雒亞璇，楊坤，李宏，趙彩會(.農(nóng)業(yè)部飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（西安）,西安 7006；.陜西秦云農(nóng)產(chǎn)品檢驗檢測有限公司，渭南 74099)

利用原子熒光光譜法測定生鮮乳中總砷的方法探討

雒亞璇1，楊坤2，李宏1，趙彩會1
(1.農(nóng)業(yè)部飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（西安）,西安 710016；2.陜西秦云農(nóng)產(chǎn)品檢驗檢測有限公司，渭南 714099)

本試驗以食品衛(wèi)生標準中砷的測定方法（GB/T5009.11-2014）為基礎，采用密閉式壓力消解罐對生鮮乳進行消化處理，使用原子熒光光譜儀對生鮮乳中的砷含量進行了測定。試驗探討了食品衛(wèi)生標準中總砷的測定方法，并對該方法進行了改進、優(yōu)化和驗證。結(jié)果表明：改進后的方法靈敏度大幅提高，檢出限達到0.004mg/kg、精密度的RSD值為0.98%、回收率達到100.7%，相比原方法，新方法靈敏度高、精密度好、回收率高，省時省力，操作簡單，便于推廣和使用。

生鮮乳；砷；測定；方法

生鮮乳是嬰幼兒乳粉和普通乳粉的初級原料，其質(zhì)量安全直接影響人體健康。奶牛若長期食用含砷較高的飼料或長期飲用砷超標的水源，就會導致生乳中重金屬砷殘留。砷主要通過飲水和食物經(jīng)過消化道進入人體[1]。人若長期飲用含重金屬砷殘留的牛奶，砷就會在體內(nèi)沉積，引起急性或慢性砷中毒[2]，從而傷及神經(jīng)系統(tǒng)，刺激造血器官，嚴重的甚至致癌。

對于生鮮乳中砷的測定，我國目前應用的是《食品中總砷及無機砷的測定》（GB/T5009.11-2014），并沒有專門的針對生鮮乳中砷的檢測方法。本文以食品衛(wèi)生標準中砷的原子熒光光譜法為方法學基礎和研究對象，并對該方法進行了改進和優(yōu)化，研究和探討了采用密閉性壓力容器對生鮮乳進行加熱消化處理，利用原子熒光光譜法測定生鮮乳中總砷的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗原理

生鮮乳樣品中的砷經(jīng)酸消化處理后，加入硫脲使五價砷還原為三價砷，在酸性介質(zhì)中，以硼氫化鉀體系作為還原劑，由氬氣作為載氣將三價砷導入石英原子器中分解為原子態(tài)砷。以砷的特種空心陰極燈作為激發(fā)光源，砷原子受到激發(fā)光的輻射而產(chǎn)生電子能級躍遷，基態(tài)的砷被激發(fā)至高能態(tài)，當高能態(tài)的砷回到基態(tài)時，發(fā)射出特征性波長的熒光，在一定特征濃度范圍內(nèi)，熒光強度與試樣中砷的含量成正比，經(jīng)與標準系列進行比較即可定量[3]。

1.2 試驗材料

1.2.1 試劑及溶液

濃硝酸（優(yōu)級純）、過氧化氫（分析純）、硼氫化鉀（優(yōu)級純）、氫氧化鉀（分析純）、硫脲（分析純）、抗壞血酸（分析純）。

0.5 %氫氧化鉀+2%硼氫化鉀溶液：稱取5.0g氫氧化鉀，溶于水并稀釋至1 000mL，再加入20.0g硼氫化鉀，混勻；現(xiàn)用現(xiàn)配。

10%硫脲+10%抗壞血酸溶液：稱取10.0g硫脲，加入80mL水，加熱溶解，待冷卻后加入10.0g抗壞血酸，稀釋至100mL；現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.2.2 標準溶液的配制

砷標準儲備液（100μg/mL）：準確移取1mg/mL的砷標準液10mL至100mL容量瓶中，加入2mL硝酸，用蒸餾水定容至刻度后，混勻。

砷標準中間工作液: 準確移取100μg/mL砷標準儲備液10mL，加入2mL硝酸，用蒸餾水定容至刻度后，混勻，濃度為10μg/mL。再準確吸取10mL濃度為10μg/mL的砷標準中間工作液，至100mL容量瓶中，加入2mL硝酸，用蒸餾水定容至刻度后，混勻。

