米粉、鸡肉、奶粉和蔬菜中砷形态检测方案(离子色谱仪)

thermoscientific IC-iCAP Q ICP-MS 联用分析食品中砷形态 赛默飞世尔科技(中国)有限公司应用中心，痕量元素分析 前言 砷作为一种毒性和致癌性元素已得到人们的广泛关注，但砷的化学及生物毒性与其存在形态相关，如表1所示，按照LD50(半数致死剂量)比较，无机砷的 LD50与毒性较大药物士的宁(LD50为16)相近，而有机砷的毒性与阿司匹林相近或更低，有机基团结合越多，砷形态毒性越小。因此仅分析砷总量不能代表砷污染真实情况。 实验部分 仪器 iCAP Q ICPMS (Thermo Scientific) ICS-1100 离子色谱(Thermo Scientific ) Orion 3 Star PH meter (Thermo Scientific )超纯水机(Thermo Scientific) 20~100 pL、200~1000uL微量移液器( Fisher Scientific ) 试剂及标准品 无水乙酸钠(分析纯，国药集团) 磷酸二氢钠(分析纯，国药集团) 乙二胺四乙酸二钠 (EDTA(2Na))(分析纯，上海试剂四厂)50%氢氧化钠水溶液(西格玛) 无水乙醇(Optimal Grade， Fisher Scientific ) 乙酸溶液(HPLC， Fisher Scientific ) 亚砷酸根、砷酸根、一甲基砷、.二甲基砷、砷甜菜碱形态标液(中国计量科学研究院) 仪器配置 采用 Thermo Scientific Dionex ICS1100 离子色谱分离，以 Thermo Scientific iCAP Qc ICP-MS作为高灵敏度元素检测器，检测从IC洗脱的 Cr形态。iCAP Q具有专利Flatapole 碰撞反应池 QCell，，本实验使用单氦气作为动能歧视效应 (KED) 的碰撞气体，选择性地有效抑制了 ArCl+对75As+的干扰，同时能保持相联设备(IC-ICP-MS)的高灵敏度。选用高效能 AS7 阴离子分离柱实现多种砷形态快速、高效分离。 表1.砷形态及其毒性 化学形态 亚砷酸根 砷酸根 砷化氢 甲基伸 二甲基砷 砷胆碱 砷甜菜碱 阿司匹林 士的宁 As(ⅢI) As(V) AsH3 MMA DMA AsC AsB LD50(mg/kg) 14 20 3 700-1800 700-2600 >10000 >10000 1000-1600 16 GB2762-2012国家食品安全标准对不同食品中无机砷限量作出明确规定，一般食品的无机砷限量为0.1-0.5 mg/kg， 本文建立了一种快速、有效的食品中形态分析方法，能满足上述标准的限量检测要求。 仪器参数 表2. iCAP Q 运行参数 仪器参数 设置值 仪器参数 设置值 RF 功率(W) 1550 Q Cell 气体 (mL/min) 4.5(He) 冷却气(L/min) 14 KED 电压(v) 3 辅助气(L/min) 0.8 驻留时间 (ms) 100 雾化气(L/min) 1.0 分析质量数 75As 表 3. ICS 1100 离子色谱运行参数 柱子 Dionex lonPac AS 7 (4*150mm) 洗脱 等度 流动相 7 mmol 乙酸钠；2mmoL磷酸二氢钠； 0.2mmol EDTA (2Na)；1%无水乙醇，用氢氧化钠水溶液调 pH=10.8左右 流速 1.0 mL/min 进样体积 100 pL 持续时间 320s 样品和标准溶液制备 试样用粉碎机粉碎混匀。准确称取0.5 g， 加入24mL 去离子水，涡旋混匀后，超声萃取30 min， 加入1 mL 3%乙酸溶液，混匀后，于4oC冰箱中静置5 min， 取上清液过0.45 pm过滤膜，滤液注入离子色谱进行分析。 分别取不同浓度的砷形态标准溶液，用0.15%乙酸溶液稀释成0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 pg/L混合标准溶液，作工作曲线。 结果与讨论 色谱分离图 如图1所示为校准溶液五种砷形态色谱分离图， AsB、DMA、AslII、MMA、AsV相对保留时间分别为：75s、85s、92s、152s、280s，总分离时间约为320s. 