基于离子色谱-电感耦合等离子体质谱法分析木耳、香菇、松茸和茶树菇中砷形态分布

王小平，刘忠莹，钟 洋，张定秋，陆 阳，朱敏敏，郑红毅，何叶馨，王 鑫，黄韬睿，江祖彬,*

（1.四川省食品检验研究院，四川成都 610097；2.国家市场监管重点实验室（白酒监管技术），四川成都 610097；3.四川旅游学院，四川成都 610100）

食用菌富含蛋白质、氨基酸、维生素及活性多糖等生物成分，同时兼顾美味，深受我国消费者的喜爱，我国已成为世界上最大食用菌生产国和消费国[1-4]。木耳、香菇、松茸和茶树菇是较受欢迎的食用菌，木耳是我国重要的食用菌，其质地柔软，口感细嫩，味道鲜美，风味特殊[5-6]；香菇肉质肥厚细嫩，味道鲜美，香气独特，营养丰富，是一种食药同源的食物[7-8]；松茸是野生的珍贵真菌，其有很高的营美价值，味道鲜美、药用价值高[9-11]；茶树菇营养丰富，蛋白质含量高，含有多种人体必需氨基酸，并且含有丰富的B 族维生素和钾、钠、钙、镁、铁、锌等矿质元素[12]。随着科学技术的发展，人类对环境的污染越来越严重，食用菌中重金属污染问题引起人们的高度重视[13-14]。砷是一种有毒有害的类金属化合物，砷分为有机砷和无机砷，有机砷毒性低或者无毒性，无机砷有致癌、致畸的危害。基于砷形态毒性的差异[15-17]，仅测定食品中的总砷不能真实评价砷的毒性，因此分析食品中砷的形态分布对食品安全具有积极的意义。

目前砷形态分析主要有高效液相色谱-电感耦合等离子质谱法（High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，HPLC-ICP-MS）、离子色谱-电感耦合等离子体质谱法（Ion Chromatography-Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometer，IC-ICP-MS）、液相色谱-原子荧光光谱法（Liquid Chromatography-Atomic Fluorescence Spectrometry，LC-AFS）等 方 法[18-22]，IC-ICP-MS 具有灵敏度高、选择性高、线性范围宽、检测限低等特点，该方法普遍用于食品中砷形态分析，并取得了良好的效果[23-25]。如：周春艳等[26]建立了一种IC-ICP -MS 方法同时测定野生食用菌中砷甜菜碱、砷胆碱、二甲基砷、一甲基砷、亚砷酸、砷酸6 种砷形态的方法，该方法具有灵敏度高、准确性好的特点，可用于野生食用菌中砷形态检测分析；Barnet 等[27]对测定水稻中砷形态的IC-ICP-MS 方法进行了优化，8 min 内实现了As（Ⅲ）、DMA（Ⅴ）、MMA（Ⅴ）和As（Ⅴ）的色谱分离和洗脱，因此可以采用IC-ICP-MS 法对木耳、香菇、松茸和茶树菇中砷形态进行测定。目前，关于食用菌中无机砷报道很多，但针对木耳、香菇、松茸和茶树菇中砷形态分布研究很少，本研究先建立一种能快速测定木耳、香菇、松茸和茶树菇中砷甜菜碱、砷胆碱、二甲基砷、一甲基砷、亚砷酸、砷酸的方法，以测定样品中砷形态含量，并计算出各种砷形态占总砷的百分比，为全面评价木耳、香菇、松茸和茶树菇中砷的危害提供了数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

木耳、香菇、松茸和茶树菇采收时间5 月～8 月，均为干制品 四川省农贸市场和超市；亚砷酸根、砷酸根、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜碱、砷胆碱标准溶液 浓度均为1000 μg/mL，北京北方伟业计量技术研究院；砷、锗标准溶液 浓度均为1000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心；碳酸铵、硝酸 优级纯，赛默飞世尔科技有限公司。

iCAP Q 电感耦合等离子体质谱仪、DIONEX ICS-5000 DP 离子色谱仪、DionexIonPacTM AS7 色谱柱（4 mm×250 mm） 赛默飞世尔科技有限公司；ME204 分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司；TOPEX 微波消解仪 上海屹尧仪器科技发展有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 总砷测定 按照GB 5009.11-2014《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》第一法电感耦合等离子体质谱法进行测定。

