Name: 用氢化物发生-原子吸收光谱法测定多种食品基质中的无机砷。 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: 学习使用氢化物发生-原子吸收光谱法测定多种食品基质中的无机砷。该方法采用氯仿选择性萃取，具有成本低、选择性高、重现性好等优点，适用于食品安全检测和毒理学研究。

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作者感谢欧洲联合研究中心（JRC）的 F. Cordeiro 博士就数据统计处理提供的有益讨论。对参与本研究中能力验证（PTs）的实验室，以及在生物基质中无机砷（iAs）分析方面提供结果用作指定值的专家实验室表示感谢。

注意：所有使用的材料均需用10% (m/v) HNO3 去污，并用去离子水至少冲洗两次。
1. 水解
<ol>
	<li>准确称取约 0.5 至 1 g 冻干样品（或等量新鲜匀浆样品） 例如 1至4克）放入带螺旋盖的50 mL聚丙烯离心管中。</li>
	<li>加入 4.1 mL 去离子水。</li>
	<li>使用机械振荡器振荡约5分钟，直至样品完全润湿。</li>
	<li>加入不少于 37% m/v 的浓盐酸（HCl）18.4 mL。</li>
	<li>使用机械振荡器振荡15分钟。</li>
	<li>静置12–15小时（例如过夜）。</li>
</ol>
2. 提取
<ol>
	<li>向水解后的样品中加入不少于 48% m/v 的氢溴酸（HBr）2 mL 和硫酸肼（N2H6SO4）溶液（15 mg/mL）1 mL。</li>
	<li>使用机械振荡器振荡 30 秒。</li>
	<li>加入 10 mL 氯仿（CHCl3）。</li>
	<li>使用机械振荡器振荡 5 分钟。</li>
	<li>在 800 × g 条件下离心 5 分钟。</li>
	<li>用移液器将氯仿相（下层相）转移至另一个 50 mL 聚丙烯离心管中。</li>
	<li>向剩余的酸相中再次加入 10 mL 氯仿，并重复萃取步骤。最终应收集约 20 mL 氯仿。注意避免酸相的交叉污染。</li>
</ol>
3. 氯仿相的纯化
<ol>
	<li>将合并的氯仿相在800 × g条件下离心5分钟。若需更清晰地分离两相，可适当延长离心时间或提高离心速度。</li>
	<li>使用1 mL移液器彻底去除氯仿中残留的酸相。此步骤至关重要，若氯仿相中残留任何酸相，将导致iAs结果偏高，因为样品中所有其他砷形态均存在于酸相中。</li>
	<li>通过疏水性PTFE膜（直径25 mm）过滤，以去除氯仿相中残留的固体或酸相，并将氯仿相收集至50 mL聚丙烯离心管中。</li>
</ol>
4. 反萃取
<ol>
	<li>加入10 mL 1 M HCl，以将过滤步骤后收集的氯仿相中的iAs反萃取。</li>
	<li>使用机械振荡器振荡5分钟。</li>
	<li>800 × g 离心 5 分钟。</li>
	<li>移取酸相（上相）并倒入250 mL玻璃烧杯中例如 Pyrex）用于矿化。</li>
	<li>重复反向萃取，并合并收集的 HCl 相。</li>
</ol>
5. 样品矿化
注意：此步骤可消除干扰并实现预富集，适用于样品中无机砷（iAs）质量分数接近或低于定量限的情况；但若实验室采用本方案结合ICP-MS进行最终测定而非HG-AAS时，该步骤常被省略。
<ol>
	<li>将20 g六水合硝酸镁 [Mg(NO3)2·6H2O] 和2 g氧化镁（MgO）悬浮于100 mL去离子水中。取2.5 mL该悬浮液加入玻璃烧杯中。在加入过程中振荡悬浮液，以避免沉淀产生。</li>
	<li>加入至少65%（m/v）的浓硝酸（HNO3）10 mL，并在沙浴（或加热板）上蒸干，避免飞溅。为确认样品已完全干燥，将表面皿盖在玻璃烧杯上方，检查是否有冷凝水形成。</li>
	<li>用表面皿盖住烧杯，将其放入马弗炉中，初始温度不得超过150 °C，随后以50 °C/h的升温速率逐步升至425 ± 25 °C。在425 °C下保持12小时。此步骤至关重要，为避免飞溅，必须严格控制升温速率。</li>
	<li>让灰化物冷却至室温。</li>
	<li>加入0.5 mL去离子水润湿灰化物，然后加入5 mL 6 M盐酸（HCl）。注意将玻璃烧杯壁上的所有灰化物完全回收。必要时振荡，使灰化物完全溶解。</li>
	<li>加入5 mL预还原剂溶液，该溶液由5 g碘化钾（KI）和5 g抗坏血酸溶于100 mL去离子水中配制而成，静置30分钟，以确保将无机砷（iAs）完全还原为As(III)。</li>
	<li>将溶液用Whatman 1号滤纸或等效滤纸过滤，并收集至50 mL聚丙烯离心管中。用6 M盐酸冲洗玻璃烧杯两次，将洗涤液收集至25 mL试管中，并用6 M盐酸定容至最终体积。 
	注意：当样品中无机砷（iAs）浓度预计接近或低于方法的定量限（0.010 mg/kg），或相反浓度较高时，应根据表1中提供的体积对消解步骤5.5–5.7进行调整，以获得更低的定量限。重新溶解并完成预还原的样品在4 °C下可稳定保存24小时。整个分析过程至少应使用两个试剂空白。</li>
</ol>
6. 校准
注意：定量时需使用浓度范围为 0.5 - 10 µg/L 的 As(III) 外标校准曲线。采用市售的 1000 mg/L As(V) 有证标准溶液，通过逐级稀释配制校准曲线用标准溶液。
<ol>
	<li>用移液管吸取1 mL 1,000 mg/L的标准溶液，加入100 mL容量瓶中，用6 M HCl定容至刻度，配制10 mg/L As(V)标准溶液。</li>
