改进HPLC-ICP-MS法测定食品中的无机砷.pdf

122 食品安全导刊 2023年9月（上）分析检测改进 HPLC-ICP-MS 法测定食品中的无机砷刘立秋（中国检验认证集团上海有限公司，上海 201201）摘 要：通过优化实验条件，改进了 GB 5009.112014 中高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱测定食品中的无机砷的方法，并进行了方法学验证。结果表明，采用改进的方法可实现砷甜菜碱、二甲基砷、一甲基砷、五价无机砷、三价无机砷色谱峰分离，流动相组成简单且不含钠盐，对色谱柱损害小，方法灵敏度高，回收率和精密度好。关键词：方法改进；高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱；无机砷Determination of Inorganic Arsenic in Food by Improved HPLC-ICP-MS MethodLIU Liqiu(China Inspection and Certification Group Shanghai Co.,Ltd.,Shanghai 201201,China)Abstract:By optimizing the experimental conditions,the method of measuring inorganic arsenic in food by high-performance liquid chromatography-inductively coupled plasma in GB 5009.112014 was improved,and the method was verified.The results show that the improved method can achieve the peak separation of arsenic betaine,dimethyl arsenic,monomethyl arsenic,pentavalent inorganic arsenic,and trivalent inorganic arsenic,simple mobile phase composition and no sodium salt,little damage to the chromatographic column,high sensitivity,and good recovery and precision.Keywords:method improvement;high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry;inorganic arsenic砷存在多种形态，其毒性与存在形态密切相关，不同形态的砷对人体作用差别很大1。食品中砷的常见形态为砷甜菜碱（Arsenic Betaine，AsB）、二甲基砷（Dimethyl Arsenic，DMA）、一甲基砷（Monomethyl Arsenic，MMA）、五价无机砷（As）、三价无机砷（As）。无机砷的毒性大于有机砷，而无机砷中As的毒性又远远大于 As 2-3，甲基化的砷毒性较小，而 AsB 被认为是无毒的，其毒性从大到小依次为 As As MMA DMA AsB4。不同种类的食品中砷形态组成差别较大，总砷含量较大的食品可能无机砷的含量很小，因此进行砷的形态分析比单纯用砷的总量评价食品安全性更具科学性。目前，高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，HPLC-ICP-MS）是 食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定（GB 5009.112014）5规定的测定食品中无机砷的方法，但在实际工作中参照国标规定的方法条件测定食品中的无机砷具有一定局限性，无法完全分离DMA 和 As的色谱峰，会出现无机砷检测值偏高或假阳性结果。本研究通过改变流动相组成及洗脱程序优化了 HPLC-ICP-MS 方法，能使 DMA 和 As色谱峰完全分离开，不同种形态砷的色谱峰分离度得到了提高。为进一步验证该改进方法测定食品中无机砷的可靠性，采用无机砷空白米粉作为样品基质，对其无机砷的检出限进行测定，并进行精密度和回收率分析。1 材料与方法1.1 仪器与试剂Agilent 1260 液相色谱-Agilent 7700X 电感耦合等离子体质谱联用仪（安捷伦科技有限公司）；CEM MARS 2 微波消解仪（美国 CEM 公司）；飞鸽 GL-20G-II 高速冷冻离心机（上海安亭科学仪器厂）。砷甜菜碱、二甲基砷、一甲基砷标准溶液（中国计量科学研究院）；As、As标准溶液（o2si 公Sep.2023 CHINA FOOD SAFETY 123分析检测司）；氩、氦，均为 99.999%；超纯水（电阻率达到 18.25 Mcm）；无水乙酸钠、磷酸二氢钠、硝酸钾、乙二胺四乙酸二钠、碳酸铵、氨水、乙酸和无水乙醇，均为优级纯；仪器调谐液：浓度各为1 gL-1的Li、Y、Ce、Tl、Co 混合溶液。1.2 方法1.2.1 样品处理称取已制备好的米粉 1.0 g（准确至 0.001 g），置 50 mL 聚丙烯离心管中，加入 20 mL 0.15 molL-1 HNO3溶液，放置过夜。置90 恒温箱中热浸提2.5 h，每 0.5 h 振摇 1 min。提取完毕，取出冷却至室温，8 000 rmin-1离心 15 min，取上层清液，经 0.45 m有机滤膜后进样测定，同时做空白试验。1.2.2 仪器工作条件（1）液相色谱工作条件。GB 5009.112014 标准提供的液相色谱工作条件。流动相C为10 mmolL-1 无 水 乙 酸 钠+3 mmolL-1硝 酸 钾+10 mmolL-1磷酸二氢钠+0.2 mmolL-1乙二胺四乙酸二钠缓冲液+%乙醇，用氨水调节 pH 10.0；色谱柱为HAMILTON PRP-X100 10 m COL 250 mm4.1 mm；流动相流速为 1.0 mLmin-1，进样体积为 20 L，洗脱方式为等度洗脱。本研究改进后的液相色谱工作条件。