原子荧光法检测粮食及粮食制品中总砷的分析与研究

◎ 李永毅，孙玉荣，薛 红，吴 平，胡冬梅，伊德润

（蒙牛乳业（察北）有限公司，河北 张家口 076481）

砷是一种广泛存在于自然环境中的有毒元素，其在粮食及粮食制品中的含量对人体健康具有潜在的风险。因此，对粮食及粮食制品中总砷含量的准确检测方法显得尤为重要。砷一般以有机砷与无机砷两种形式存在，无机砷通常以三价和五价形式存在，主要以砷酸和砷酸盐的形式出现，有机砷的存在形式主要有甲基砷酸和二甲基砷酸。砷的长期摄入对人体健康可能产生潜在的危害，包括慢性中毒、癌症和神经系统损害等。因此，对粮食及粮食制品中砷的检测方法的研究具有重要意义[1]。

由于样品处理方法、仪器性能、状态的差异、操作步骤和药品选择等因素的影响，以及每位实验操作者对具体实验细节理解认知不同，依据《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》（GB 5009.11ü 2014）进行总砷测定时，所使用的检验方法也各有不同[2]。基于此，笔者结合实验中所出现的问题，探讨粮食及粮食制品中总砷含量的定量测定方法。使用外加标法制备阳性样品，微波消解法对样品进行消解，通过原子荧光法对空白样品、阴性样品、阳性样品进行定量检测。人员A、人员B（人员间对比）、人员C（实验室间对比）相同检测过程各重复3 次实验，并对检测结果进行分析，确保该方法适用于粮食及粮食制品中总砷含量的检测。

1 材料与方法

1.1 试剂

硝酸（67%～70%），分析纯；过氧化氢（29%～32%），分析纯；100 g·L-1氨基磺酸溶液，优级纯；100 g·L-1硫脲溶液，优级纯；5%盐酸，优级纯；2 g·L-1氢氧化钠和15 g·L-1硼氢化钠混合溶液，优级纯。

1.2 仪器与设备

AFS-8220 原子荧光光度计；ME204 电子天平；TOPEX+全能型微波化学工作平台。

1.3 实验方法

1.3.1 GB 5009.11ü 2014 法测定总砷的原理

本文使用方法的检测原理与GB 5009.11ü 2014 原理相同。试样经过微波消解后，加入氨基磺酸溶液，中和消除消解液中部分酸，避免消解液中多余的硝酸和后续步骤中加入的硫脲发生反应，确保硫脲将消解液中所有的五价砷全部还原为三价砷，再加入硼氢化钠将三价砷还原生成砷化氢[3]。由氩气载入并推动砷化氢进入石英原子化器中，再由砷空心阴极灯发射光的激发下产生原子荧光，其荧光强度在固定的条件下与被测液中的砷浓度成正比，代入标准曲线方程中从而实现定量分析。

1.3.2 试样前处理

称取燕麦粉0.2～2.0 g（精确到0.001 g）于消解罐中，先后加入4 mL 硝酸与2 mL 过氧化氢，加入药品的同时振摇混合均匀，然后放入微波消解仪中进行消解。消解完毕后置于室温冷却，消解罐中缓慢加入2.5 mL 浓度为100 g·L-1氨基磺酸溶液，摇匀使反应完全，待冷却后用5%盐酸将消解液转移到25 mL 容量瓶中，用少量5%盐酸反复洗涤内罐，再分别加入2.5 mL 浓度为100 g·L-1的硫脲溶液，并用5%盐酸定容至刻度，混匀，静置30 min 后上机检测。

1.3.3 溶液配制

（1）还原剂的配制。准确称取0.5 g 氢氧化钠，用一级水溶解并定容至250 mL。称取3.75 g 硼氢化钠，用2 g·L-1氢氧化钠溶液定容至250 mL，即为2 g·L-1氢氧化钠和15 g·L-1硼氢化钠混合溶液。