	<li>用移液管吸取1 mL 10 mg/L As(V)标准溶液，加入100 mL容量瓶中，用6 M HCl定容至刻度，配制0.1 mg/L As(V)标准溶液。</li>
	<li>用移液管吸取25 mL 0.1 mg/L As(V)标准溶液，加入100 mL容量瓶中，用6 M HCl定容至刻度，配制25 µg/L As(V)标准溶液。</li>
	<li>As(III)校准曲线的配制方法如下：根据表2中列出的体积，从25 µg/L As(V)标准溶液中取相应体积加入50 mL容量瓶中，每个容量瓶中加入10 mL预还原溶液，静置30分钟，然后用6 M HCl定容至刻度。其他体积也可使用，只要保持上述比例即可。</li>
	<li>校准空白溶液的配制方法如下：在50 mL容量瓶中加入10 mL 6 M HCl和10 mL预还原溶液，静置30分钟，然后用6 M HCl定容至刻度。</li>
	<li>使用表2中标记为QC1和QC2的标准溶液作为质量控制：QC1用于确保低浓度水平下的定量准确性，QC2用于确保在高浓度下响应稳定，且无显著的时间漂移。</li>
</ol>
7. 测定
<ol>
	<li>按照表3中列出的FI-HG-AAS法测定无机砷（iAs）的仪器条件，使用配备自动进样器、流动注射-氢化物发生系统和电热石英池的原子吸收光谱仪进行检测和定量。</li>
</ol>
8. 定量分析
<ol>
	<li>使用以下公式计算所分析样品中的无机砷（iAs）质量分数（以 mg/kg 表示）： 
	<img alt="无机砷浓度计算公式，V.(Cx-CBI)/1000.w，用于分析的化学方程式。" src="/files/ftp_upload/55953/55953eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 1"> 
	其中： 
	Cx：提取液中的浓度（µg/L），由校准曲线计算得出 
	CBI：试剂空白样品中的浓度（µg/L），由校准曲线外推得出 
	V：样品消解步骤的最终体积（5.7），通常 V = 25 mL 
	w：样品质量（单位为克）</li>
</ol>

<ol><li>European Commission. <a target="_blank" href="http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2006:364:0005:0024:EN:PDF">Commission Regulation (EC) 1881/2006 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs</a>. , OJ, L364/5 (2006).</li>
<li>EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). <a target="_blank" href="https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/1351">Scientific Opinion on Arsenic in Food.</a> EFSA J. 7 (10), 1351(2009).</li>
<li>European Food Safety Authority. <a target="_blank" href="https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/3597">Dietary exposure to inorganic arsenic in the European population.</a> EFSA J. 12 (3), 3597(2014).</li>
<li>de la Calle, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993611000124">Does the determination of inorganic arsenic in rice depend on the method?</a> TrAC. 30 (4), 641-651 (2011).</li>
<li>GB/T5009.11-2003. Determination of total arsenic and abio-arsenic in foods. , (2003).</li>
<li>European Committee for Standardisation. <a target="_blank" href="http://shop.bsigroup.com/ProductDetail/?pid=000000000030149864">EN 15517:2008 "Determination of trace elements-Determination of inorganic As in seaweed by hydride generation atomic absorption spectrometry (HG-AAS) after digestion"</a>. , (2008).</li>
