氢化物发生原子吸收法测定海藻类产品中无机砷

氢化物发生原子吸收法测定海藻类产品中无机砷
李俊伟;李施扬;胡友波;于淼
【摘要】本文研究了用氢化物发生-原子吸收法测定海藻类产品中无机砷含量，样品用超声波-5%HCl酸进行提取，采用氢化物发生-原子吸收法进行测定。

本文实验利用添加法测定回收率，其平均回收率为96.7%～101.0%，本方法RSD小于5.7%，最低检出限0.018mg·kg-1。

%This paper studies the method to measure the inorganic arsenic content in marine Alga products by the way of hydride absorption.The sample was extracted by ultrasound-
5%Hydrochloric acid before the experiment.The average recovery rate was 96.7%~101.0%RSD was lower than 5.7%,The lowest detection limit was 0.018mg·kg-1.
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2014(000)008
【总页数】5页(P30-34)
【关键词】海藻;超声波-盐酸;氢化物发生-原子吸收;无机砷
【作者】李俊伟;李施扬;胡友波;于淼
【作者单位】黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江省质量监督检测研究院，黑龙江哈尔滨 150050
【正文语种】中文
【中图分类】O657.31
目前，国内关于检测食品中无机砷的方法并不是很完善，尤其是海藻类产品的检测，《食品中总砷及无机砷的测定》GB/T5009.11-2003中所推荐的氢化物原子荧光
法和银盐法之间测定结果有很大差距，而相对于同一种方法，在实验室内部及不同实验室之间重复性测定结果也不是很好。

利用其推荐方法分析海藻类产品中无机砷时，经常会出现无机砷含量超出限量指标多倍的现象[1]。

多家实验室利用LC-
ICP-MS（液相-电感耦合等离子体质谱仪）、LC-AFS（液相-原子荧光光度计）等研究后指出，GB/T 5009.11-2003中所推荐的氢化物原子荧光法和银盐法检测会
造成海藻类产品中无机砷虚高[2]。

现行国标GB/T23372-2009所采用仪器目前并不能普及至每个实验室。

所以本研究旨在建立一种能够普及大多数实验室、能够完全分离并准确测定海藻类产品中无机砷的方法，来解决目前海藻类产品中无机砷的食品安全评价中存在的困惑问题。

1.1 实验原理
试样经5%HCl-超声波提取后，用甲苯进行提取分离，在酸性介质中，试样提取液中无机砷与硼氢化钾反应生成挥发性砷的氢化物（AsH3）,以Ar为载气。

将氢化
物导入电热石英原子化器中原子化，基态砷原子会吸收特定波长的光，其吸光度与砷含量成正比，根据标准系列进行定量。

1.2 仪器及试剂
CAAM-2001型原子吸收光谱仪（北京翰时制作所）；锑空心阴极灯(河北宁强光
源厂)；WHG-103A型流动注射氢化物发生器（北京翰时制作所）；超声波发生器，KQ-600E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）。

本方法所采用的酸均为优级纯，其它试剂为分析纯，实验用水均为去离子水。

HCl（ρ=1.18g·mL-1）；10%硫脲-10%抗坏血酸混合液（称取10g硫脲，10g
抗坏血酸，于200mL烧杯中，加入100mL去离子水溶解，临用前现配）；
20g·L-1KBH4-5g·L-1KOH混合液（先称取0.5g KOH于塑料瓶中，再称取2g KBH4于其中，加100mL去离子水溶解临用前现配。

）；浓度为0.10mg·L-1砷
标准溶液（准确吸取1000mg·L-1砷国家标准溶液（国家钢铁测中心钢铁研究院）1mL于100mL容量瓶中，用HCl（1+9）定容至刻度，摇匀，从中吸取1.00mL 于100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

）；甲苯。

本实验中所用的玻璃器皿，都必须用10%HNO3溶液浸泡24h以上，临用前用自来水冲洗干净，并用蒸馏水冲洗干净。

1.3 分析步骤
1.3.1 样品的制备把样品切成2mm×2mm大小,然后于105℃烘箱中恒温干燥2h，装入塑料袋中贴上标签备检。

1.3.2 样品中无机砷的提取
1.3.
2.1 提取方案1称取0.5g样品，加入5%HCl溶液20mL,于超声波中在25℃
条件下超声提取30min,离心，上清液用0.45μm过滤，此溶液为A溶液。

1.3.
2.2 提取方案2称取0.5g样品,加入50%HCl溶液20mL，于60℃条件下水浴18h,离心，上清液用0.45μm过滤，此溶液为A溶液。

1.3.
2.3 提取方案3称取0.5g样品,加入50%HCl溶液20mL，于70℃条件下水浴1h,离心，上清液用0.45μm过滤，此溶液为A溶液。

1.4 标准系列配制
分别移取0.10mg·L-1锑标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于6支25mL容量瓶中，向每个容量瓶中分别加入10%硫脲-10%抗坏血酸混合液
5.0mL、浓HCl 5.0mL，摇匀。

