐酸溶液用超声波提取同一种样品，考察酸浓度对样品中无机砷含量的影响，结果见图3。

图3 酸浓度对无机砷提取的影响Fig.3 Effect of acid concentration on the extraction efficiency of inorganic arsenic

由图3可知，随着酸浓度的提高，样品中无机砷测定含量逐渐升高，当在酸浓度为5 mol/L后提取效果无显著变化，测定值趋于稳定。酸浓度较低时会降低提取效果，酸浓度过高时会对液相柱造成损坏[15]。因此选择5 mol/L盐酸溶液作为超声提取液。

2.2 无机砷的分离检测

2.2.1 无机砷标准系列

目前无机砷形态之所以能够被离子交换分离的主要原因在于多数砷的化合物在选定的分离条件下多是以离子型化合物形式存在。试验选取5 mmoL/L（NH4）2HPO4作为流动相，并用氨水调节至pH 8.45，使用Hamilton PRP-X100液相柱能够实现2种无机砷形态分离，分离度和保留时间均可以达到试验要求。2种形态无机砷的混合标准系列溶液的浓度为20、40、60、80、100 μg/L。标准系列进入高效液相色谱－原子荧光光谱联用仪进行分析，得到色谱图。以目标化合物的浓度为横坐标，以色谱峰面积为纵坐标，绘制标准色谱图。详见图4～图6。

图4 As（Ⅲ）、As（V）HPLC-HG-AFS 标准系列图谱Fig.4 Chromatograms of As（Ⅲ）and As（V）mixture standard by HPLC-HG-AFS

图5 As（Ⅲ）标准系列工作曲线Fig.5 Calibration curve for As（Ⅲ）determination

图6 As（V）标准系列工作曲线Fig.6 Calibration curve for As（V）determination

2.2.2 线性关系与检出限

配制系列无机砷标准溶液，在0～100 μg/L范围内，考察其线性试验结果。对空白溶液进行连续测定21次，得到无机砷空白溶液测量值的标准偏差，以标准偏差的3倍作为仪器检出限[18]。本研究以添加量为20.0 μg/L的空白样品考察方法灵敏度。加标样品按上述方法进行提取、测定并计算信噪比。以3倍信噪比（S/N=3）时对应的添加浓度为检出限，以10倍信噪比（S/N=10）对应的添加浓度为定量下限[19]。依此计算得出本方法 As（Ⅲ）相关系数（r）为 1.000 0、检出限为0.02 mg/L、相对偏差为 2.08%，As（V）相关系数（r）为0.999 8、检出限为0.02 mg/L、相对偏差为2.36%。该法检出限低于国标标准中无机砷检出限0.03 mg/L，结果可靠，可以满足新疆额尔齐斯河水域中鱼类的无机砷检测工作等需求。详见表2。

2.3 额尔齐斯河水域中10种鱼无机砷含量

额尔齐斯河水域中10种鱼的无机砷检测结果见表3。

表2 无机砷线性关系及检出限Table 2 Linear correlation，limits of detection and linear ranges

表3 额尔齐斯河水域中10种鱼的无机砷检测结果Table 3 Contents of inorganic arsenic in fishers in Irtysh River Basin

将建立的方法对新疆额尔齐斯河水域中的10种鱼进行了无机砷分析测定，10种鱼包括北极茴鱼、白斑狗鱼、草鱼、鲤鱼、银鲫、西伯利亚鲟、河鲈、北鲑、江鳕。样品测定结果如表2、3所示，新疆额尔齐斯河水域10种鱼中无机砷测定的加标回收率为87%～108%，其中 As（Ⅲ）的含量为未检出～0.082 mg/kg，As（V）的含量为未检出～0.051 mg/kg，含量均小于GB 2762-2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定水产动物及其制品无机砷的限量值0.5 mg/kg[20]。

3 结论

采用超声波提取-HPLC-HG-AFS分析额尔齐斯河水域鱼中无机砷的形态。与传统的现行国标法提取相比，该方法具有操作简单、快速、稳定、结果准确等优点，该方法无机砷检出限为0.02 mg/kg。检测结果显示新疆额尔齐斯河水域10种鱼中无机砷检测中7种鱼无机砷未检出，另外3种鱼中无机砷含量在0.051 mg/kg～0.082 mg/kg间，新疆额尔齐斯河水域鱼类中无机砷含量较低，符合食品安全国家标准规定0.5 mg/kg的限量要求，为新疆额尔齐斯河水域中鱼类及其制品深加工提供安全性的技术保证，为相关部门进一步监管工作提供依据。

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Detection of Inorganic Arsenic in Fishers in Irtysh River Basin by Ultrasonic-HPLC-HG-AFS

GUO Jin-xi1，2，SUN Lei1，2，YUAN Hui1，2
（1.Xinjiang Product Quality Supervision and Inspection Institute，Urumqi 830011，Xinjiang，China；2.National Quality Supervision and Inspection Center of Agricultural Byproducts，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

Various extraction parameters were optimized，including the time（60 min），temperature （60℃）and HCl（5 mol/L）.A method of high performance liquid chromatography-hydride coupled with generation atomic fluorescence spectrometry （HPLC-HG-AFS）had been developed for speciation inorganic arsenic[As（Ⅲ），As（V）]in ten kinds of fish in Irtysh River Basin.This method was simple，rapid，accurate and stable.Results showed that inorganic arsenic was far less than 0.5 mg/kg in GB 2762-2012“The National Standards for Food Safety，Contaminants Limits in Food”，which set limitation of inorganic arsenic.The result provide technical guarantee for the safety of fish products in Xinjiang and the Irtysh River waters in the deep processing industry and the basis for the relevant departments to further supervision.

ultrasonic wave；high performance liquid chromatography（HPLC）；hydride atomic fluorescencespectrometry（HG-AFS）；inorganic arsenic

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.22.035

郭金喜（1981—），男（汉），工程师，硕士，研究方向：食品安全与卫生。

2017-05-04