对鸡肉粉中总砷含量检测方案(金属多元素仪)

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检验检疫学刊 JOURNAL OF INSPECTION AND QUARANTINE2017年第1期 Vol.27 No.1 JOURNAL OF INSPECTION AND QUARANTINE 检验检疫学刊Vol.27 No.1 2017年第1期 总砷测定的4种前处理方法比较 吕青骏 蒋淼 滕爽 钱行 范巧君王玮 (1.南京农业大学农业部肉及肉制品质量监督检验测试中心(南京) 江苏南京 210095) 摘要 通过研究4种不同前处理方法，即干灰化法、湿法消解、微波消解、高压消解法对鸡肉粉标准品进行消解，运用原子荧光光度计测定样品中总砷的含量，比较4种前处理方法的相对适用性，并比较结果的准确度、精密度、试剂消耗量和时间消耗量。分析表明干灰化法、湿法消解、微波消解、高压消解测定结果均处于鸡肉粉标准样品(0.109±0.013) mg/kg 的范围内，相对标准偏差分别为2.38%、6.53%、1.43%和3.87%，其中湿法消耗酸量最大、用时最长，微波消解用时最短。每种方法各有其适用范围，根据实验室的仪器设备配置条件和样品量，测肉品可优先选择消高压消解或微波消解。 关键词 总砷；肉；干灰化法；湿法消解；微波消解；高压消解 中图分类号 TS207.3 The Comparison of Four Kinds of Pretreatment Methods on the Determination of Total Arsenic LV Qingqin'， JIANG Miao， TENG Shuang'， QIAN Hang'， FAN Qiaojun'， WANG Wei* (1.Supervision， Inspection and Testing Center for Quality of Meat-Products， Ministry of Agriculture，Nanjing Agricultural University， Nanjing， Jiangsu， 210095) Abstract：Four kinds of different digestion methods were applied on the determination of total arsenic inchicken standard reference material in this study. The four kinds of digestion methods are dry digestion，wet.digestion，microwave digestion and high-pressure digestion.Total arsenic in thesamplewasdetermined by atomic fluorescence spectrometry to find out the relative applicability of these differentpretreatment methodsS.These four different digestion methodswere compared in the aspects of theaccuracy of the results，precision，reagent consumption and time consumption. The results of dry digestion，wet digestion，microwave digestion，high-pressure digestion all fell between 0.109±0.013 mg/kg. The RSDwere 2.38%，6.53%，1.43%，and 2.38%，respectively. Wet digestion needed the largest quantity of acid andwas time consuming，time consumption of microwave digestion is the shortest. IEach of them had itsrelative applicability. According to the configuration of the laboratory and the number of samples，gavepriority to choose microwave digestion or high pressure digestion to detect the meat. Key Words： Total Arsenic；Meat；Dry Digestion；Wet Digestion；Microwave Digestion；High-pressure Digestion 前言 砷作为一种有毒有害元素，普遍存在于自然界中。