食品中砷、汞的测定方法及生物可给性的研究进展

食品中砷、汞的测定方法及生物可给性的研究进展

作者：陈吉洪

来源：《中国食品》2018年第16期

摘要：食物中的砷和汞含量是评价食品安全的重要指标，其生物可给性更是评价暴露人口的重要依据。本文综述了食品中总砷、总汞和不同形态砷和汞的测定方法，论述了食品在加工过程中砷和汞的变化及其生物可给性。

关键词：砷;汞;测定;生物可给性;研究进展

一、砷和汞的综述

砷（As）和汞（Hg）都是具有很大毒性的元素，在自然界中普遍存在，摄入过量的砷、汞或长期暴露在微量砷、汞的环境下会对地球生物（植物、动物和人体等）产生严重的毒害作用。砷或汞主要由污染的水体、食物和空气等经食物链进入人体后，随血液流动分布于全身各组织器官，累积到一定程度后就会引发多器官组织和功能的异常变化，导致急性或慢性中毒。从它们的暴露途径来看，食物是人体砷和汞暴露的最主要途径之一。

随着人们对重金属危害的认识不断深入，砷和汞在体内的积累对人体造成的潜在健康风险逐渐引起重视，国内外对其的生物毒性及其对人体健康风险的研究日益增多。

砷分为有机砷和无机砷两类，在不同食品中以多种形态存在。无机砷包括亚砷酸盐

（ arsenite，As）Ⅲ和砷酸盐（arsenate，As） V;有机砷包括一甲基砷酸（monomethyl arsenic acid，MMA）、二甲基砷酸（dimethyl arsenic acid，DMA）、砷甜菜碱（arsenobetaine，AsB）、砷胆碱（arsenocholine，AsC）和砷糖（Arsenosugar）等。研究表明，不同形态的砷表现出的毒性效应和生物有效性存在较大差异，国际癌症研究中心已确认无机砷及其化合物为I级致癌物质;MMA和DMA也被归为潜在的致癌物质，而砷糖、砷甜菜碱和砷胆碱几乎没有毒性，其中AsⅢ、AsV、MMA和DMA是威胁人类健康最重要的4种砷形态。

自然界中的汞形态主要有甲基汞、乙基汞、苯基汞和无机汞，不同形态的汞具有不同的物理化学性质和生物活性，其中甲基汞的毒性最大，并且具有极强的生物亲和力，易于穿透生物膜且通过食物链聚集;而无机汞易于在生物体内富集并转化为甲基汞。另外，食品中的砷和汞与食物成分相结合，呈现多种形态，其生物可吸收性、有效性和毒性也有很大的差别。

二、食品中砷、汞的测定方法研究进展

目前，原子吸收光谱仪已经大量使用，通过原子吸收法测定金属元素的方法已非常成熟，而用其测定食品中的砷和汞也已有大量报道。

1.食品中砷的测定方法研究进展。在自然界中，砷以多种形态存在，为研究砷的暴露风险，国内外学者建立了多种测定不同食品中砷的方法。

曹峰建立了一种测定虾酱中无机砷的微波辅助萃取一原子荧光光谱法，虾酱中的无机砷经微波萃取后，采用原子荧光光谱法测定。结果表明，该方法灵敏度高、简便快捷，可准确测定虾酱中无机砷的含量。

王亚等采用电热消解结合ICP - AES和高效液相色谱一氢化物发生一原子荧光光谱法（HPLC - （UV）HG - AFS）分别测定了4种中国紫菜样品的总砷含量，并且分析了紫菜中5种砷的形态。结果表明紫菜中总砷含量为14.Omg/kg - 42.lmg/kg，DMA

（0.196mg/kg0.668mg/kg），未检测出As （III）、As （V）、MMA和AsB，提示紫菜砷的形态主要是砷糖。

柳晓娟采用微波消解氢化物原子荧光光谱法（HG - AFS）和高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术（ HPLC - ICP - MS）研究了中草药样品中砷的含量及其赋存的化学形态，分析了砷含量特征及砷形态分布规律。

潘浩优化了热提取、超声波提取和微波辅助提取大米中无机砷的条件，并分别优化了高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱仪（ HPLC - HGAFS）和高效液相色谱电感耦合等离子体质谱（ HPLC -ICP - MS）测定无机砷的条件，并利用建立的方法对全国范围内的大米样品进行监测，评估了我国市场上大米中无机砷污染现状。方法的检出限（3s/k）为0.064μg/L，得方法的回收率在89.0%102.5%，测定值的相对标准偏差（n=6）为1.7%。

