高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定植物源保健食品中6种砷形态化合物

孟珊 邵阳 胡伟杰 封淑华

1 引 言

我国保健食品的快速发展，主要是基于“药食同源”的中药材等植物源成分的引入，这使得其在食品功能的基础上具备了一定的保健功能。中药材不仅可以用作治疗疾病，也可以作为维持机体正常生理功能的保健食品原料。有研究指出，目前保健食品原料使用较多的中药材包括决明子、白芍、芦荟、淫羊藿、三七、番泻叶、红花、五味子、川穹等约20种。近年来，中药材由于种植方式及植物特性引起的重金属污染多有报道，因此，引入中药材等植物源的保健食品也应重点关注重金属方面的污染。

随着检测技术的发展，仅测定重金属元素总量已经不能满足质量监测的需求。元素的生理、毒理特性与其存在的化学形态有密切关系，同一元素的不同形态生理作用存在很大差异。如砷形态化合物中，复杂的有机砷化合物砷甜菜碱和砷胆碱毒性极小，一般不被人体吸收，不易引起中毒。而无机砷中，亚砷酸的毒性明显大于砷酸，需重点关注。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）在测定元素方面，具有检出限低、分析速度快、干扰小等优势。高效液相色谱（HPLC）技术主要用于元素形态的分离，其与ICP-MS的联用技术，在保证有效分离的基础上，可实现高效、准确的含量测定。

本研究选取植物源保健食品为研究对象，采用硝酸溶液超声提取样品，建立了HPLC-ICP-MS法测定植物源保健食品中6种砷形态化合物的检测方法，并对测定结果进行统计描述及分析，以期为保健食品的砷形态化合物检测提供技术依据，以便进一步评价其质量安全性。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

岛津 20A液相色谱仪（日本岛津公司）; ThermoFisheriCAPTM Q电感耦合等离子体质谱仪（赛默飞世尔科技（中国）有限公司）; CEM MARS5微波消解系统。

22批次样品均购自市场， 包括减肥类、改善睡眠类、增强免疫力类、辅助降血糖类等保健食品。 硝酸，优级纯; 碳酸铵，优级纯; 6种砷形态化合物标准物质： 砷甜菜碱（As B），二甲基砷（DMA），亚砷酸（As Ⅲ），砷胆碱（As C），一甲基砷（MMA），砷酸（As Ⅴ），均来自中国计量科学研究院; 调谐液： Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U混合标准溶液，1 μg/L，Thermo SCIENTIFIC; 超纯水（18.2 MΩ·cm）由Milli-Q制水系统制得，用于配制所有标准溶液与样品溶液。

液相色谱工作条件： 色谱柱： 阴离子分析柱Thermo SCIENTIFIC AS7（4×250 mm）; 柱温： 25℃; 进样量： 20 μL; 流速： 1.1 mL/min。流动相： A为0.35 g/L碳酸铵溶液; B为8g/L碳酸铵溶液。 梯度洗脱程序： 0.0～3.0 min，0%～80% A; 3.0～3.1 min，80%～100% A; 3.1～5.4 min，100% A; 5.4～6.0 min， 100%～0% A; 6.1～12 min， 0% A。

ICP-MS工作條件： 等离子体功率： 1550 W; 冷却气流速： 14 L/min; 辅助气： 0.8 L/min; 载气流速： 1.07 L/min; 采样深度： 5 mm; 雾化室温度： 2.7℃，Ni采样锥、截取锥; 采用碰撞池技术（KED）; 分析模式： 全定量; 氧化物： CeO/Ce<3.0%。采集质量数： 75 As; 积分时间： 0.2 s; 采集时间： 720 s。

2.2 实验方法

分别精密移取适量6种砷形态化合物标准溶液，用水溶解， 稀释配制成浓度为1.0mg/L（以As计）的混合标准溶液。将混合标准溶液用水逐级稀释成浓度范围为0.5～100 ng/mL标准系列溶液，仪器根据实验方法自动绘制标准工作曲线。