<li>de la Calle, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+it+possible+to+agree+on+a+value+for+inorganic+arsenic+in+food%3F+The+outcome+of+IMEP-112%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Bioanal+Chem%22%5BJournal%5D)">Is it possible to agree on a value for inorganic arsenic in food? The outcome of IMEP-112.</a> Anal Bioanal Chem. 404 (8), 2475-2488 (2012).</li>
<li>Schmeisser, E., Goessler, W., Kienzl, N., Francesconi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volatile+analytes+formed+from+arsenosugars%3A+determination+by+HPLC-HG-ICPMS+and+implications+for+arsenic+speciation+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Volatile analytes formed from arsenosugars: determination by HPLC-HG-ICPMS and implications for arsenic speciation analyses.</a> Anal. Chem. 76 (2), 418-423 (2004).</li>
<li><a target="_blank" href="http://shop.bsigroup.com/ProductDetail?pid=000000000030267878">EN 16802:2016. Foodstuffs. Determination elements and their chemical species. Determination of inorganic arsenic in foodstuffs of marine and plant origin by anion-exchange HPLC-ICP-MS</a>. , BSI Standards Publication. (2016).</li>
<li>European Committee for Standardisation. <a target="_blank" href="http://standards.globalspec.com/std/1542233/ds-en-16278">Animal feeding stuffs – Determination of inorganic arsenic by hydride generation atomic absorption spectrometry (HG-AAS) after microwave extraction and separation by solid phase extraction (SPE)</a>. , (2012).</li>
<li>Rasmussen, R. R., Qian, Y., Sloth, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SPE+HG-AAS+method+for+the+determination+of+inorganic+arsenic+in+rice.+Results+from+method+validation+studies+an+a+survey+on+rice+products%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Bioanal+Chem%22%5BJournal%5D)">SPE HG-AAS method for the determination of inorganic arsenic in rice. Results from method validation studies an a survey on rice products.</a> Anal Bioanal Chem. 405 (24), 7851-7857 (2013).</li>
<li>Rasmussen, R. R., Hedegaard, R. V., Larsen, E. H., Sloth, J. J. Development and validation of a method for the determination of inorganic arsenic in rice. Results from method validation studies and a survey on rice products. Anal Bioanal Chem. 403, 2825-2834 (2012).</li>
<li>Fiamegkos, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+a+method+based+on+atomic+absorption+spectrometry+to+determine+inorganic+arsenic+in+food%3A+Outcome+of+the+collaborative+trial+IMEP-41%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Accuracy of a method based on atomic absorption spectrometry to determine inorganic arsenic in food: Outcome of the collaborative trial IMEP-41.</a> Food Chem. 213, 169-179 (2016).</li>
