總砷測(cè)定的樣品前處理方法

砷作為一種有du有hai元素,， 普遍存在于自然界中。 近年來(lái),，隨著環(huán)境的嚴(yán)重污染,，含砷農(nóng)藥的使用， 動(dòng)物生長(zhǎng)過(guò)程攝入含砷飼料以及食物在加工,、運(yùn)輸過(guò)程中的污染,， 使得總砷含量的檢測(cè)已經(jīng)成為食品安全重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目之一。 目前,，現(xiàn)行 GB/T 5009.11-2003《食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》[1]規(guī)定總砷的測(cè)定方法主要有氫化物原子熒光光譜法,、銀 鹽法、硼氫化物還原比色法,、砷斑法,。 其中原子熒光

法由于其靈敏度高、投入成本低且容易操作,，在我國(guó)已 被廣泛運(yùn)用,。 當(dāng)前，針對(duì)元素類物質(zhì)的檢測(cè),，通常采用的前處理方法包括濕法消解,、干灰化法、微波消解法和 高壓消解法,， 由于考慮到所有種類食品的普遍適用性,， GB/T5009.11-2003 中只有前兩種前處理方法,。 肉及肉制品中， 由于其砷存在形態(tài)簡(jiǎn)單,， 除可使用濕法消解,、干灰化法外，還可使用微波消解法和高壓消解法,。本文選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心雞肉粉質(zhì)控樣作為檢測(cè)樣品,， 使用 4 種前處理方法測(cè)定總砷含量，分析比較各自的準(zhǔn)確度,、精密度,、試劑及時(shí)間消耗量，并作初步探討,，以便篩選出適宜的前處理方法。

測(cè)量條件

采用 AFS-9700 型雙道原子熒光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量,， 其測(cè)量條件為：負(fù)高壓 280 V,，燈電流 60 mA，原子化器

高度 8.0 mm,，讀數(shù)時(shí)間 16 s,，延遲時(shí)間 4 s，載氣流量

400 mL/min,，屏蔽氣流量 900 mL/min,。 采用儀器自動(dòng)稀釋功能， 分別測(cè)定 0.0,、0.5,、1.0、2.0,、4.0,、

8.0 和 10.0 μg/L 7 個(gè)點(diǎn)的熒光值， 建立熒光強(qiáng)度與濃度相關(guān)性的標(biāo)準(zhǔn)曲線,。

1.1.1 樣品前處理

2.2.3.1 干灰化法^[1]

稱取約 0.6000 g 樣品于 100 mL 坩堝中,，同時(shí)做2 份試劑空白。 向坩堝中分別加入 10 mL 150 g/L 硝酸鎂溶液,，混勻,，低熱蒸干；再準(zhǔn)確稱取 1 g 氧化鎂仔細(xì)覆蓋在樣品上,，于加熱板上炭化至無(wú)煙,，移入馬弗爐中，550 ℃高溫灰化,； 取出放冷,， 小心加入 10 mL 50%鹽酸（v/v）以中和氧化鎂并溶解灰分,， 用去離子水多次潤(rùn)洗坩堝并移入 25 mL 比色管中， 向其中加入 5 mL 硫脲-抗壞血酸混合液以及 2 mL  50%鹽酸

（v/v）,，再用去離子水定容至 25 mL,，混勻， 室溫還原

30 min 后備用,。

2.2.3.2 濕法消解^[1]

稱約 0.3000 g 樣品于 100 mL 的燒杯中,，同時(shí)做兩份試劑空白。 向燒杯中分別加硝酸 15 mL,、硫酸1 mL,，搖勻后在瓶口上蓋上表面皿，靜置過(guò)夜,；次日于電熱板上加熱消解,， 注意觀察溶液顏色變化， 注意避免炭化,，顏色若加深,，冷卻后補(bǔ)加入硝酸 10 mL， 如此反復(fù)2-3 次,，直至消解液較清,；冷卻后，補(bǔ)加硝酸 10 mL,、

高氯酸  2  mL,，繼續(xù)加熱，持續(xù)蒸發(fā)至白煙散盡,，液體變

為無(wú)色,，剩余 1-2 mL；冷卻,，加去離子水 20 mL,，再蒸發(fā)

至冒白煙；冷卻后,，用去離子水將消解樣品轉(zhuǎn)移到 25 mL 比色管中,，并多次潤(rùn)洗，再向其中加入 5 mL 硫脲-抗壞血酸混合液,，用去離子水定容至 25 mL,，混勻，室溫還原 30 min 后備用,。