室温下放置30min，定容至刻度。

仪器则按以下
条件进行标准系列测定并绘制砷标准曲线。

测定波长：193.7nm；狭缝：0.2；负高压：300V；高性能砷空心阴极灯电流
3mA；辅阴极灯电流1mA；原子化器高度0mm；载气：纯Ar；读数方式：峰高
读数；延迟时间：2s；读数时间15S；载气次级压力0.25 MPa；测定方法：标准曲线法。

1.5 试样的测定
取5mLA液于分液漏斗中,加入10g·L-1硫脲-10g·L-1抗坏血酸0.5mL,20℃以上温度还原30min,加入22mL浓HCl，加入10mL甲苯,振荡萃取,收集有机相,向水相中再加入10mL甲苯,振荡萃取,合并有机相,于分液漏斗中用20mL水反萃取2次,加入5.0mL(1+1)HCl，摇匀。

同时做空白实验。

2.1 提取无机砷的条件
本课题选择了3种提取方案，其中方案2、3分别选取自《食品中总砷及无机砷的测定》GB/T5009. 11-2003中无机砷测定部分第一、二法中的提取条件。

之所以选择此二条件是因为这两种提取方法不仅会将无机砷提取完全，而且会将样品中的砷糖等大分子有机砷转化为低分子的一甲基砷及二甲基砷，同时将溶液中所有一甲基砷、二甲基砷提取入待测溶液中去[3]。

这样做比对的目的是保证方案1可以将样品中无机砷全部提取进入待分离溶液中去。

同时方法1可以保证砷糖等大分子有机砷不会转化为低分子的一甲基砷、二甲基砷，提取、萃取后的溶液可以继续用来进行一甲基砷及二甲基砷的分离与测定，这将是另外的研究。

方案1考察了提取温度、时间及酸度3个因素。

在提取温度方面，本着够用即可的原则，25℃是室内一般可以达到的自然温度，所以本课题选择了25℃。

以超声波1000W功率进行超声，在酸度及提取时间两个因子方面，采用正交法设计了实验方案。

方案设计了0%～10%的HCl酸度，提取时间设计了0～50min，以方案2、方案3及液相-原子荧光光谱法、液相-电感耦合等离子体质谱法测定结果为比对参照，进行了实验。

供试样品选取的为紫菜1号样品。

试验数据见表1、图1。

由表1、图1可以看出，在0～30min内随着时间的增加，提取出无机砷的量均是呈快速增长趋势，但是30min之后，所有酸度的提取增长速率均呈下降趋势。

酸度为0～3%提取至50min，也未将无机砷全部提取出来；酸度为4%提取至
35min将无机砷全部提取出来；酸度为5%提取至30min将无机砷全部提取出来；酸度大于5%提取至30min均将无机砷全部提取出来。

故研究选择酸度为5%、提取30min做为超声波提取测量无机砷的参数。

2.2 分离无机砷的条件
由于在提取的溶液中同时存在无机态砷、一甲基砷、二甲基砷等物质，而一甲基砷、二甲基砷这两种物质可以不同程度地与KBH4或NaBH4在一定酸度条件下生成砷的气态氢化物砷化氢，在进入原子化器时会被加热分解生成砷原子，进而原子化后对砷193.7nm波长光产生吸收，对正常测定的无机砷产生干扰，所以要进行无机砷的萃取，使无机砷从溶液中分离出来，这样就可以准确进行无机砷的测定。

本研究在分离无机砷这一部分改进了孟昭宇等[3]及王春旭等[4]的实验方法,对海藻中的无机砷进行了分离,并利用原子吸收分光光度计进行检测。

为了增加比对的特
征数据，还借鉴了施家威等[5]对三价砷的分离,该文提出当HCl的酸度大于
10.0mol· L-1时,可以实现三价无机砷与五价无机砷的彻底分离。

本研究当取5mL 提取液,加入20mL浓盐酸,提取率可达到99.1%以上,故本文采用5mL的提取液加22mL浓盐酸来调酸度。

之所以要加入22mL浓HCl而不是20mL浓HCl来调酸度是因加入了0.5mL还原剂，多加的2mL浓HCl是来调节0.5mL还原剂用的。

2.3 硫脲-抗坏血酸混合液浓度选择
试样和标液中均加入VC和硫脲后，在室温下反应20min，即可使样品中的五价
砷全部预还原成三价砷。

在室温低于15℃时，至少要反应30～60min。

也可采用将溶液置于70℃水浴中5min即可。

VC和硫脲不但起预还原的作用，还起一个抗干扰及消除干扰的作用。

对本文曲线范围体系中VC-硫脲保持1%（g/v）即可。

2.4 还原剂浓度的选择及配制
当KBH4浓度小于20g·L-1时，荧光强度随KBH4浓度增高而增大，在20～
30g·L-1范围内荧光强度基本不变，大于30g·L-1由于生成H2量太大将氢化物浓度稀释，荧光强度反而减弱。