砷標準工作液（100ng/mL）：準確吸取砷標準中間液（1μg/mL）10mL至100mL容量瓶中，加入2mL硝酸，用蒸餾水定容至刻度后，混勻。

1.2.3 儀器和設備

SK-盛析原子熒光光譜儀、砷空心陰極燈、天平（0.0001g）、恒溫干燥箱、壓力消解罐（50mL）。

玻璃器皿和壓力消解罐的白色內(nèi)膽瓶以20%的硝酸溶液浸泡24h，用水反復沖洗，最后用去離子水沖洗干凈。

1.3 測定方法與步驟

1.3.1 樣品處理

稱取2.0g（精確到0.0001g）牛奶試樣于50mL壓力消化罐的白色內(nèi)膽瓶中，加入5mL濃硝酸和2mL過氧化氫，蓋好內(nèi)蓋，旋緊不銹鋼外套，靜置過夜或冷消化12h后，置于130℃烘箱中保持4h進行高壓消化。取出自然冷卻至室溫，然后緩慢旋松不銹鋼外套，將白色內(nèi)膽瓶取出，用少量蒸餾水反復沖洗內(nèi)膽瓶，然后將沖洗液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，加水至2/3處，搖勻，再加入10%硫脲+10%抗壞血酸溶液10mL，輕輕搖勻，使硫脲、樣品、酸充分反應，最后用蒸餾水定容至刻度線，混勻，靜置30min，待測。同時做空白試驗。

1.3.2 標準曲線配制

準確吸取100ng/mL砷的標準使用液0mL、0.50mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、8.0mL于50mL容量瓶中，分別加入硝酸2.5mL（5%的硝酸體系），加水至約2/3處，搖勻，再加入10% 硫脲+10%抗壞血酸溶液5.0mL，搖勻補水定容至刻度線，混勻后放置30min后測定。砷標準曲線系列濃度為0.00ng/ mL、1.00ng/mL、2.00ng/mL、4.00ng/mL、6.00ng/ mL、8.00ng/mL、16.00ng/mL。

1.3.3 儀器測試條件

砷參數(shù)調(diào)節(jié)：不同型號儀器的最佳參數(shù)不同，測試前需將儀器調(diào)至最佳狀態(tài)。北京金索坤公司SK-盛析型原子熒光光譜儀測試參數(shù)為：①燈電流：80mA；②負高壓：300V；積分時間：3S；泵速：100r/min；主氣：600mL/min；輔氣：800mL/min。

1.3.4 樣品測定

儀器預熱30min后，以2%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鉀溶液為還原劑，以5%的硝酸為反應介質(zhì)，連續(xù)用0.00ng/mL標準溶液進樣，待讀數(shù)穩(wěn)定后依次測定標準系列曲線和樣品的熒光強度，以砷濃度為橫坐標，熒光強度為縱坐標，求出樣品溶液中砷的含量。

1.3.5 結(jié)果計算

計算公式 x=(N×V×c)/(1000×m)

式中：m——稱取牛奶樣品的質(zhì)量（g）；

C——按照曲線計算出測試溶液中砷的濃度（ng/ mL）；

V——樣品消化后溶液的總體積（mL）；

X——樣品中砷的含量（mg/kg）；

N——稀釋倍數(shù)。

每個試樣取兩個平行樣，以算術平均值為結(jié)果，結(jié)果表示兩位有效數(shù)字。

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線與線性范圍

以曲線系列的濃度調(diào)整好儀器，上機測定，其熒光值分別為：52.3、200.2、330.4、612.2、875.5、1134.7、2264.5，并以標液濃度為橫坐標，熒光強度為縱坐標繪制標準曲線（圖1）。

由圖1可以看出，砷標準溶液濃度在0～16ng/mL范圍內(nèi)線性良好，相關系數(shù)達到0.999，滿足試驗要求。

圖1 砷標準曲線

2.2 檢出限和精密度試驗

由圖1可以看出，曲線方程為y=137.58x+54.20，經(jīng)連續(xù)測定砷空白溶液11次，其熒光值分別為：53.0、51.9、52.0、53.4、52.8、52.4、52.8、52.9、52.7、53.2、51.9，根據(jù)儀器檢出限為3倍的空白吸光值的標準偏差除以標準曲線方程的k值[4]，則儀器檢出限為砷的儀器檢出限為0.011ng/mL，再按照方法檢出限為儀器檢出限的10倍計算（方法檢出限為0.004mg/kg），其值小于標準方法檢出限的0.010mg/kg，滿足試驗方法要求。