武铄采用液相色谱氢化物发生原子荧光法对水、啤酒、沉积物和水产品进行了砷形态的研究。优化了Hamilton PRP - Xl00阴离子柱对水基样品的处理条件，成功分离了水样产品（太湖水以及啤酒）中包括As（Ⅲ）、二甲基砷酸钠、一甲基砷酸二钠和As （V）4种砷的化合物，通过检测，4种砷的形态在10 μg/L - 200μg/L时线性良好，加标回收率范围为91.4% - 104%。比较了不同提取液和微波处理条件的提取效果，并分析了湖底沉积物中砷的形态。结果表明，4种砷的形态在10μg/L - 160μg/L时线性良好，检测限为0.6μg/L - 2.3μg/L，RSD范圍在1.62% - 2.19%。样品沉积物中总砷含量在8.37μg/L13.1μg/L，且以As（V）为主要存在形态。采用加速溶剂萃取仪提取水产品中五种砷形态，通过不同提取液的比较以及提取条件的优化，结果显示，以50%的甲醇水溶液作为提取剂，选定的萃取条件为1500 Psi，60℃，静态提取Smin。以20mmol/L碳酸氢铵和1 0mmol/L硫酸钾溶液pH 9.00作为流动相，2% K2S203作为消解液在线消解砷有机化合物。提取率达83.4%93.5%，回收率达88.0% - 98.8%。水产品中总砷的含量在0.152μg/g - 6.13μg/g，最终测得砷甜菜碱是水产品中主要的存在形态。

李普提出了芯片整体柱电色谱与电感耦合等离子体质谱联用，并对砷的形态进行了分析。以缓冲液为5m M硼砂（pH 9.2）+20% （v/v）乙腈，分离电压为2kV，电动进样为5s分离了两种汞的形态;以缓冲液为5m M硼酸盐缓冲液（pH 9.2） +20% （v/v）乙腈，分离电压为2.5 kV，电动进样时间为5.0 s时对四种常见的砷形态进行了分离。

总之，研究人員已经建立了许多砷的测定方法，分光光度法是一种传统、简单的检测方法，但分析结果的重现性较差。而原子荧光光度法、原子吸收光谱法和ICP - AES受到的干扰因素比较少，结果准确度较佳，但由于仪器昂贵，现阶段无法在所有企业普及使用，只在特定的检测机构中使用。另外，前处理方式也会影响测定的结果，从已报道的文献来看，基本上有3种无机砷提取方法，其中微波消解处理，不仅能缩短实验时间，而且实验数据较为准确可靠;超声提取也优于国标推荐的水浴提取方法。在没有微波和超声条件下可以将总砷处理后的样品使用活性炭吸附样液中的有机砷后进行测定。还有，如需要进一步分析不同形态下砷的含量，采用有机溶剂的萃取也是一种较佳的方法。

2.食品中汞的测定方法研究进展。由于不同形态汞化合物的毒性有差异，用灵敏度较高的分析测定方法非常必要。目前汞形态测定方法很多，较早使用的有气相色谱电子捕获检测器（GC - ECD）或气相色谱发射检测，但此法前处理较为繁琐，且结果的干扰因素多。现阶段，各种联用技术，如高效液相色谱与原子吸收（AAS）、原子荧光（AFS）、电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）被广泛应用于汞形态分析，并且具有前处理简单、适用性强的优点。

肖亚兵等建立微波辅助萃取液相色谱原子荧光（MAE - LC -AFS）测定鱼肉中甲基汞和乙基汞的分析方法。优化了微波辅助萃取的提取剂、萃取温度已经液相色谱的流动相，结果表明，所建立的方法在0μg/L - 50μg/L范围内甲基汞和乙基汞的线性关系良好，线性相关系数大于0.999，甲基汞和乙基汞检出限（S/N=3）分别为0.07μg/L、0.13μg/L。样品在0.25mg/kg、0.5mg/kg、l.Omg/kg3个加标水平下的平均回收率分别为，甲基汞80.3% - 91.4%、乙基汞72.2% - 83.3%，相对标准偏差（RSD）分别为2-4% - 5.8%、2.3% - 5.5%。

朱晨华等建立了以HCl-L半胱氨酸为提取剂，应用微波体系对样品进行提取，利用高效液相色谱原子荧光联用分析水产品和乳制品中不同形态汞的方法。结果表明，采用该方法测定标准物质和鱼肉中总汞和甲基汞的含量，结果均在标准值范围内。

王媛等建立微波辅助液相色谱原子荧光光谱联用技术分析水产品中的无机汞、甲基汞、乙基汞、二苯基汞的方法。结果表明样品经复合提取液（6mol/L HC1、0.10mol/L NaCl和0.2% L-cysteine 5mL）微波萃取后，采用HPLC-AFS分析，在浓度为0.5μg/L - 100μg/L时，线性关系良好，检出限分别为2.08μg/kg、1_41μg/kg、1.36μg/kg。其日内精密度为3.65%，日间精密度为5.14%，是一种法操作简便、快速、灵敏、准确的分析方法，可满足鲜活水产中无机汞、甲基汞、乙基汞的测定，但不适用样品中二苯基汞的提取检测。

王林裴等建立了微波消解HPLC-ICP-MS测定水产品中甲基汞、乙基汞及无机汞的分析方法。结果显示，采用Smol/L HC1在85℃下微波消解15min处理后，以10mmol/L乙酸铵