食品中砷的前處理和分析方法的優(yōu)化及應用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、砷是一種自然界常見的有毒有害元素,具有較強的毒性,同時存在致癌致畸效應,一次過量攝入砷容易引起砷急性中毒而致死,長期低劑量攝入會人體蓄積從而引起慢性砷中毒和誘發(fā)各類皮膚病以及肝腎損傷,應引起人們足夠的重視。同時,微量砷也是人體必需的微量元素,有生血和促進組織細胞生長等功能;此外,砷在臨床上對腫瘤也有一定的治療作用,目前已進入臨床試驗階段。砷的毒性與其存在形態(tài)有著密切的關系,不同形態(tài)的砷毒性差異巨大,根據(jù)砷的毒性和砷的主要存在形式,砷的形

2、態(tài)大致可分為有機砷和無機砷,無機砷主要形態(tài)表現(xiàn)為亞砷酸鹽(AsIII)和砷酸鹽(AsV)兩種,均具有較強的毒性;而有機砷的形態(tài)多種多樣,目前已知的主要存在形態(tài)有甲基砷(包括一甲基砷MMA和二甲基砷DMA),砷甜菜堿AsB,砷膽堿AsC,砷糖AsS,砷脂AsL等。有機砷的眾多形態(tài)中,甲基砷被認為有微弱的毒性,而其余形態(tài)更為復雜的有機砷由于可以被人體迅速排出體外而基本認為是無毒或毒性極低,基本對人體無害。各形態(tài)砷的毒性大小順序為:AsH3>

3、亞砷酸鹽(AsIII)>砒霜(As2O3)>砷酸鹽(AsV)>一甲基砷酸(MMA)>二甲基砷酸(DMA)>砷甜菜堿(AsB),砷膽堿(AsC)等。FAO/WHO1988年提出的無機砷暫定每人每周耐受攝入量為0.015mg/kg. bw,以人體重60公斤計算,每人每日耐受攝入量為0.129mg。我國在國家標準GB2762-2005《食品中污染物限量》中規(guī)定了食品總砷的限量標準,而由于砷的存在形態(tài)的多樣性以及毒性的差異,單單以總砷含量來評價

4、砷對機體健康的影響并不科學。在國標方法GB/T5009,11-2003中有總砷及無機砷的測定方法,總砷測定采用的前處理方法有兩種,一種是500℃干灰化,另一種是應用氧化性酸進行濕法消解,但是在應用過程中發(fā)現(xiàn)兩種前處理方法處理某些樣品進行總砷測定時均存在回收率偏低的問題,且應用兩種前處理方法進行總砷測定同一樣品所得結果也存在較大的差異,說明這兩種前處理方法并不是適合所有類型的樣品。國標方法GB5009.11-2003中測定無機砷方法的第一

5、法(酸浸提-原子熒光法)分析特異性差,由于各種形態(tài)的砷被提取出來,往往得出假陽性的結果,而第二法(酸浸提-銀鹽法)則同樣存在特異性差的問題,而且靈敏度低,不能滿足含量較低的食品樣品的無機砷測定。鑒于以上原因中國疾病預防控制中心已經(jīng)對該方法提出了改進,建立了液相色譜-在線消解-氫化物原子熒光光譜法測定無機砷的方法,目前正在驗證狀態(tài)。新提出的無機砷測定方法所使用的形態(tài)分析儀較昂貴,以當前中國的國情暫時無法在縣區(qū)級基層檢測機構推廣。有鑒于此,

6、有必要對總砷及無機砷的分析測定方法進行研究改進,以建立適合向基層檢測機構推廣應用的總砷及無機砷的測定方法。 國際上總砷測定基本都采用靈敏度、準確度和檢測限均很出色的一些檢測手段,如ICP-MS、HG-AFS、HG-AAS等。無機砷的測定基本都采用各種聯(lián)用技術,通過分離能力出色的色譜技術與特異性檢測器聯(lián)用,例如色譜與原子吸收技術聯(lián)用,色譜與原子熒光檢測技術聯(lián)用,色譜與電感耦合等離子質譜聯(lián)用等。這些技術都非常適合用于形態(tài)分析,但是由

7、于所使用儀器設備價格昂貴,使用成本較高,并不能在國內(nèi)推廣使用。根據(jù)我國基層檢測機構儀器設備的配備,絕大部分實驗室都配有液相色譜和我國擁有自主知識產(chǎn)權的原子熒光光譜儀,配有砷空心陰極燈的原子熒光光譜儀可以特異性檢測砷,在總砷的分析檢測方面只需要對前處理方法進行優(yōu)化改進,解決回收率低等問題即可使用原子熒光光譜儀來直接測定;而液相色譜則可以幫助我們實現(xiàn)無機砷的分離,然后直接進行原子熒光光譜法測定無機砷;找到一個合適的提取分離條件,使無機砷能充

8、分和有機砷分離,確定無機砷的保留時間,完全收集無機砷洗脫液,然后直接應用原子熒光光譜儀進行測定。這樣我們基層檢測機構就可以達到利用已有的儀器開展總砷及無機砷的測定工作的目的,而不需要購置昂貴的儀器及支付昂貴的運營費。同時可以解決基層檢測機構因缺乏昂貴的儀器而無法按照我國食品中砷衛(wèi)生限量標準來完成檢測任務的問題,還能有效開展食品衛(wèi)生監(jiān)督,保證人們的食品安全,保護人民的身體健康。 本文通過對國家標準檢驗方法GB/T5009.11-2