經(jīng)平行測定11次空白標準液，RSD值為0.98%，滿足食品衛(wèi)生標準的相關技術要求。

2.3 回收率試驗

取12個壓力消解罐，分別吸取2.0mL牛奶至消解罐內(nèi)膽罐，5個添加200ng砷標準品，5個添加400ng砷標準品，加入5mL濃硝酸和2mL過氧化氫，靜置過夜，然后在130℃消化4h，自然冷卻，轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，加入10mL硫脲（10%硫脲+10%抗壞血酸），超純水定容到100mL待測，儀器調(diào)到最佳狀態(tài)，檢測，結(jié)果如表1。

從表1可以看出，空白含量平均值為2.1ng，回收率計算用測定量減去空白量，除以添加量，結(jié)果顯示，不同添加濃度的砷元素，添加200ng平均回收率為101%，添加400ng平均回收率為100%，總平均回收率為100.7%，回收率良好，符合試驗要求。

3 討論

3.1 前處理方法的比較與選擇

國標方法[3]中采用干灰化法和濕法消解法兩種前處理方法。干灰化法操作過程簡單，對有機物的分解徹底，空白值低，干擾小，但是干灰化法要經(jīng)過干燥、碳化和灰化過程，耗時較長，而且易導致樣品飛濺、溫度過高，易造成砷元素的損失，同時坩堝會對待測組分有一定的吸留作用，這些因素都會導致測定結(jié)果和回收率偏低。而濕法消解在消解過程中加入大量的酸，會使本底值升高，且在加熱消解的過程中溫度不易控制。如溫度過高，由于砷是易揮發(fā)元素，易導致回收率降低；如溫度過低，消解比較緩慢，趕酸的過程會增加耗時，且趕酸的終點控制很難掌握。對于同一批次樣品，趕酸臨近終點時，因為體積很小，溫度不好控制，容易造成樣品碳化，使砷的含量受到損失。本試驗方法是在壓力消解罐中進行消解，加入酸量少。使用硝酸消解其氧化性強、沸點低、干擾小；過氧化氫是強的氧化劑，加入過氧化氫后可以破壞牛奶中的有機脂和蛋白質(zhì)，提高溶解效率，使牛奶的消化更為徹底。本方法由于酸用量少，所以空白值低，且再現(xiàn)性好；消解完成后不用進行趕酸，砷元素損失較小；分解試樣速度快、操作簡便，可同時進行大批量試樣的消化。

3.2 反應酸介質(zhì)及其濃度的優(yōu)化與選擇

反應酸介質(zhì)及其濃度是氫化物反應的一個重要條件。在進行氫化物反應時，必須保持一定的酸度。曲線中的酸介質(zhì)及其濃度應該與試樣中保持一致，由于試驗中未進行趕酸，故選用了硝酸作為反應酸介質(zhì)。酸度對于氫化物反應具有很大的影響。酸度過小，氫化物反應不完全，且靈敏度低。適當?shù)脑黾铀岫瓤梢詼p少過度金屬的干擾，但酸度過大，不僅增加了硼氫化鉀的消耗量，而且又會使靈敏度降低。所以合適的酸度對于砷的測定至關重要。

3.3 硼氫化鉀-氫氧化鉀溶液對砷測試結(jié)果的影響

硼氫化鉀濃度對生鮮乳中砷的測定具有很大的影響。當濃度太低時，樣品反應不完全；當濃度太高時，由于產(chǎn)生大量的氫氣引起熒光淬滅，從而使反應的靈敏度降低[5]。在配制硼氫化鉀溶液時要選用進口或優(yōu)級純的硼氫化鉀。在配制硼氫化鉀-氫氧化鉀溶液時，要先稱取氫氧化鉀 ，將氫氧化鉀溶于水后，再將稱好的硼氫化鉀加入氫氧化鉀水溶液中溶解，否則硼氫化鉀一旦溶于水就會產(chǎn)生氫氣造成損失。硼氫化鉀-氫氧化鉀溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，如果放置時間長，其還原力下降，會導致方法靈敏度降低。