图1.五种砷形态混合校准溶液色谱分离图 校准曲线 Parameter Value Confidence Delta at 90% StdErr Rel.StdErr [%] 35.531.203 +/-126.426 90.512 0.255 -393.432 +/-510.229 365.284 -92.846 R 1.000 BEC -0.011 ppb ，3300 100 ooaco 图2.五种砷形态的校准曲线 测试结果 1. 五种砷形态的检出限 如图3所示为0.1 pg/L混合标准溶液色谱图，以各形态峰附近基线处三倍信噪比峰高(N*3=60counts)对应浓度作为检出限，溶液中AsB、DMA、AsII、MMA、AsV的检出限分别为：0.015ug/L、0.0055 pg/L、0.0071 pg/L、0.0069 pg/L、0.020ug/L，相应本方法中这五种形态的检出限分别为：0.75 pg/kg、0.27pg/kg、0.35 pg/kg、0.34 pg/kg、1.0 ug/kg。 图3. 0.1 pg/L标准溶液色谱图 2.重复性 分别对标液重复测试三次，均能得到较好的重复性。以1 ug/L标准溶液为例，如图4所示，给出了三次测试的色谱重叠图。 图4.样品三次测试色谱重叠图及积分值 3.样品中砷形态测试结果 以米粉、鸡肉、黄鱼、奶粉和蔬菜为样品，按照前述前处理方法进行砷形态提取分析，考察发现，米粉样品的物种形态得到较好分离，鱼肉中由于含有较高的砷甜菜碱，影响二甲基砷和亚砷酸根的测定，可通过稀释或将亚砷酸根氧化成砷酸根进行测定。而对于鸡肉、奶粉及颜色较深的蔬菜测定无机砷时也需将三价砷氧化后测五价砷。 表4.样品中各种砷形态测试结果 样品名称(ug/kg) 砷甜菜碱 二甲基砷 亚砷酸根 一甲基砷 砷酸根 米粉 2.115 21.763 15.408 5.34 42.88 鸡肉 48.6 NA / 3.81 4.389 鱼肉 183 / / NA NA 奶粉 4.171 NA NA NA NA 蔬菜 1.087 1.310 NA NA 51.17 备注：NA为低于方法检出限，未检出 4.回收率 对上述样品进行加标回收率计算，回收率结果为80%~110%(不包括鱼肉中 DMA)，，下图为大米粉样品及其加标后的分离图谱。 图5.米粉样品及其加标分离图谱 结论 而本文所建立的 IC-ICP-MS 方法， 能在320s完成五种砷形态的分析，检出限能满足法规的限量要求，是一种有效可行的食品中砷形态分析方法。 ( 1 . AN 43099： I C -I C P-MS speciation analysis of As in apple juice using the Thermo Scientific iCAP QICP-MS. 2.GB2762-2012：食品安全国家标准食品中污染物限量. ) ( AN 43126： IC-ICP-MS speciation analysis of As in Organic Br o wn Ric e Syr u p (OBRS) using the Thermo Scientific iCAP Q ICP-MS. ) ThermoFisher SCIENTIFIC 热线话ww.thermofisher.comSCIENTIFIC 前言砷作为一种毒性和致癌性元素已得到人们的广泛关注，但砷的化学及生物毒性与其存在形态相关，如表 1 所示，按照 LD50( 半数致死剂量 ) 比较，无机砷的 LD50 与毒性较大药物士的宁（LD50 为 16）相近，而有机砷的毒性与阿司匹林相近或更低，有机基团结合越多，砷形态毒性越小。因此仅分析砷总量不能代表砷污染真实情况。GB2762-2012 国家食品安全标准对不同食品中无机砷限量作出明确规定，一般食品的无机砷限量为 0.1-0.5 mg/kg，本文建立了一种快速、有效的食品中砷形态分析方法，能满足上述标准的限量检测要求。而本文所建立的 IC-ICP-MS 方法，能在 320s 完成五种砷形态的分析，检出限能满足法规的限量要求，是一种有效可行的食品中砷形态分析方法。