近年来，随着环境的严重污染，含砷农药的使用，动物生长过程摄入含砷饲料以及食物在加工、运输过程中的污染，使得总砷含量的检测已经成为食品安全重点监测的项目之一。目前，现行GB/T5009.11-2003《食品中总砷及无机砷的测定》规定总砷的测定方法主要有氢化物原子荧光光谱法、银盐法、硼氢化物还原比色法、砷斑法。其中原子荧光 法由于其灵敏度高、投入成本低且容易操作，在我国已被广泛运用。当前，针对元素类物质的检测，通常采用的前处理方法包括湿法消解、干灰化法、微波消解法和高压消解法，由于考虑到所有种类食品的普遍适用性，GB/T5009.11-2003中只有前两种前处理方法。肉及肉制品中，由于其砷存在形态简单，除可使用湿法消解、干灰化法外，还可使用微波消解法和高压消解法。本文选用国家标准物质中心鸡肉粉质控样作为检测样品，使用4种前处理方法测定总砷 ( 第一 作者 E-mail： f2014021@njau.edu.cn； * 通讯作者E-mai l ： wang w ei821220@njau.edu.cn ) ( 项目基金：国 家 自然科学基金项目 (31501395)；江苏省自然科学基金项目(BK20140722) ) 含量，分析比较各自的准确度、精密度、试剂及时间消耗量，并作初步探讨，以便筛选出最适宜的前处理方法。 2材料与方法 2.1 材料 2.1.1 样品来源 鸡肉粉(GBW10018，GSB-9)：中国地质科学研究院地球物理地球化学勘查研究所。 2.1.2 主要仪器与设备 AFS-9700 双道原子荧光光度计：北京海光仪器公司；Multiwave PRO微波消解仪：奥地利 AntonPaar 公司；L9/11/B180马弗炉：德国 Nabertherm 公司；C-MAG HP10 电热板：德国IKA公司；高压消解罐：南京瑞尼克公司；Ecocell LSIS-B2V/ ECIII 电热恒温鼓风干燥箱：德国MMM 公司；Advance EDI& pro VF纯水仪：德国 Sartorius 公司；玻璃仪器：所有玻璃器皿都经过30%硝酸(v/v)浸泡24h 以上。 2.1.3 试剂 硝酸镁(99.99%)、硼氢化钾(98%)：均购于上海阿拉丁公司；氧化镁(干物质纯95%)：购于上海安谱公司；硝酸(优级纯)、硫酸(优级纯)、盐酸(优级纯)：均购于南京化学试剂股份有限公司；高氯酸(优级纯)、硫脲(分析纯)、抗坏血酸(分析纯)、30%过氧化氢(分析纯)：均购于国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠(优级纯)：购于西陇化工股份有限公司；砷标准溶液(1000 mg/L)：购于美国 Organic StandardsSolutions International，LLC；实验用水：18.2MQ.cm去离子水。 2.2 方法 2.2.1 试剂 (1)氢氧化钠溶液(5g/L)。 (2)硼氢化钾溶液(20 g/L)：称取10g硼氢化钾溶于(5g/L)氢氧化钠溶液中，并定容至 500 mL。 (3)硫脲-抗坏血酸混合液：称取10g硫脲、10g抗坏血酸溶解于100 mL 去离子水中。 (4)50%盐酸(v/v)。 (5)5%盐酸(v/v) (6)砷工作溶液：使用5%盐酸梯度稀释砷标准溶液至标准工作浓度 10 pg/L。 2.2.2 测量方法 2.2.2.1 原理.2 试样经湿法或干灰化后，使各种形态砷化合物转化为离子态砷，加入硫脲-抗坏血酸混合液使五价砷预还原成三价砷，再加入硼氢化钾生成砷化氢，由氩气载入石英原子化器中分解为原子态砷，在特 制砷空心阴极灯的发射光激发下产生原子荧光，其荧光强度与被测液中的砷浓度成正比，与标准系列比较进行定量分析。 2.2.2.2 测量条件 采用 AFS-9700 型双道原子荧光光度计进行测量，其测量条件为：负高压280V，灯电流60mA，原子化器高度 8.0 mm，读数时间16s，延迟时间4s，载气流量400 mL/min，屏蔽气流量900 mL/min。