2.2.3.3 微波消解

取約 0.3000 g 樣品于微波消解儀內(nèi)管中,， 同時(shí)做兩份試劑空白。 向內(nèi)管中分別加入 7 mL 硝酸,，靜置過(guò)夜進(jìn)行冷預(yù)消解后,，再加入 2 mL 過(guò)氧化氫,，于微波消解儀中消解*； 冷卻后取出,， 于趕酸板上趕酸至 1 mL 左右,， 用去離子水將消解樣品移入 10 mL 比色管中，并多次潤(rùn)洗,，加入 2 mL 硫脲-抗壞血酸混合液,，用去離子水定容至 10 mL，混勻,，還原 30 min 后備用,。 微波消解儀設(shè)置的消解程序見(jiàn)表 1。

表 1 微波消解程序

   步驟 程序 功率（w） 溫度（℃） 時(shí)間（m：s）

2.2.3.1 高壓消解

取約 0.3000 g 樣品于高壓消解罐內(nèi)杯中,， 同時(shí)做兩份試劑空白,。 向內(nèi)杯中分別加入 7 mL 硝酸靜置過(guò)夜進(jìn)行冷預(yù)消解后，再加入 2 mL 過(guò)氧化氫,；擰緊外罐后,，置于干燥箱中加熱：當(dāng)溫度升至 100 ℃時(shí)

保溫 1 h，再升至 140 ℃保溫 3 h,；消解結(jié)束冷卻后， 打開(kāi)內(nèi)杯,，置于趕酸板上趕酸至 2 mL 左右,，用去離子水將消解樣品移入 25 mL 比色管中，并多次潤(rùn)洗,， 加入 5 mL 硫脲-抗壞血酸混合液,，用去離子水定容至 25 mL，混勻,，還原 30 min 后備用,。

3 結(jié)果與分析

3.1 前處理方法對(duì)測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度的影響

3 種消解方法的結(jié)果見(jiàn)表 2。 表 2 顯示,，4 種消解 方 法 的 結(jié) 果 均 處 在 雞 肉 粉 標(biāo) 準(zhǔn) 物 質(zhì) 砷 含 量0 . 1 0 9 ± 0 . 0 1 3 mg/kg 范圍內(nèi),。 其中， 濕法消解結(jié)果接近于質(zhì)控樣含量中位數(shù),， 干灰化法消解結(jié)果高于質(zhì)控樣含量中位數(shù),， 微波消解和高壓消解結(jié)果低于質(zhì)控樣含量中位數(shù)。

表 2 4 種消解方法結(jié)果準(zhǔn)確度的比較

3.2 前處理方法對(duì)測(cè)定結(jié)果精密度的影響

4 種消解方法結(jié)果的精密度見(jiàn)表 3,。 表 3 顯示,， 濕法消解的 RSD 大，微波消解的 RSD 小,，干灰化法和高壓消解法 RSD 值介于兩者之間,。 結(jié)果表明,， 微波消解平行樣品之間更加容易控制， 結(jié)果穩(wěn)定,；濕法消解平行樣品之間不夠穩(wěn)定,，較難控制。

4 討論

GB/T5009.11-2003[1]中總砷的測(cè)定法是氫化物-原子熒光法,， 該方法由于其突出的優(yōu)點(diǎn),， 是目前國(guó)內(nèi)檢測(cè)食品中總砷含量使用廣泛的方法。GB/T5009.11-2003 中規(guī)定的樣品前處理方法是濕法消解和干灰化法,，這兩種方法都是開(kāi)放式消解,，適用于各類食品中總砷含量的測(cè)定， 尤其是針對(duì)有機(jī)砷含量高的水產(chǎn)品類的檢測(cè),， 準(zhǔn)確度和精密度均能達(dá)到理想要求^[3,，4]。 但濕法消解存在諸多弊端,，例如,，

  前處理消耗時(shí)間長(zhǎng)、效率低,；酸量消耗特別大,，產(chǎn)生

方法 消解體系 酸的種類及用量

（mL）

消解及趕酸時(shí)間

（h）

大量酸霧，污染實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,，威脅實(shí)驗(yàn)員健康,；消化