<li>Llorente-Mirandes, T., Barbero, M., Rubio, R., López-Sánchez, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Occurrence+of+inorganic+arsenic+in+edible+Shiitake+%28Lentinula+edodes%29+Products%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Occurrence of inorganic arsenic in edible Shiitake (Lentinula edodes) Products.</a> Food Chem. 158, 207-215 (2014).</li>
<li>de la Calle, M. B., Linsinger, T., Emteborg, H., Charoud-Got, J., Verbist, I. <a target="_blank" href="https://ec.europa.eu/jrc/sites/jrcsh/files/eur24314en.pdf">Report of the seventh interlaboratory comparison organised by the European Union-Reference Laboratory for Heavy Metals in Feed and Food.</a> IMEP-107: Total and inorganic As in rice. , EUR 24314 EN (2010).</li>
<li>Cordeiro, F., Cizek-Stroh, A., de la Calle, B. <a target="_blank" href="https://ec.europa.eu/jrc/en/publication/determination-total-and-inorganic-arsenic-rice-irmm-pt-43-pt-report">Determination of total and inorganic arsenic in rice.</a> IRMM-PT-43 Proficiency Test Report. , EUR 28100 EN (2016).</li>
<li>de la Calle, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC66592/reqno_jrc66592_eur%2024937%20en%20-%20imep%20112.%20pdf%20version.pdf">IMEP-112: Total and inorganic arsenic in wheat, vegetable food and algae</a>. , EUR 24937 EN (2011).</li>
<li>Fiamegkos, I. <a target="_blank" href="https://ec.europa.eu/jrc/sites/jrcsh/files/ReqNo_JRC98502_eurlhm-20-final%20report.pdf">Determination of total As, Cd, Pb, Hg and inorganic arsenic in chocolate.</a> EURL-HM-20 Proficiency test Report. , JRC 98502 (2015).</li>
<li>ISO-Geneva (CH), International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="https://www.iso.org/standard/29366.html">ISO 17043: Conformity assessment - General requirements for proficiency testing</a>. , (2010).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

在所述方案中，一个关键步骤是氯仿相的净化（步骤 3.2），因为若氯仿相中残留任何酸相成分，将导致无机砷（iAs）结果被高估，因为样品中所有其他砷形态均存在于酸相中。此问题在分析海洋样品时尤为突出，原因是样品中存在大量有机砷化合物，这些化合物可能占样品中总砷质量分数的绝大部分。使用疏水性聚四氟乙烯（PTFE）（3.3）膜至关重要。若在将无机砷萃取至氯仿过程中形成乳状液，可提高离心速度（3.1）；也可采用其他传统方法消除乳状液。另一个关键步骤是消解（步骤 5.3）。升温速率必须严格控制，以避免发生喷溅，否则会降低无机砷的回收率，导致不可控的负偏差，并可能对分析人员造成危险。
如上所述，一些实验室已采用ICP-MS法替代FI-HG-AAS法进行检测。在此情况下，无需进行干灰化步骤（方案中的步骤5），可直接将1 M HCl相引入ICP-MS进行分析。而对于HG-AAS法，由于其检测限较高，需要进行预富集步骤，该步骤同时可消除可能的干扰物质。