本研究选择20g·L-1的KBH4、5g·L-1KOH作为还
原剂体系。

配制时先称取KBH，再称取KBH4。

原因是KBH4只有在碱性体系中
才稳定，遇弱酸即快速分解，临用前现配。

当然也可以选用KBH4及NaOH作为还原剂体系，只是在溶液溶解速度方面，KBH4及KOH体系更受欢迎。

2.5 仪器条件的优化
一般情况下，新购仪器延迟时间2s，读数时间15s即可，但因仪器型号不同及管
道改变，二者应根据实际情况进行调整，原则是以标准曲线最高点为参照，将峰全部采入，且峰前时间不超过1s，峰后时间不超过2s。

原子化器高度此时应降低，以砷灯光线从石英管原子化器中穿过为准。

灯电流大小与吸收值无直接关系。

由于原子吸收在测定时，都要将能量调至100%，当灯电流小时，负高压就会调大，这样就会使同样的信号相对来讲放大得大些。

所以，灯电流小，负高压变大，吸光值相对会变大些。

本文选择3mA做为测量用灯电流。

2.6 测定时加入酸的种类及酸度对实验结果的影响
反应酸的种类与浓度对测定结果影响不大，但就空白值而言，H2SO4空白值最高，H3PO4次之，HNO3和高氯酸最底，在测定低含量样品时，应预先检查酸的空白，最好使用优级试剂，以减少空白。

我们选择使用HCl作为反应介质。

在测定过程
中使用HCl而不用其它酸是因为HCl更有利于氢化物发生。

吸光值的大小与溶液
酸度有着密切的关系，本文以HCl为酸介质进行了吸光值与酸度关系实验，得出
以下结论：酸度过低，吸光值明显变弱，酸度增加，吸光值也增加，酸度介于5%到25%之间时，酸度对荧光强度的影响不大，保持在一个相对平稳的水平，酸度
继续增大，吸光值略有增加，酸度过高，吸光值反而下降。

考虑到吸光值能够满足实验的前提条件下，尽可能地减少试剂用量的原则，本文中最终选用反应介质的酸度为10%。

吸光值与酸度关系图见图2。

2.7 共存元素的干扰
在测定砷的过程中，做了大量离子的干扰实验其干扰情况是6倍的锑，30倍的锡，1000倍的镁，1000倍的钾，1000倍的钠，500倍的钙，100倍的铁，100倍的锌，100倍的锰，200倍的铜，100倍的铅，20倍的汞、100倍的一甲基砷、二
甲基砷存在时，对无机砷的测定不干扰。

2.8 方法比对结果的讨论
本研究共用了3种方法进行了无机砷的测定，其中氢化物发生原子吸收法采用了3种提取方法，相当于共用了5种方法进行了同批次无机砷的检测比对，对它们进
行综合处理后，见图3、4。

由图3、4直观可以看出，无论是哪个样品，采用5种方法进行无机砷测定，结果匀一致。

为了从数据上更好地说明各种方法的致性，本试验列了另外一张表格，观察每种样品5种方案测定无机砷结果的最大值与最小值之绝对差值除以5种方案
结果的算术平均值，再乘以100%。

以不超过10%为合格，视为结果相符性满足
研究要求。

见表2。

由表2可以看出，方法相符性满足试验要求。

故本法在方法上是可行的，在结果
上是准确的。

2.9 优化后方法回收率实验
称取0.5g 5号紫菜，添加一定量的无机砷标准溶液、一甲基砷、二甲基砷标准物质，按样品处理方法操作，以测定波长193.7nm、狭缝1.0nm、负高压196V、
砷空心阴极灯电流3mA、原子化器高度0mm、峰高读数、延迟2s、读数时间
15s测得方法的回收率，见表3。

表3可见，方法的回收率在96.7%～101.0%之间，准确度令人满意。

同时也证明，样品中即使存在一甲基砷、二甲基砷，由于本法加了一个萃取过程，使得待测物提前从基体中分离出来，不会受到基体干扰物质的干扰。

2.10 优化后方法精密度实验
以5份紫菜和5份海带为供试样品，采用优化后方法测定方法的精密度，测定结
果见表4。

2.11 线性范围及检出限
在最佳仪器条件下测定0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg·L-1的砷标准系列，相
关系数为0.9999，回归方程：y=0.0507χ+0.0002；在选择的最佳测试条件下，
连续11次对空白溶液测定砷的含量，其3倍标准偏差除以曲线斜率所对应的浓度值，即无机砷的仪器检出限为0.09μg·L-1,取0.5g样品，按优化后的方法处理后，在选择的测定条件下方法检出限为0.018mg·kg-1。

采用超声波提取-甲苯萃取-氢化物发生-原子吸收法测定海藻类产品中无机砷含量，方法精密度高，回收率好，干扰小、方法简便，最低检出线为0.018mg·kg-1可
作为此类样品的测定方法。

【相关文献】
［1］吴成业，曹爱英，陈财珍，等.海藻中无机砷两种检测方法适用性的探讨［J］.大连水产学院
学报，2009，24（2）:146-150.
［2］闫军，高峰，张锐，等.应用HPLC-HGAFS联用技术测定海产品中无机砷的研究［J］.化学
工程师，2007（2）：14-17.。