样品溶液制备方法一： 精密称取研磨均匀的样品约2.0 g，置于25mL容量瓶中，加入约20 mL 2%硝酸溶液，超声提取30 min后，定容至刻度，摇匀。同时作空白试验。

样品溶液制备方法二： 精密称取研磨均匀的样品约0.3 g，置于消解罐中，加消解液8mL硝酸，放入微波消解仪中进行消解。待消解完成后，进行赶酸处理，赶酸至0.5 mL左右，放至室温，用超纯水定容至25mL容量瓶中，摇匀。同时作空白试验。

3 结果与讨论

3.1 色谱条件

本研究考察了Thermo SCIENTIFIC AS7两种规格的色谱柱： （1）2×250 mm; （2）4×250 mm。1号柱仅能实现5种砷形态化合物的分离，且分析时间较长; 2号柱能有效分离6种砷形态化合物，通过改变柱流速，在流速为1.1 mL/min时仍能得到良好的分离效果，结果见图1。

3.2 样品前处理

采用2.2节中方法一对样品进行前处理， 测定6种砷形态化合物，方法一主要参考了GB 5009.11-2014第二篇第二法27.2.1的处理方法，并在此基础上减少了处理步骤，仅用超声提取的方法提取目标化合物，并用加标回收率来考察提取率，该方法的提取率范围为97.5%～103.2%，满足实验要求。对方法一的提取时间进行了优化，考察了15、30、60 min的样品提取率。发现提取时间为30 min时，6种砷形态化合物提取率均大于94%; 当提取时间为15 min时，提取率约为85%; 提取时间60 min与30 min的提取率基本一致。 最终选择超声提取时间为30 min。

3.3 线性范围与检出限

采用优化的条件， 测定不同浓度标准品溶液。 以各组分标准溶液质量浓度为横坐标，各组分响应值为纵坐标，绘制标准曲线。6种砷形态化合物在0.5～100 ng/mL范围内线性关系良好，线性相关系数（R）均>0.999。线性方程、相关系数及方法检出限见表1。

3.4 回收率与精密度

取空白样品，分别添加6种砷形态化合物的混合标准溶液，添加水平分别为5、20、80 ng/mL， 按2. 2节方法一进行前处理，测定并计算回收率和精密度，平均回收率为94.4%～105.3%， RSD（n=6）为0.7%～5.0%。

3.5 实际样品测定

选取植物源保健食品22批次，运用2.2方法一测定6种砷形态化合物的含量，结果见表2。

测定的22批次样品中，未检出As C。1批次样品检出AsⅢ和MMA，检出率为4.5%，结果均为0.01 mg/kg; As B检出率为27.3%，测定结果为0.01～0.04 mg/kg; DMA检出率为59.1%，测定结果为 0.01～0.09 mg/kg; AsⅤ检出率为77.3%，测定结果为0.01～0.56 mg/kg。将6种砷形态化合物的含量进行加和得到总砷含量，其中约有64.7%的AsⅤ含量超过总砷含量的50%，甚至有3批次样品只含有AsⅤ。22批次样品的AsⅤ含量平均值约为AsB的12倍，DMA的6倍。由此可见，22批次的植物源保健食品中砷形态化合物存在形式以AsⅤ为主，且总砷含量主要为AsⅤ的含量。

将22批次样品运用2.2方法二进行消解处理，测定总砷，结果见表2。利用SPSS 21.0对两种处理方法测定的总砷结果进行配对样本t检验，相关系数为0.960（p<0.01），呈极显著正相关; 双侧配对t检验的p=0.510（>0.05），两组结果没有显著差异。本研究中采用酸溶液超声提取测定的总砷含量与传统微波消解测定的总砷含量结果基本一致，说明通过砷形态分析法可以准确测定总砷含量。HPLC-ICP-MS联用技术不仅可以有效分离样品中砷形态的存在形式，而且可以进行准确的定量分析。