采用仪器自动稀释功能，分别测定0.0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和10.0 pg/L 7个点的荧光值，建立荧光强度与浓度相关性的标准曲线。 2.2.3 样品前处理 2.2.3.1 干灰化法" 称取约 0.6000 g 样品于 100 mL 埚中，同时做2份试剂空白。向埚中分别加入10 mL 150 g/L硝酸镁溶液，混匀，低热蒸干；再准确称取1g氧化镁仔细覆盖在样品上，于加热板上炭化至无烟，移入马弗炉中，550℃高温灰化；取出放冷，小心加入10 mL50%盐酸(v/v)以中和氧化镁并溶解灰分，用去离子水多次润洗先埚并移入25 mL比色管中，向其中加入5 mL 硫脲-抗坏血酸混合液以及2mL 50%盐酸(v/v)，再用去离子水定容至25 mL，混匀，室温还原30 min 后备用。 2.2.3.2 湿法消解" 称约0.3000 g样品于 100 mL 的烧杯中，同时做两份试剂空白。向烧杯中分别加硝酸15mL、硫酸1 mL，摇匀后在瓶口上盖上表面皿，静置过夜；次日于电热板上加热消解，注意观察溶液颜色变化，注意避免炭化，颜色若加深，冷却后补加入硝酸10 mL.如此反复2-3次，直至消解液较清；冷却后，补加硝酸10mL、高氯酸2mL，继续加热，持续蒸发至白烟散尽，液体变为无色，剩余 1-2 mL；冷却，加去离子水20mL，再蒸发至冒白烟；冷却后，用去离子水将消解样品转移到25 mL 比色管中，并多次润洗，再向其中加入5 mL 硫脲-抗坏血酸混合液，用去离子水定容至 25mL，混匀，室温还原30 min 后备用。 2.2.3.3 微波消解 取约0.3000g样品于微波消解仪内管中，同时做两份试剂空白。向内管中分别加入7mL硝酸，静置过夜进行冷预消解后，再加入2mL过氧化氢，于微波消解仪中消解完全；冷却后取出，于赶酸板上赶酸至1mL左右，用去离子水将消解样品移入10 mL比色管中，并多次润洗，加入2mL硫脲-抗坏血酸混合液，用去离子水定容至 10 mL，混匀，还原30 min后备用。微波消解仪设置的消解程序见表1. 表 微波消解程序 步骤 程序 功率(w) 温度(℃) 时间(m：s) 功率升高速度 800 10：00 2 保持功率 800 5：00 3 功率升高速度 1400 10：00 4 保持功率 1 400 35：00 5 冷却 70 2.2.3.4 高压消解 取约0.3000g样品于高压消解罐内杯中，同时做两份试剂空白。向内杯中分别加入7mL硝酸静置过夜进行冷预消解后，再加入2mL过氧化氢；拧紧外罐后，置于干燥箱中加热：当温度升至100℃时保温1h，再升至140℃保温3h；消解结束冷却后，打开内杯，置于赶酸板上赶酸至2mL左右，用去离子水将消解样品移入25 mL 比色管中，并多次润洗，加入5mL硫脲-抗坏血酸混合液，用去离子水定容至25mL，混匀，还原30 min 后备用。 了2结果与分析 3.1 前处理方法对测定结果准确度的影响 4种消解方法的结果见表2。表2显示，4种消解方法的结果均处在鸡肉粉标准物质砷含量0.109±0.013 mg/kg 范围内。其中，湿法消解结果接近于质控样含量中位数，，干灰化法消解结果高于质控样含量中位数，微波消解和高压消解结果低于质控样含量中位数。 表2 4种消解方法结果准确度的比较 方法 均值(mg/kg) 标准值 (mg/kg) 干灰化法 0.1207 0.109±0.013 湿法消解 0.1077 微波消解 0.0982 高压消解 0.1008 3.2 前处理方法对测定结果精密度的影响 4种消解方法结果的精密度见表3。表3显示，湿法消解的 RSD 最大，微波消解的 RSD 最小，干灰化法和高压消解法 RSD 值介于两者之间。结果表明，微波消解平行样品之间更加容易控制，结果稳定；湿法消解平行样品之间不够稳定，较难控制。 表34种消解方法结果的精密度比较 方法 测定值(mg/kg) RSD (%) 1 2 3 4 5 6 均值 干灰化法 0.1159 0.1236 0.1229 0.1224 0.1199 0.1195 0.1207 2.38 湿法消解 0.1038 0.1072 0.1193 0.1120 0.1041 0.0996 0.1077 6.53 微波消解 0.0998 0.0965 0.0964 0.0986 0.0984 0.0992 0.0982 1.43 高压消解 0.1086 0.0980 0.0997 0.0997 0.0996 0.0989 0.1008 3.87 3.3 前处理方法对试剂及时间消耗量的影响 4种前处理方法测定样品总砷含量试剂消耗及时间消耗见表4。