1.2.2 砷形态分析 本方法以保留时间定性和质荷比（As 75）定性，外标法定量，对砷形态进行测定。

样品提取：取粉碎后样品1.0 g 于50 mL 塑料离心管中，加入1%硝酸溶液20 mL，室温放置过夜，再置于90 ℃烘箱中热浸提2.5 h，每0.5 h 振摇1 次，提取完毕，取出冷却至室温，8000 r/min 离心15 min，取上清液经0.45 μm 水系滤膜过滤得待测液。

离子色谱仪条件：色谱柱：DionexIonPacTM AS7 色谱柱（4 mm×250 mm）；流动相A：2.5 mmol/L碳酸铵溶液；流动相B：100 mmol/L 碳酸铵溶液，梯度洗脱程序见表1；流速：1 mL/min；进行体积：25 μL[26]。

表1 梯度洗脱程序Table 1 Program of the gradient elution

ICP-MS 条件：采集元素：As；采集模式：He 模式；射频功率：1550 W；提取透镜1：-5.0 V；提取透镜2：-250 V；辅助气流量：0.9 L/min；雾化气流量：0.8 L/min[24]。

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 方法标准曲线、检出限及定量限

用1%硝酸将6 种砷形态配制成混合标准溶液，按照所建立的分析方法进行测定，色谱图见图1。由图1 可知，在本试验条件下，6 种砷形态（砷甜菜碱、二甲基砷、亚砷酸、砷胆碱、一甲基砷、砷酸）在5 min 内能够实现良好分离，且峰型好，明显优于同类研究的文献报道[25-27]。

图1 6 种砷形态标准溶液的色谱图Fig.1 Chromatograms of six standard solutions for arsenic forms

以峰面积（y）为纵坐标，标准溶液质量浓度（x）为横坐标制作标准曲线，得到回归方程和相关系数，如表2 所示，在0.5～20 μg/L 范围内，6 种砷形态的相关系数r均＞0.999，说明方法的线性回归方程相关性很好。以1.0 g 取样量定容至20 mL，计算6 种砷形态的检出限（3 倍信噪比）和定量限（10 倍信噪比），6 种砷形态检出限、定量限分别不超过0.005、0.017 mg/kg，表明方法灵敏度高，定量限低[25-26]。

表2 6 种砷形态分析的线性回归方程、相关系数、检出限和定量限Table 2 Linear regression equations, correlation coefficients, detection limits, and quantification limits for the analysis of six arsenic forms arsenic compounds

2.2 加标回收率

为考察方法的适用性和准确性，对木耳、茶树菇、香菇及松茸进行三水平六平行加标试验，加标量为方法1～10 倍定量限水平，即分别为0.01、0.05、0.1 mg/kg，加标试验结果见表3。由表3 可知，木耳、茶树菇和香菇中6 种砷形态的低、中、高加标量，其加标回收率均在80%～120%范围内，满足GB/T 27404-2008 的要求，且加标回收率相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD）均＜10%，说明本方法检测木耳、茶树菇和香菇中6 种砷形态准确性和精密度都很好，与文献报道的加标回收率一致[25-26]。由表3，松茸中砷甜菜碱、亚砷酸和一甲基砷本底含量高，分别为8.640、0.207、0.296 mg/kg，远高于本试验加标水平，特别是砷甜菜碱，根据文献报道加标量应与样品中相应待测物含量相近[28]，一般为试样含量0.5～2 倍，因此0.01、0.05、0.1 mg/kg 加标量不适合于分析该松茸样品中砷甜菜碱、亚砷酸和一甲基砷加标回收率，由此，将亚砷酸和一甲基砷加标量提高至0.2 mg/kg，砷甜菜碱加标量提高至5 mg/kg，进行6 次平行试验，得到亚砷酸和一甲基砷加标回收率为81.4%～107.3%，相对标准偏差RSD＜10%，砷甜菜碱加标回收率为85.5%～92.2%，相对标准偏差为4.2%～6.7%，表明本方法测定松茸中6 种砷形态，其准确性和精密度好。