表1 砷回收試驗結(jié)果

3.4 硫脲和抗壞血酸對砷測試結(jié)果的影響

原子熒光測定砷時，加入硫脲可以使五價砷快速還原成三價砷，保證了砷的最佳反應價態(tài)為+3價，提高了砷化物的發(fā)生效率。同時硫脲和抗壞血酸還具有掩蔽作用。Smith曾系統(tǒng)地研究了氫化物法的干擾，發(fā)現(xiàn)銅、鈷、鎳、鐵等過渡元素對氫化物的發(fā)生存在較嚴重的干擾[6]。在砷的測定中，加入硫脲和抗壞血酸對這些過渡離子具有掩蔽作用，可減少其他離子的干擾。例如硫脲可以掩蔽Cu2+、Co2+、Ni2+等離子，抗壞血酸可以掩蔽Al3+、Ca2+等離子的干擾，抗壞血酸具有抗氧化性，起到一定的穩(wěn)定作用。因抗壞血酸預熱易分解，所以在配制硫脲+抗壞血酸溶液時，加熱將硫脲完全溶解后，應將溶液放置到室溫后再加入抗壞血酸。標準曲線和試液在加入硫脲和抗壞血酸溶液之前，一定要加入適量的水將待測液中的酸進行充分的稀釋，防止硫脲和抗壞血酸溶液與高濃度的酸發(fā)生劇烈反應而產(chǎn)生棕色的煙，從而造成砷元素的損失，使測定結(jié)果和回收率偏低，造成試驗失敗。

4 結(jié)論

本試驗以《食品中總砷及無機砷的測定（GB/ T5009.11-2014）》第二法氫化物發(fā)生原子熒光光譜法為方法學基礎和研究對象，并對該方法進行了改進、優(yōu)化和驗證。試驗結(jié)果表明： 改進后的方法靈敏度大幅提高，檢出限達到0.004mg/kg、精密度的RSD值為0.98%、回收率達到100.7%，相比原方法，優(yōu)化后的方法靈敏度高、精密度好、回收率高，省時省力，操作簡單，便于推廣和使用。

[1] 康家琦.砷對健康危害的研究進展[J].衛(wèi)生研究,2004,33(3):372.

[2] 白愛梅,李躍,范中學.砷對人體健康的危害 [J].微量元素與研究,2007,24(1):61.

[3] GB 5009.111-2014. 食品中總砷及無機砷的測定,2014.

[4] 蔣孝雄.原子熒光光度計測砷檢出限測量結(jié)果的不確定度的分析[J].計量與測試技術,2010,12:56-57,61

[5] 孔維松,湯丹俞.原子熒光法測定煙卷主流煙氣中的汞·砷·鉛[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2009,37(21):9837.

[6] 鄧勃.應用原子吸收與原子熒光光譜分析[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003:46

Method for Determination of Total Arsenic in Fresh Milk by Using Atomic Fluorescence Spectrometry

LUO Ya-xuan1, YANG Kun2, LI Hong1, ZHAO Cai-hui1
(1. Ministry of Agriculture Feed Quality Supervision and Inspection Center of Xi'an, Xi,an 710016; 2. Shaanxi Qin Yun Agricultural Products Inspection co. Ltd, Weinan 714099)

The determination of total arsenic and inorganic arsenic in food (GB5009.11-2014) is methodology foundation and research subject of this experiment. This experiment detects arsenic in fresh milk by using Atomic Fluorescence Spectrometry after digestive treatment in hermetical pressure digestion tank. This experiment discussed the method of arsenic in raw milk, and the method was improved and optimized, tested and validated. As a consequence, the improved method is more sensitive than the old. The detection limit is 0.004 mg/kg. Precision RSD value is 0.98%. Standard addition recovery rate is 100.7%. The improved and optimized method is simple in operation, and has higher precision and recovery rate. It’s more convenient for promoting and using.

Fresh milk; Determination; Total arsenic; Atomic fluorescence spectrometry

TS252.1

A

1004-4264（2017）02-0042-04

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.02.011

2016-07-08