由表4可知，湿法消解消耗酸量、酸的种类均最多，消解时间最长(48h)；微波消解和高压消解消耗酸量和酸的种类相同，微波消解前处理时间最短，只需5h；干灰化法消耗酸量最少，且只需盐酸，其消耗时间介于湿法和高压消解之间。 表4 4种前处理方法测定样品总砷含量试剂消耗及时间消耗比较 1方法 消解体系 酸的种类及用量 消解及赶酸时间 (mL) (h) 干灰化法 硝酸镁-氧化镁 盐酸：98 8 湿法消解 硝酸-硫酸-高 硝酸：360 48 氯酸 硫酸：8 高氯酸：16 盐酸：50 微波消解 硝酸-过氧化氢 硝酸：56 5 过氧化氢：16 盐酸：50 高压消解 硝酸-过氧化氢 硝酸：56 过氧化氢：16 8 盐酸：50 4 讨论 GB/T5009.11-2003中总砷的测定第-法是氢化物-原子荧光法，该方法由于其突出的优点，是目前国内检测食品中总砷含量使用最广泛的方法。GB/T5009.11-2003中规定的样品前处理方法是湿法消解和干灰化法，这两种方法都是开放式消解，适用于各类食品中总砷含量的测定，尤其是针对有机砷含量高的水产品类的检测，准确度和精密度均能达到理想要求3.4。但湿法消解存在诸多弊端，例如，前处理消耗时间长、效率低；酸量消耗特别大，产生大量酸雾，污染实验室环境，威胁实验员健康；消化过程中加入高氯酸，增加爆炸的发生几率；实验过程还需专人看护，观察溶液的颜色，防止碳化；各样品间的消化进度较难控制，平行样之间精密度较差。 干灰化法消解温度可达550℃，能破坏有机砷的稳定结构，所以得到的结果明显偏高。空白值对实验结果往往产生决定性影响，干灰化法的试剂空白容易受到环境的影响，尤其是加入的硝酸镁和氧化镁的纯度，对结果有较大的影响。因此，实验操作步骤需谨慎，试剂纯度也需达到要求。该方法的优 势为操作过程简单、用酸量少且种类单一，只需使用盐酸，适合挥发温度高或者油脂含量高的样品，以免高温造成待测元素的损失。 高压消解法是一种密闭式增压消解，加热方式是烘箱由外向内传热。据报道，用高压消解法检测乳及乳制品中的砷含量及其他金属元素，各元素平行样品间的的密度、加标回收率均符合测定要求15-61。该法消解体系需要酸量较少、种类单一，对环境和检测人员健康损害小；仪器耗材成本较低，无需购置昂贵的仪器设备，只需使用高温烘箱和高压罐，且耐用；消解快速、完全，准确度和精密均较好，可在样品处理量较大的基层检测机构广泛使用。该方法也存在一些弊端，例如，消解温度一般不超过200℃，无法检测砷存在形式复杂的样品；高压消解罐存在一定的危险性，操作不当可能会引起爆炸；罐体较重，实验时需消耗大量的人力等。 微波消解与高压消解法原理类似，也是一种密闭式增压消解，利用微波转化为热能，使样品在高温高压下与溶液反应至消解完毕，且密闭系统也可以防止砷元素的挥发损失。该法在肉及肉制品的检测中已被证实为最好的前处理方法之一(7-10)。微波消解法进行样品前处理有许多优势，例如，仪器自动化程度高，前处理操作简单，快速、安全；酸消耗量较少、种类单一；可进行大批量处理，检测结果准确，平行样品间精密度好。但该方法也存在一些局限性，例如，仅适用于处理砷存在形式相对简单的样品，针对砷存在形式复杂的海产品，消解温度、酸的用量以及消解时间均无法破坏其中稳定的砷化合物，且购买 (上接第51页) ( 参考文献 ) ( [1] 国家质检总局.出口食品生产企业备案管理备定 [A]. 2011年第142号令. ) ( [2] 国家认监监.出口食品生产企业安全卫生要求 [A]. 2011年第23号公告. ) ( [3] 国家认监委.国家认监委关于改进出口食品生产企业 HACCP 认证监管工作的通知[A]. 2014-03-28. ) ( [4] 广东出入境检验检疫局.出口食品生产企业备案采信 HACCP体系认证工作指引[A].粤检认函[2015]117号. ) ( [5] 广东出入境检检验疫局. HACCP体系认证见证监督和备案监 ) 微波消解仪需要前期投入成本较大。 5 结论 通过比较总砷测定的4种前处理方法，即干灰化法、湿法消解、微波消解、高压消解，发现测定结果均处于鸡肉粉标准样品(0.109±0.013)mg/kg 的范围内，相对标准偏差分别为2.38%、6.53%、1.43%和3.87%，其中湿法消解消耗酸量最大、用时最长，微波消解用时最短。每种方法各有其适用范围，应根据实验室的仪器设备配置条件和样品量进行选择。