流动相 A 为 0.1 moLL-1碳酸铵+2%甲醇，用氨水或乙酸调pH值，使pH=8.89.0；流动相B为2%甲醇水溶液；色谱柱为 HAMILTON PRP-X100 10 m COL 250 mm4.1 mm（与改进前的实验使用同一根色谱柱）；流动相流速为 1.0 mLmin-1，进样体积为 20 L，洗脱方式为梯度洗脱，梯度洗脱程序见表 1。表 1 流动相梯度洗脱程序时间/min流动相 A/%流动相 B/%020802208061000101000122080142080（2）ICP-MS 工作条件。射频功率为 1 500 W，等 离 子 体 气 流 量 为 15 Lmin-1，雾 化 器 流 量 为 1.00 Lmin-1，氦气流量为（碰撞池）4.5 mLmin-1，雾化室温度为 2。2 结果与分析2.1 实验条件改进结果图 1 为使用 GB 5009.112014 标准的流动相和洗脱程序形成的色谱图，图 2 为使用改进后的流动相和洗脱程序形成的色谱图，两色谱图的进样溶液（AsB、DMA、MMA、As和 As）浓度均为 50 gL-1。从图 1、图 2 可以看出，使用 GB 5009.11 2014 标准的流动相和洗脱程序形成的色谱图中，DMA 和 As色谱峰重叠在一起，而使用改进后的流动相和洗脱程序形成的色谱图分离度很好，能把DMA 和 As色谱峰完全分离开。图 1 GB5009.112014 标准方法的色谱图图 2 改进方法的色谱图124 食品安全导刊 2023年9月（上）分析检测通常，色谱柱使用时间越长，柱效会越差，不同批次的同一类色谱柱，柱效也不一样，当色谱柱柱效不能满足实验的分离度时，可以通过改变洗脱程序中流动相的比例来调整和优化。流动相中碳酸铵的浓度越高，各组分的保留时间越短，因此可以通过调节流动相中碳酸铵的比例来调节各组分的保留时间和分离度。实验过程中分离度不好时，适当增加流动相 B 的比例，可以提高各色谱峰的分离度，以满足检测要求。2.2 方法的线性考察取适量的 As和 As标准溶液，用超纯水制备成浓度为 2.5 gL-1、5.0 gL-1、10.0 gL-1、50.0 gL-1 和 100.0 gL-1的 系 列 标 准 溶 液，使 用 改 进 后 的HPLC-ICP-MS方法检测，得到标准曲线回归线方程。As：y=8 029.912 821x，相关系数 R=0.999 3；As：y=12 993.529 5x+6 024，相关系数R=0.999 3。由此可知，在 2.5 100.0 gL-1，该方法的线性相关性很好。2.3 方法检出限的测定称量空白米粉 7 份，每份 1.0 g，在 7 份空白米粉中各加入 10 L 1 000 gL-1的 As和 As混合标准溶，按 1.3.1 进行处理，采用流动相改进的 HPLC-ICP-MS 方法测定。根据 3 倍信噪比确定检出限，检出限=3X/（S/N），其中 X=101 000/1.0=0.01 mgkg-1，米粉 As检出限为 0.002 8 mgkg-1，米粉 As检出限为 0.003 2 mgkg-1，而 GB 5009.112014 标准中米粉的检出限为 0.01 mgkg-1，可见流动相改进后的方法检出限更低。As、As检出限测定结果见表 2。表 2 检出限测定结果待测物 信噪比（S/N）检出限/（mgkg-1）平均值/（mgkg-1）As12.2970.002 440.002 89.8490.003 0510.5620.002 8411.6290.002 5810.9310.002 749.9220.003 0211.5680.002 59As10.5640.002 840.003 28.2360.003 648.9320.003 3610.6650.002 819.6920.003 108.9310.003 369.8260.003 052.4 方法精密度与回收率的测定称量空白米粉 22 份，每份 1.0 g，1 份空白米粉不加标，其余 21 份空白米粉分 3 组 7 平行分别加入 1 000 gL-1的标准混合溶液 50 L、100 L、500 L，按 1.3.1 进行处理，采用改进的 HPLC-ICP-MS 法测定精密度与回收率，结果见表 3。方法回收率为92.4%95.4%，精密度（RSD）为1.41%2.70%，符合相关标准要求。表 3 精密度与回收率测定结果（n=7）待测物本底值/（mgkg-1）加标水平/（mgkg-1）检出值/（mgkg-1）回收率/%RSD/%As未检出0.050.046 292.42.070.010.093 593.51.410.500.475 095.01.82As未检出0.050.046 392.62.700.010.095 495.42.450.500.468 093.61.843 结论砷的毒性与其形态密切相关，无机砷有剧毒，有机砷则几乎无毒，砷的形态分析对于食品安全的研究具有重大意义。按照 GB 5009.112014 规定的流动相及洗脱程序测定食品中的无机砷，会出现 DMA和 As色谱峰重叠，致使无法准确测定食品中无机砷的含量，因此本研究对该方法的流动相和洗脱方式进行了改进。使用改进后的 HPLC-ICP-MS 法测定食品中的无机砷，各峰分离度高，能把 DMA 和As完全分离开来，提高了无机砷检测的准确性。相对于国标方法，改进后的流动相组成简单且不含钠盐，对色谱柱损害小，灵敏度更高。本研究采用米粉作为样品基质，对该方法的线性、检出限、精密度和回收率进行了考察，结果显示，在无机砷浓度为 2.5 100.0 gL-1时，该方法的线性相关性很好，检出限比改进前低很多，精密度和回收率良好。参考文献1 苏维华,卢先勇,林磊,等.如何有效控制水产品中无机砷的检测方法 J.中国检验检测,2019,27(2):27-28.2 白研,叶子明,林泽庆,等.海藻中总砷及无机砷含量的测定 J.食品科学,2009,30(24):344-346.3 董晓丽,王步军.江西省稻米中总砷和无机砷含量的测定与分析 J.食品科学技术学报,2019,37(6):124-128.4 王松,LI K,崔鹤,等.南极磷虾油中总砷含量及砷形态分析 J.分析化学,2016,44(5):767-772.5 国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定:GB 5009.112014S.北京:中国标准出版社,2014.