本文所述方法获得满意结果的百分比，无论是否包含藻类的检测结果，均与HPLC-ICP-MS方法相当，且高于HG-AAS方法。后者（HG-AAS）虽然应用广泛，但易受到有机砷形态的干扰，尤其是在砷形态分布复杂的食品基质中。获得满意结果百分比最低的是&#34;其他方法&#34;，但需注意，该类别涵盖多种分析方法，每种方法所对应的检测数据量均较少，图1。本文提出的方法可作为更为复杂且昂贵的HPLC-ICP-MS技术的替代方案，即使在复杂基质中仍表现出相似的分析性能。通常，联用技术（如HPLC-ICP-MS）的使用需要高技能的操作人员和昂贵的基础设施。而本文所述方法可由具备基础分析化学训练的任何分析人员实施。
该方法存在一些主要缺点。由于需要经过多个步骤才能将无机砷（iAs）与其他砷形态分离，并将无机砷预浓缩至亚 ppm 水平，因此耗时较长。该方法需使用氯仿。由于氯化物可能对健康产生不利影响，目前实验室中普遍倾向于避免使用含氯化合物。然而，只要遵循良好的实验室操作规范，并在通风橱中处理样品，即可避免这些不利影响。一甲基砷酸（MMA）会对无机砷的测定产生干扰。在分析可能含有 MMA 的样品（如藻类、鱼类及其他海产品）时，必须考虑这一因素。不过，MMA 通常仅以微量存在，其影响一般处于无机砷测定结果的不确定度范围之内。

自2016年1月起，欧盟委员会法规（EC）1881/2006《食品中某些污染物最高限量规定》中纳入了多种大米制品的无机砷（iAs）最高限量标准1，其中用于加工婴幼儿食品的大米为0.10 µg/L，非预煮精米（抛光米或白米）为0.20 µg/L，预煮米和糙米为0.25 µg/L，米制华夫饼、米饼、米果和米糕为0.30 µg/L。此次对欧盟食品污染物法规的修订，依据的是欧洲食品安全局（EFSA）发布的《食品中砷的科学意见》2，该意见评估指出，欧洲地区普通消费者和高摄入人群通过膳食暴露于无机砷的水平可能对部分消费者构成健康风险，需注意的是，长期暴露于无机砷可导致肺癌、皮肤癌和膀胱癌，并引发皮肤病变。EFSA于2014年发布的《欧洲人群膳食中无机砷暴露的科学报告》3中指出，所有年龄段消费者的膳食中无机砷主要来源为除大米以外的谷物加工制品，同时大米、牛奶、乳制品和饮用水也是无机砷摄入的重要来源，其中牛奶和乳制品是幼儿和婴儿的主要暴露来源。
2010年，欧盟饲料和食品中重金属参考实验室（EURL-HM）开展了一项关于大米中无机砷（iAs）测定的能力验证试验（IMEP-107），结果表明，无论采用何种分析方法，均能够以足够的准确度测定大米中的无机砷4。
已有多种分析方法被验证可用于食品中无机砷（iAs）的测定。中国是首个在其法规中规定大米中无机砷最高限量的国家。为使法规得以实施，中国于2003年发布了一项标准方法，用于测定该标准中称为&#34;无机砷&#34;5的物质。欧洲标准化委员会（CEN）于2008年发布了标准方法EN 15517:2008，用于测定海藻中的无机砷6。这两种方法均基于优化条件，仅从无机砷生成砷化氢，从而无需将无机砷与其他也能生成砷氢化物的砷形态进行分离。最终测定采用原子荧光光谱法5或氢化物发生原子吸收光谱法（HG-AAS）6完成。然而，精确设定仅由无机砷生成砷氢化物的条件较为困难，容易受到其他砷化合物的干扰。在IMEP-112（由EURL-HM组织的能力验证）中，采用上述两种方法测得的藻类样品中所有无机砷质量分数结果均被评定为不满意7。藻类样品中存在的有机砷形态，如一甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）以及砷糖，同样可生成挥发性氢化物，可能干扰无机砷的测定，导致结果出现正偏差8。
最近，欧洲标准化委员会（CEN）发布了一项新标准方法EN 16802:2016，用于通过高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（HPLC-ICP-MS）测定海洋来源和植物来源食品中的无机砷（iAs）9。并非所有实验室都配备了此类仪器，因此需要成本较低且操作简便的方法，特别是在实验室基础设施较不发达的国家。
2012年，CEN标准化了一种通过微波提取后结合固相萃取（SPE）离线分离，再采用氢化物发生原子吸收光谱法（HG-AAS）测定动物饲料中无机砷（iAs）的方法，即EN 16278:201210。该方法虽已被证实适用于饲料中无机砷的分析，但其灵敏度可能不足以检测非海洋来源食品中的无机砷；据欧洲食品安全局（EFSA）称，此类食品似乎是欧洲人群膳食中无机砷的主要来源3。然而，开发并验证EN 16278:2012方法的同一研究团队已在协作试验中成功测试、应用并验证了该方法用于海产品和大米中无机砷的测定11,12。
最近，欧盟联合研究中心（JRC）通过一项协作试验验证了一种测定食品基质中无机砷（iAs）的替代方法13，该方法通过将iAs选择性萃取至氯仿中，再结合氢化物发生-原子吸收光谱法（HG-AAS）进行定量。该方法的选择性优于直接HG-AAS法，且易于实施，无需使用HPLC-ICP-MS等复杂仪器。本文评估了该方法在多种食品基质（包括蔬菜、谷物、蘑菇及海洋来源食品）中测定iAs的可行性。此外，还描述了在由欧盟重金属参考实验室（EURL-HM）和JRC组织的多种基质能力验证测试中，采用该方法的实验室的表现情况。