9、003中總砷分析的兩種消解方法(濕法消解、干灰化法)進行比對優(yōu)化,通過兩種消化方法的優(yōu)缺點的比較,分析查找分析結果不理想的原因,建立了適合于不同類型食品樣品的消解效果更好的通用消解方法。通過對不同類型食品樣品中砷提取條件的研究和色譜柱分離條件的考察,建立并優(yōu)化了針對不同類型食品樣品的提取方法和陰離子交換色譜柱分離無機砷的方法。對原子熒光光譜儀測定砷的儀器條件進行了優(yōu)化選擇,通過對反應酸濃度、還原劑濃度、燈電流、載氣流量等影響砷測定的關鍵

10、因素進行了考察,選擇了最佳原子熒光光譜儀的儀器測定條件。同時進行了方法的回收率,線性,精密度,準確度,以及檢測限的考察,研究砷在原子熒光光譜儀上的最佳測定條件。 在對原子熒光光譜法測定總砷的方法優(yōu)化中,對儀器測定條件及樣品前處理進行了改進優(yōu)化,對國家標準方法GB/T5009.11-2003中總砷測定回收率偏低的原因進行了分析總結,分別針對不同類別食品樣品的消解進行了研究,建立了濕消解-千灰化聯(lián)合消解原子熒光光譜法測定總砷的方法。

11、在對砷存在形態(tài)較復雜的樣品進行總砷的分析測定中,微波消解和濕法消解由于消解溫度的限制,并不能把各種形態(tài)的砷完全消解成為可以直接測定的無機砷狀態(tài),從而造成總砷測量結果偏低;而干灰化法則由于灰化不完全或者樣品炭化過程中大量氣體產(chǎn)生造成氧化鎂覆蓋層遭到破壞等原因造成砷的損失,使總砷測定結果偏低。在本方法中,采用硝酸沸水浴,對待測樣品進行預消解之后,再加入助熔劑硝酸鎂并覆蓋砷吸收劑輕質氧化鎂進行干灰化的前處理方法,很好地解決了濕法消解不完全和干

12、法消解容易損失的難題。在線性范圍內(nèi),濕法-干灰化法聯(lián)合消解,原子熒光光譜法測定總砷,線性相關系數(shù)大于0.999,回收率在94.4-102.6%,相對標準偏差小于8%。本方法在解決了前處理問題后,測定總砷的結果準確度得到了保證,對含有復雜形態(tài)砷的樣品測定結果優(yōu)于國標GB/T5009,11-2003中總砷的測定方法。 在無機砷的前處理方法上,國家標準方法GB/T5009,11-2003中采用了6mmol/L鹽酸熱浸提的方法進行提取,

13、浸提液直接進行原子熒光光譜法測定或者比色法測定。該方法可能會產(chǎn)生假陽性結果,原因是鹽酸熱浸能使樣品中某些形態(tài)的有機砷水解產(chǎn)生MMA和DMA,以及本底中所含MMA和DMA均會干擾無機砷的測定。本方法通過對不同提取試劑的提取效果的考察,建立并優(yōu)化了三氟乙酸(TFA)提取的方法,以2.0mol/L的TFA為提取劑在80℃浸提6小時,提取液經(jīng)過高速離心機離心,取上清液通過減壓旋轉蒸發(fā)濃縮。在常溫下向濃縮液加入氧化劑過氧化氫,使AsIII轉化為A

14、sV,經(jīng)陰離子交換色譜柱分離實現(xiàn)AsV與MMA、DMA的分離,收集AsV洗脫液進行原子熒光光譜法測定。以20mmol/L磷酸二氫銨(pH=6.0)為洗脫液,Hamilton PRP X-100陰離子交換色譜柱進行等梯度洗脫,流速為1mL/min,收集保留時間12分鐘至16分鐘之間的色譜柱洗脫液,不經(jīng)消解直接進行原子熒光光譜法測定。結果顯示,本方法在0-80μg/L的范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好線性,相關系數(shù)r=0.9995。定值參考物和實際樣品測定結

15、果回收率在91.7-105.0%,相對標準偏差RSD小于10%。本方法提取效率高,避免了MMA和DMA所帶來的假陽性。能準確測定各種類型食品樣品中的無機砷,靈敏度和準確度均能滿足國家標準GB2762-2005對不同食品樣品的無機砷限量標準的要求。 在有良好分析方法的保證下,對南京市售海產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品進行總砷和無機砷的分析測定。測定結果表明:海產(chǎn)品總砷檢出率較高,且部分產(chǎn)品總砷含量比較高,農(nóng)副產(chǎn)品總砷大部分未檢出,極少數(shù)檢出的樣品

16、含量也處于較低水平;無機砷只在個別海產(chǎn)品和大米有檢出,檢出無機砷的海產(chǎn)品有海苔、紫菜和文蛤。海產(chǎn)品總砷含量高跟海水砷含量水平息息相關,不同海域遭到的砷污染的程度不一樣,造成了不同產(chǎn)地不同類型海產(chǎn)品總砷含量的地區(qū)性差異,由于缺乏原產(chǎn)地信息而無法對我國近海總砷污染程度做出評價;無機砷只有極個別的產(chǎn)品有檢出,說明我國海產(chǎn)品無機砷污染并不嚴重,大米中砷的檢出可能與生長土壤和水質的污染存在相關性。海產(chǎn)品總砷含量較高,但無機砷含量總體來說并不高,所

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