表3 6 种砷形态加标回收结果Table 3 Recovery results of six arsenic compounds

2.3 砷形态分布

为调查木耳、茶树菇、香菇和松茸中砷形态分布，采用本方法对其砷甜菜碱、二甲基砷、亚砷酸、砷胆碱、一甲基砷和砷酸进行测定，砷形态测得含量及占总砷百分比分别见表4 和表5。由表4 可知，所测木耳、茶树菇、香菇和松茸中都没有检出砷胆碱，砷胆碱是海洋动物中砷甜菜碱代谢的前体形式[29]，主要存在虾体内，一般不存在植物体内，这与秦玉燕[30]报道一致。不同形态砷毒性由大到小为：亚砷酸＞砷酸＞一甲基砷＞二甲基砷＞砷胆碱＞砷甜菜碱，其中一甲基砷、二甲基砷、砷胆碱和砷甜菜碱为有机砷，亚砷酸和砷酸为无机砷，GB 2762-2022 对食用菌中无机砷含量有严格要求（食用菌及其制品0.5 mg/kg、松茸及其制品0.8 mg/kg、木耳及其制品以干重计0.5 mg/kg），GB 2762-2022 规定总砷含量没有超过无机砷限量时，不用测定无机砷。由表4，松茸中总砷含量最高，平均含量达到7.88 mg/kg，对其砷形态测定，发现无机砷含量很低，最高为5 号松茸0.62 mg/kg，满足GB2762-2022 要求；所测木耳和茶树菇总砷含量都没有超过GB 276-2022 对其无机砷含量要求，5 个香菇样品中有一个样品香菇5 总砷0.97 mg/kg 超过0.5 mg/kg 限量，进一步测定无机砷含量为0.883 mg/kg，GB 276-2022 指出干制食用菌污染物限量应以相应新鲜食品中污染物限量结合其脱水率或浓缩率折算，根据文献报道新鲜食用菌含水量为80%～90%[31]，GB 7096-2014 对干制蘑菇含水量要求≤13%，由此折算GB 276-2022 对干制蘑菇无机砷砷限量约为3 mg/kg，远高于0.883 mg/kg，因此所测的木耳、茶树菇、香菇和松茸样品中无机砷含量均满足GB 2762-2022 要求。

本研究所用样品均来自四川不同地区，从表5可知，同一品种食用菌6 种砷形态分布是一致的，这跟砷在食用菌中体内的代谢相关，所测木耳、茶树菇、香菇和松茸中6 种砷形态的总和超过了总砷的80%，说明这4 种食用菌中的砷主要以这6 种砷形态存在。由表4，松茸在所测食用菌中总砷含量是最高的，这与段志敏等[32]报道结果一致，虽然总砷含量高，但其中毒性大的无机砷（亚砷酸和砷酸）占比很小，无机砷占总砷比例低于7%，而占比最高的是砷甜菜碱为75.8%～87.3%，这与甘源等[33]和唐克纯等[34]报道一致。木耳、茶树菇和香菇中无机砷占总砷百分比很高，分别为58.4%～66.1%、60.0%～66.7%、81.2%～91.7%，这与跟唐克纯等[34]报道相近，这说明木耳、茶树菇和香菇中砷主要以无机砷形式存在，由此提示其总砷含量高时有食用安全风险。

3 结论

本方法采用IC-ICP-MS 测定木耳、茶树菇、香菇和松茸中的砷甜菜碱、二甲基砷、亚砷酸、砷胆碱、一甲基砷、砷酸，能在5 min 内能将其全部分离，且峰型很好，6 种砷形态检出限、定量限分别不超过0.005、 0.017 mg/kg。对方法进行加标考察，木耳、茶树菇和香菇6 种砷形态回收率在80%～120%范围（0.01、0.05、0.1 mg/kg 加标量），且加标回收率相对标准偏差RSD 均＜10%；在松茸中加入0.05 mg/kg二甲基砷、砷胆碱和砷酸，0.2 mg/kg 亚砷酸和一甲基砷，5 mg/kg 砷甜菜碱，其加标回收率也能在80%～120%范围。木耳、茶树菇、香菇和松茸中砷主要以砷甜菜碱、二甲基砷、亚砷酸、一甲基砷、砷酸存在，结合干制品的脱水率，所测木耳、茶树菇、香菇和松茸样品无机砷含量都符合GB 2762-2022 要求；松茸总砷含量最高，但无机砷占总砷比例是最低的，不超过7%，其主要以砷甜菜碱形式存在，占比总砷可达70%以上；木耳、茶树菇和香菇的无机砷（亚砷酸+砷酸）占总砷百分比很高，分别为58.4%～66.1%、60.0%～66.7%、81.2%～91.7%，表明木耳、茶树菇和香菇中砷主要以无机砷形式存在，提示木耳、茶树菇和香菇总砷较高时存在食用安全风险。本研究初步分析了木耳、茶树菇、香菇和松茸中砷形态分布，揭示各自砷形态在总砷中的占比，为后期研究木耳、茶树菇、香菇和松茸中砷的毒理学及砷的代谢等研究提供了数据支撑。

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