<table><tbody><tr><td>去离子水</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>18.2 M&amp;Omega; cm</td></tr><tr><td>浓盐酸（HCl）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>不低于 37 % m/v，&lt;br/&gt; c(HCl) = 12 mol/L，密度约为&lt;br/&gt; &lt;br/&gt; &amp;rho; (HCl) 1.15 g/L</td></tr><tr><td>浓硝酸（HNO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>不低于 65 % m/v，&lt;br/&gt; c(HNO3) = 14 mol/L，密度约为&lt;br/&gt; &lt;br/&gt; &amp;rho; 1.38 g/L</td></tr><tr><td>氯仿</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>吸入或吞食有害。对皮肤有刺激性。&lt;br/&gt; 应穿戴合适的防护服和手套。</td></tr><tr><td>溴化氢（HBr）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>不低于 48 % m/v</td></tr><tr><td>硫酸肼（N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>吞食有害。&lt;br/&gt; 可引起灼伤。&lt;br/&gt; 可能致癌。</td></tr><tr><td>六水合硝酸镁［Mg(NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;)6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O］</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氧化镁（MgO）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>碘化钾（KI）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>抗坏血酸（C&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氢氧化钠（NaOH）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>硼氢化钠（NaBH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>五价砷标准溶液</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>1,000 mg/L&lt;br/&gt; 使用市售的认证标准&lt;br/&gt; 溶液</td></tr><tr><td>离心机</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>机械振荡器</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>沙浴锅</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>马弗炉</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>聚丙烯离心管（PC管）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>50 mL，带螺口盖</td></tr><tr><td>带疏水性聚四氟乙烯（PTFE）膜的注射器滤器</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>直径 25 mm</td></tr><tr><td>耐热玻璃烧杯（Pyrex）</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>高型 250 mL，&lt;br/&gt; 可耐受 500 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>表面皿</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>容量瓶</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td>10、25、100 或 200 mL，&lt;br/&gt; A 级</td></tr><tr><td>塑料漏斗</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Whatman n&amp;deg; 1 滤纸或同等产品</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr><tr><td>配备流动注射系统（FI-AAS）的原子吸收光谱仪</td><td>任意可得品牌</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

采用氢化物发生-原子吸收光谱法测定多种食品基质中的无机砷

Determination of Inorganic Arsenic in a Wide Range of Food Matrices using Hydride Generation - Atomic Absorption Spectrometry.

