大米中无机砷含量的测定

陈小娟 冯洪燕

[摘 要]本文采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪测定大米中的无机砷，实验过程使用的流动相为：25mmol/L磷酸二氢铵，PH为8，此流动相对于大米和标准参考物质中无机砷的分离能力效果很好。为了提高提高五种砷形态的响应强度，对流动相进行优化：在流动相中加入3%的异丙醇。

[关键词]大米；无机砷；高效液相色谱；电感耦合等离子体质谱仪

中图分类号：R155.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0003-02

近年来，随着工农业生产的快速发展，砷及其化合物如含砷农药、兽药等得到广泛使用。来自环境的砷污染问题已受到国际社会的关注，尤其是砷形态健康风险评价已成为环境及食品安全领域的研究热点。

自然界中，砷以多种形态存在，有机砷化合物毒性低，而无机砷化合物毒性高。在评价稻米中砷污染时，仅用总砷含量不能反映毒性砷化合物的污染状况，需要特异性进行无机砷的测定。

1 实验仪器与试剂

1.1 仪器及设备

美国Agilent公司1260型高效液相色谱仪（HPLC）；美国Agilent公司7700x型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）；美国Miilipore公司超纯水机（Milli-Q）；美国CEM微波消解系统；感量0.1mg电子分析天平；高速离心机（eppendorf，5424R）。

1.2 实验试剂

磷酸二氢铵（HPLC）、异丙醇（HPLC）、氨水（AR）、浓硝酸（65%，GR）、超纯水：18.2MΩ。

一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）、砷酸根（AsⅢ）、亚砷酸根（AsⅤ）、砷甜菜碱（AsB）标准储备溶液，购于国家标准物质中心。

Agilent调谐液（Ce、Co、Li、Mg、Tl、Y，10mg/L，2%硝酸）。

标准参考物质：米粉FAPAS07187，无机砷参考值为303ug/kg。

2 实验方法

2.1 样品制备

取干燥大米去除杂物后，用高速粉碎机粉碎均匀，过32目筛。准确称取1.0g试样（精确至0.1mg）于50mL塑料离心管中，用0.15mol/LHNO3溶液定容至20mL，放置过夜。于90℃恒温浴锅振荡器中热浸提2.5h，提取完毕，取出冷却至室温，用1.5mL离心管于8000r/min离心15min，取上层清夜，经0.45μm水相滤膜（亲水PTFE针式滤器）过滤后进样测定。按同一操作方法做空白试验。

2.2 形态分析色谱工作条件

色谱柱：阴离子交换色谱分析柱（Hamilton PRP-X100，10μm，柱长250mm，内径4.1mm），或等效柱；阴离子交换色谱保护柱或等效柱。

流动相：A相（25mmol/L磷酸二氢铵溶液，含3%异丙醇，pH为8.0，B相为3%异丙醇水溶液。流速为1.000mL/min，进样量为50μL。洗脱方式：梯度洗脱，梯度洗脱程序见表1。

2.3 ICP-MS工作条件

测试前先用1μg/L含Ce、Co、Li、Mg、Tl、Y的调谐液对ICP-MS进行调谐。射频功率：1550W；载气为高纯氩气；载气流速1.03 L/min。泵速0.4rps；检测质量数m/z=75（As），m/z=35（Cl）。

2.4 分析标准曲线配制

2.4.1 无机砷标准储备液（1000μg/L，以砷计）

分别准确吸取0.1mL 1000mg/L的As（Ⅲ）和As（Ⅴ）标准溶液到100mL塑料容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀。

2.4.2 有机砷标准储备液（约1000μg/L，以砷计）

分别称取砷甜菜碱（AsB）标准溶液1.28866g、一甲基砷（MMA）标准溶液1.99203g、二甲基砷（DMA）标准溶液0.94518g于50mL玻璃容量瓶中，用超纯水定容至刻度，摇匀。

2.4.3 五种形态砷混合标准溶液的配制

取6支10mL玻璃容量瓶，分别吸取1000μg/L的有机砷、无机砷标准储备液（2.4.1和2.4.2）各0.00mL、0.025 mL、0.050mL、0.10mL、0.25mL和0.50mL于容量瓶中，用30mmol/L乙二胺四乙酸二钠溶液定容至刻度，摇匀。此标准系列溶液的浓度分别为0μg/L、2.5μg/L、5μg/L、10μg/L、25μg/L、50μg/L。

2.5 试样的测定

2.5.1 标准曲线的测定

吸取标准系列溶液50μL注入液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用仪，得到色谱图，以保留时间定性。以标准系列溶液中目标化合物的浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

2.5.2 样品溶液的测定

吸取样品测试溶液各50μL注入液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用仪，得到色谱图，以保留时间定性。根据标准曲线得到测试溶液中As（Ⅲ）和As（Ⅴ）含量，As（Ⅲ）和As（Ⅴ）含量的加和为总无机砷含量。

3 结果与讨论

3.1 流动相分离效果

流动相：A相（25mmol/L磷酸二氢铵溶液，含3%异丙醇，pH为8.0），B相为3%异丙醇水溶液。标准溶液中五种形态砷化合物分离的色谱图见图1。在此流动相条件下，出峰先后顺序分别为：AsB、As（Ⅲ）、DMA、MMA、As（Ⅴ），并且在一定时间内保证完全分离。

3.2 流动相优化

使用此流动相虽然可以将五种砷化合物完全分离，但是仪器响应值不是很高，因此对流动相进行了优化，在其中加入了3%的异丙醇。实验结果如图2所示，蓝色线条为加入3%异丙醇后标准品的反应强度，红色色线条是未加异丙醇的反应强度。由此可见加入3%异丙醇可以有效提高样品的灵敏度。

3.3 线形方程

对砷化合物混合标样溶液进行形态分析，以标样的峰面积对浓度进行线性回归，线性拟合良好，相关系数均在0.999以上，结果见表2。

3.4 樣品中砷形态分析结果

由图3可以看出，大米样品中检测出三种形态的砷：As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、二甲基砷（DMA），通过标准曲线计算样品中无机砷含量，As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的含量分别为101.574μg/kg和10.113μg/kg。

3.5 质量保证与控制

在大米样品无机砷测定过程中，同步进行质控样品FAPAS07187中无机砷的测定，平行测定2次。图4是连续6天测得的质控样的控制图，由图可见所有结果均在警戒限范围内，本研究中所测得的大米中无机砷含量是准确可靠的。

本研究对实验用的流动相进行了优化，建立了大米中无机砷测定的LC-ICP-MS方法。经添加回收试验和质控样品FAPAS07187测定表明所建立方法准确可靠，完全满足大米样品中无机砷测定需要。

参考文献

1 GB 5009.11-2014 食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定

2 GB/T 23372-2009 食品中无机砷的测定 液相色谱-电感耦合等离子体质谱法

3 云洪霄，张磊，李筱薇，赵云峰，吴永宁 大米中无机砷测定方法的研究

4 林立，陈光，陈玉红 液相色谱一电感藕合等离子体质谱法联用测定动物性海产品中的无机砷