（2）砷标准溶液的配制。在25 mL 容量瓶中分别准确加入50 ng·mL-1砷标准工作液0 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL 和2.5 mL（砷浓度分别相当于0 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、2.0 ng·mL-1、3.0 ng·mL-1、4.0 ng·mL-1和5.0 ng·mL-1），再分别加入2.5 mL 硫脲溶液，用5%盐酸溶液定容。

1.3.4 仪器条件

砷光电倍增管负高压：255 V；砷灯电流：65 mA；原子化器高度：10.5 mm；氩气流速：载气400 mL·min-1；屏蔽气：800 mL·min-1；测量方式：标准曲线法[4]。

1.3.5 实验室环境

本次实验全过程温度控制在22.4～24.5 ℃，相对湿度在34%～44%。在该温度、湿度范围内，实验室环境的差异对测量结果造成的误差很小[5]，可忽略不计。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

经分析，标准曲线点荧光值（I）与总砷浓度（C）成正比，标准曲线方程（以第一组实验为例）为I=50.695 8C+3.977 8，相关系数为0.999 6。

2.2 加标回收实验

在相同检测条件下，按照1.3 实验方法进行平行样检测，做3 组不同加标浓度平行实验，加标浓度分别为0.010 mg·kg-1（国标中原子荧光光谱法检出限）、0.040 mg·kg-1（国标中原子荧光光谱法定量限）和0.060 mg·kg-1，结果见表1。如表1 所示，对不同加标浓度的阳性样品进行检测，检测结果的相对偏差均符合国标要求（0～20%），回收率均符合国标要求的回收率范围（60%～120%），结果准确、可靠。

表1 不同加标浓度平行实验检测结果表

2.3 人员间对比和实验室间对比

同实验室同岗位不同检测人员（表1 中1、2、3 为人员A 的3 组实验，4、5、6 为同实验室人员B 的3 组实验）、不同实验室同岗位人员（表1 中7、8、9 为不同实验室人员C 的3 组实验）在相同检测条件下，按照1.3 的实验方法进行平行样检测，各做3 组不同加标浓度平行实验，加标浓度分别为0.010 mg·kg-1（国标中原子荧光光谱法检出限）、0.040 mg·kg-1（国标中原子荧光光谱法定量限）和0.060 mg·kg-1，结果如图1 所示。3 名检测人员使用相同检测方法分别对不同加标浓度的阳性样品进行检测，人员间检测结果的对比偏差较小，具有相对可靠的准确性。

图1 不同人员间各浓度点回收率对比图

2.4 重复性

取同一加标浓度为0.040 mg·kg-1（国标中原子荧光光谱法定量限）的阳性样品，按照1.3 的实验方法进行重复性检测（n=7），结果如表2 所示。可以看出，相对偏差在0.06%～0.20%，表明该方法可以稳定地检测粮食制品中总砷的含量。

表2 重复性检测结果表

3 讨论与结论

本文以《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》（GB 5009.11ü 2014）为基础，将国标中第一法与第二法结合使用；试样的消解采用国标法第一法中的微波消解法，以简化消解过程。消解过程使用的试剂由国标中的硝酸改为硝酸和双氧水，样品的转移和曲线的配制过程中使用的试剂由（1+9）硫酸、硫脲、抗坏血酸和水改为5%盐酸、硫脲、氨基磺酸，替代试剂皆是性质、功能相近且是国标中推荐的参考试剂，检验过程更简洁，检验效果更稳定，检验成本更低。

依据不同人员使用相同方法进行样品检测所得实验数据，对比分析了该方法的稳定性及精确度。结果表明，原子荧光法在粮食及粮食制品中总砷的分析中具有高灵敏度、高稳定性、高精密度和高准确度的优点。新方法适用于粮食及粮食制品中总砷含量的检测，操作便捷、精密度好，可用于实验室日常检测。