若测肉品，可优先选择高压消解或微波消解。 ( 参考文献 ) ( .GB/T5009.11-2003食品中总砷及无机砷的测定[S]. ) ( 四 宋洪强，郝云彬，吴益春，等.原子荧光光度法中湿法消解、微波消解、干灰化前处理法测定水产品中总砷含量的比较[].浙江海洋学院学报(自然科学版)，2010，29(4)：367-372. ) ( [3] 陈玲，欧阳燕玲.原子荧光光谱法测定食品中砷的前处理探讨 [J].预防医学论坛，2012，18(7)：524-525. ) ( [4] 徐虹，张春玲，宋寅生，等.原子荧光法测定海产品中总砷前处理方法的研究[J].江 苏 预防医学，2010，21(6)：51-52 ) ( 5] 辛跃珍，汪波.高压消解法同步处理乳制品中铅、汞、、砷元素的检测[J]. 生 命科学仪器，2012，(2)：6-7. ) ( [6] 苏建晖，张林田，陈冠武，等.高压消解法同时消化测定奶粉中11种金属元素[J].中国卫生检验杂志，2006，16(7)：792-794. ) ( 71 罗雪莲.微波消解-原子荧光法测定竹丝鸡肉中的砷含量[. 现代农业科技，2015，(3)：305-306. ) ( [8] 徐新风.食品中砷的微波消解——氢化物发生原子荧光测定法 [.新疆农垦科技，2011，(4)：72-73. ) ( [9] 安建博，沈讷敏，张祎玮，等.原子荧光法中微波消解、干灰化前处理法测定食品中总砷的结果对比[J].中国卫生检验杂志， 2015，25(11)：1746-1748. ) ( [10]徐贺荣，王秀英，张静芸.微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法同时测定食品中汞和砷[J].中国卫生检卫杂志，2011，21(7)： 1652-1653. ) ( 管联动检查工作指引[A].粤检认函[2015〕127号. ) ( [6] 孙涓.应用模糊数学综合评价食品生产企业的卫生状况[J].食 品研究与开发，2002，23 ( 5)：13-15. ) ( [7] 廖金燕，王锡耀，秦学礼，等.基于 HACCP 构建食品企业质量管理体系[J]. 安 徽农业科学，2012，40(23)：11843-11845. ) ( [8] 王菁.食品生产企业质量安全分类监管研究[D].武汉：华中农业大学，2013. ) ( [9] 倪自银.食品企业公信度评价体系构建与模型J.中国流通经 济，2012，26(9)：74-79. ) ( [10]徐胜林，周淑红，冀冀颖，等.基于极限学习机的出口食品加工企业检检检疫信用评价研究[].计算机时代，2015，5：4-6. ) ·?China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net 砷作为一种有毒有害元素，普遍存在于自然界 中。 近年来，随着环境的严重污染，含砷农药的使 用， 动物生长过程摄入含砷饲料以及食物在加工、 运输过程中的污染， 使得总砷含量的检测已经成 为食品安全重点监测的项目之一。 目前，现行 GB/T 5009.11-2003《食品中总砷及无机砷的测定》[1]规定 总砷的测定方法主要有氢化物原子荧光光谱法、银 盐法、硼氢化物还原比色法、砷斑法。 其中原子荧光法由于其灵敏度高、投入成本低且容易操作，在我国 已被广泛运用。 当前，针对元素类物质的检测，通常 采用的前处理方法包括湿法消解、干灰化法、微波消 解法和高压消解法， 由于考虑到所有种类食品的普 遍适用性，GB/T5009.11-2003 中只有前两种前处理 方法。 肉及肉制品中，由于其砷存在形态简单，除可 使用湿法消解、干灰化法外，还可使用微波消解法和 高压消解法。 本文选用国家标准物质中心鸡肉粉质 控样作为检测样品， 使用 4 种前处理方法测定总砷.通过研究 4 种不同前处理方法，即干灰化法、湿法消解、微波消解、高压消解法对鸡肉粉标准品进 行消解，运用原子荧光光度计测定样品中总砷的含量，比较 4 种前处理方法的相对适用性，并比较结果的准 确度、精密度、试剂消耗量和时间消耗量。分析表明干灰化法、湿法消解、微波消解、高压消解测定结果均处于 鸡肉粉标准样品（0.109±0.013） mg/kg 的范围内，相对标准偏差分别为 2.38%、6.53%、1.43%和 3.87%，其中湿 法消耗酸量大、用时长，微波消解用时短。每种方法各有其适用范围，根据实验室的仪器设备配置条件 和样品量，测肉品可优先选择消高压消解或微波消解