微波提取LCAFS聯用法測定稻米樣品中砷形態（一）

元素的毒性與元素的存在形態息息相關，就砷元素而言，無機砷的毒性要大于有機砷。因此，在分析砷元素時，其形態分析是十分必要的，比用砷的總量來評價更具科學性。近年來聯用技術已經成為元素形態分析的主要手段。高效液相色譜-原子熒光聯用法可以對砷元素各形態進行有效分離，然后再逐一檢測，從而實現樣品的在線分離與測定。目前該方法已用于土壤、大米、水產動植物、地下水等樣品中砷元素的形態分析。

食品安全國家標準GB 5009.11-2014《食品中總砷和無機砷的測定》，應用的是液相色譜-原子熒光聯用法。本文圍繞該標準，使用液相色譜-原子熒光聯用儀，對樣品前處理方法、流動相、氫化反應條件等進行了優化。并在最優條件下對稻米及稻米標準物質進行分析測定，也對方法的精密度、加標回收率、檢出限等指標進行了驗證，測定結果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

LC-AFS 6500液相-原子熒光聯用儀，北京海光儀器有限公司；

微波消解儀；

真空抽濾裝置；

BGZ-76電熱鼓風干燥箱；

高性能空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；

pH計、離心機等。

磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀、十二水合磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、鹽酸(優級純，北京化工廠)、硝酸(優級純)、硼氫化鉀，除另有說明，所用試劑均為分析純，且購買于國藥集團化學試劑有限公司。

砷形態溶液標準物質購買于中國計量科學研究院：亞砷酸根(GBW08667，75.7±1.2 μg/g)，二甲基砷酸(GBW08666，52.9±1.8 μg/g)，甲基砷酸(GBW08669，25.1±0.8 μg/g)，砷酸根(GBW08667，17.5±0.4μg/g)，含量均以As計。

1.2 樣品前處理

稱取約1.0g樣品于微波消解罐中，加0.15mol/L硝酸溶液20mL，用微波消解儀90℃下恒溫提取50min。提取完畢后冷卻至室溫，于8000r/min離心15min，取上清液，過0.45μm濾膜，使用液相色譜-原子熒光聯用儀進行測定。

1.3 分析條件

砷形態的測定條件如表1所示。

2 結果與討論

本文對影響測量的條件進行了優化，包括樣品前處理、流動相選擇、氫化物發生條件。

2.1 實驗條件的優化

2.1.1 樣品前處理

形態分析的前處理一定要保證被測組分不能發生形態轉變。本文選取了某糙米樣品(含As₃和DMA兩種目標組分)，使用稀硝酸進行提取，研究了熱浸提和微波提取兩種方法。

熱浸提：參照GB 5009.11-2014，稱取約1.0g樣品于50mL離心管中，加入0.15mol/L硝酸溶液20mL，放置過夜。于90℃恒溫箱中熱浸提2.5h，每30min振搖1min。提取完畢，取出冷卻至室溫，于8000r/min離心15min，取上清液，過0.45μm濾膜，使用液相色譜-原子熒光聯用儀進行測定。

微波提取：按1.2章節的方法處理樣品，分別提取了20、30、40、50、60min，結果表明，50min時，目標組分已基本提取完全。

兩種方法經過對比分析發現，微波提取與熱浸提的測定結果相當，鑒于微波提取大大縮短了樣品前處理的時間，最終選用了微波提取，且提取時間為50min。

2.1.2 流動相

2.1.2.1 流動相的選擇

不同的元素形態具有不同的理化性質和毒性，不同形態的砷化合物能夠被離子交換色譜分離的主要原因是：在適宜的pH下，砷的化合物能夠在流動相中電離，以不同離子形態存在于水溶液中。通常，對流動相有如下要求：

(1) 對被分析物具有合適的溶解度，并提供離子交換所必須的緩沖溶液；

(2) 對被測離子有不同的洗脫能力，能從分離柱中依次取代這些離子；

(3) 要有合適的離子強度，以控制各目標分析物的保留時間。離子交換色譜一般都以各種鹽類的緩沖溶液作流動相，通過調節緩沖溶液類型、pH、離子強度，以及通過加少量有機溶劑等增加對被分析物的分離選擇性，使待測樣品達到良好的分離效果。

本文使用Hamilton陰離子交換柱，以15mmol pH=6的磷酸二氫銨為流動相，來分離測定砷元素的4個形態(As₃、MMA、DMA和As₅)，分析時間約為15min。為提高效率縮短分析時間，對流動相進行了調整。通過查閱《分析化學手冊》，選取了KH₂PO₄——Na₂HPO₄緩沖體系，并摸索了其對砷形態分離的影響。最終確定的流動相組成為45mmol/L KH₂PO₄-5mmol/L Na₂HPO₄，使用該流動相砷形態4個組分能夠在7min內達到基線分離，分析時間遠遠低于GB 5009.17-2014中給予參考的12min。

2.1.2.2 流動相的配制

(1) 15mmol/L NH₄H₂PO₄：稱取1.7g NH₄H₂PO₄，溶于1000mL水中，用氨水調節pH為6.0。

(2) KH₂PO₄-5mmol/LNa₂HPO₄：稱取3.026g KH₂PO₄和0.8954g Na₂HPO₄?12H₂O，溶于500mL水中，溶液的pH為5.91，無需調節。

2.1.2.3 流動相的優化

按表2的比例配制流動相(pH值實測值與表中穩合)，分別使用上述流動相對砷形態標液進行洗脫，LC-AFS的其余測定條件見表1。測定結果見圖1，從上至下對應流動相的pH分別為：5.29/5.59/5.91/6.24/6.47/6.64/6.81/9.18，從圖中可知：

(1) 隨著流動相pH的增大，As3保留時間基本保持不變，As5的保留時間逐漸縮短；

(2) pH為5.91時，各組分分離效果最好；

(3) pH較低時，As₃和DMA分離不好；

(4) pH較高時，DMA和MMA分離不好，甚至兩色譜峰完全重疊。

圖1 流動相對砷形態分離效果的影響