干灰化法 硝酸鎂-氧化鎂 鹽酸：98 8 過(guò)程中加入高氯酸，增加爆炸的發(fā)生幾率,；實(shí)驗(yàn)過(guò)程

濕法消解 硝酸-硫酸-高

氯酸

硝酸：360 48

硫酸：8 高氯酸：16 鹽酸：50

還需專人看護(hù),，觀察溶液的顏色，防止碳化,；各樣品間

的消化進(jìn)度較難控制,，平行樣之間精密度較差。

干灰化法消解溫度可達(dá) 550 ℃,， 能破壞有機(jī)砷

微波消解 硝酸-過(guò)氧化氫 硝酸：56 5

過(guò)氧化氫：16 鹽酸：50

高壓消解 硝酸-過(guò)氧化氫 硝酸：56 8

過(guò)氧化氫：16 鹽酸：50

的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),， 所以得到的結(jié)果明顯偏高。 空白值對(duì)實(shí)

驗(yàn)結(jié)果往往產(chǎn)生決定性影響,， 干灰化法的試劑空白容易受到環(huán)境的影響,， 尤其是加入的硝酸鎂和氧化鎂的純度，對(duì)結(jié)果有較大的影響,。 因此,，實(shí)驗(yàn)操作

  步驟需謹(jǐn)慎， 試劑純度也需達(dá)到要求。 該方法的優(yōu)

勢(shì)為操作過(guò)程簡(jiǎn)單,、用酸量少且種類單一,，只需使用鹽酸，適合揮發(fā)溫度高或者油脂含量高的樣品,，以免高溫造成待測(cè)元素的損失,。

高壓消解法是一種密閉式增壓消解， 加熱方式是烘箱由外向內(nèi)傳熱,。 據(jù)報(bào)道,，用高壓消解法檢測(cè)乳及乳制品中的砷含量及其他金屬元素， 各元素平行樣品間的精密度,、加標(biāo)回收率均符合測(cè)定要求^[5-6],。 該法消解體系需要酸量較少、種類單一,，對(duì)環(huán)境和檢測(cè)人員健康損害小,；儀器耗材成本較低，無(wú)需購(gòu)置昂貴的儀器設(shè)備,， 只需使用高溫烘箱和高壓罐,， 且耐用；消解快速,、*,，準(zhǔn)確度和精密均較好，可在樣品處理量較大的基層檢測(cè)機(jī)構(gòu)廣泛使用,。 該方法也存在一些弊端,，例如，消解溫度一般不超過(guò) 200 ℃,， 無(wú)法檢測(cè)砷存在形式復(fù)雜的樣品； 高壓消解罐存在一定的危險(xiǎn)性,，操作不當(dāng)可能會(huì)引起爆炸,；罐體較重， 實(shí)驗(yàn)時(shí)需消耗大量的人力等,。

微波消解與高壓消解法原理類似,， 也是一種密閉式增壓消解，利用微波轉(zhuǎn)化為熱能,，使樣品在高溫高壓 下與溶液反應(yīng)至消解完畢,， 且密閉系統(tǒng)也可以防止砷元素的揮發(fā)損失。 該法在肉及肉制品的檢測(cè)中已被證實(shí)為的前處理方法之一^[7-10],。 微波消解法進(jìn)行樣品前處理有許多優(yōu)勢(shì),，例如，儀器自動(dòng)化程度高，前處理操作簡(jiǎn)單,，快速,、安全；酸消耗量較少,、種類單一,；可進(jìn)行大 批量處理，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,，平行樣品間精密度好,。 但該方法也存在一些局限性，例如,，僅適用于處理砷存在形 式相對(duì)簡(jiǎn)單的樣品,，針對(duì)砷存在形式復(fù)雜的海產(chǎn)品，消 解溫度,、酸的用量以及消解時(shí)間均無(wú)法破壞其中穩(wěn)定的砷化合物,， 且購(gòu)買

微波消解儀需要前期投入成本較大。

5 結(jié)論

通過(guò)比較總砷測(cè)定的 4 種前處理方法,， 即干灰化法,、濕法消解、微波消解,、高壓消解,，發(fā)現(xiàn)測(cè)定結(jié)果均處于雞肉粉標(biāo)準(zhǔn)樣品（ 0.109±0.013） mg/kg 的范圍內(nèi)， 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 2.38% ,、 6.53% ,、 1.43% 和3.87%，其中濕法消解消耗酸量大,、用時(shí)長(zhǎng),，微波消解用時(shí)短。 每種方法各有其適用范圍,， 應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備配置條件和樣品量進(jìn)行選擇,。若測(cè)肉品，

可優(yōu)先選擇高壓消解或微波消解,。