欧洲食品安全局（EFSA）在其关于食品中砷的科学意见中强调，为了科学评估膳食中无机砷的暴露水平，必须获取各类食品中砷形态分布的相关信息。一种此前已在协作试验中验证过的方法，已被应用于测定多种食品基质中的无机砷，涵盖谷物、蘑菇及海洋来源食品（共31个样品）。该方法基于在浓盐酸消化蛋白质后，将无机砷选择性萃取至氯仿中，再通过流动注射-氢化物发生-原子吸收光谱法进行检测。该方法的定量限为10 µg/kg干重，使得在大量食品基质中实现无机砷的定量成为可能。本文还提供了不同实验室在多次能力验证测试中使用该方法所得结果的性能评分信息。采用该方法获得的满意结果比例高于其他分析方法所得结果的比例。

该方法被用于测定从西班牙多个市场购买的多种食品中无机砷的质量分数。使用该方法对一系列不同基质所得结果的分类如下 表4 遵循欧洲食品安全局（EFSA）使用的分类方式3 一份基于官方控制实验室（OCL）报告数据对欧洲人群无机砷膳食暴露进行评估的报告中的结果 表4 代表三个重复的均值 ± 重现性标准偏差（SR不同食品类别在本方法验证的协作试验中计算得出的）13. 所示结果在 表 4 与其他先前在类似基质中发表的结果高度一致11,12,14.
不同种类大米中无机砷（iAs）的检测结果尤为重要，因为欧盟关于食品中污染物的法规已对其设定了最高限量1。其中，糙米中检测值最高，白米中最低，这与官方控制实验室（OCLs）的研究结果一致3。最高含量出现在海藻Hizikia fusiforme中，多个监管机构已建议避免食用该海藻，欧洲食品安全局（EFSA）的报告中亦有提及。
参与由EURL-HM和JRC组织的能力验证（PTs）并使用本方法测定无机砷（iAs）的实验室，其检测表现已与其他使用不同方法的实验室进行了比较。大多数其他方法基于高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（HPLC-ICP-MS）（约占评估结果的50%），以及无需将无机砷与其他砷形态分离的氢化物发生-原子吸收光谱法（HG-AAS）（占总数的25%），图1。其余所用方法（约占评估结果的15%）基于电热原子化法（ETAAS）、荧光检测法，以及配备或不配备氢化物发生装置的电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）；由于各方法单独的实验室数量过少，无法进行具有统计学意义的分析，因此这些方法被统一归类为“其他方法”进行评估。
一些使用过该评估方法的实验室对原始方案进行了一些修改，采用ICP-MS替代了FI-HG-AAS。这些实验室通常未执行干法灰化步骤（方案中的第5步），而是直接将1 M HCl相引入ICP-MS。所评估的能力验证（PTs）涵盖了多种基质：大米15,16、小麦、菠菜、藻类17和巧克力18。
实验室的性能以 z 值表示： 
<img alt="Z值计算公式：z = (x_lab - x_ref) / σ；统计分析方程。" src="/files/ftp_upload/55953/55953eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程 2"> 
其中： 
xlab     为参加者在能力验证（PT）中报告的测量结果 
Xref     为指定值（用于对实验室进行基准评估）。本文所涉及的所有能力验证中，该指定值均由一组在无机砷（iAs）分析领域内的专家实验室采用不同分析方法共同确定。 
σ      为能力评估所用的标准偏差，由能力验证提供机构根据特定分析领域的现有技术水平确定。本文所考虑的能力验证中，σ 对于大米和小麦为指定值的15%，藻类为22%，菠菜和巧克力为25%。
Z 分数的解读依据 ISO 17043:201019 进行： 
|分数| ≤ 2        结果满意（S） 
2 &lt; |分数| &lt; 3    结果可疑（Q） 
|分数| ≥ 3        结果不满意（U）
采用上述方法获得的结果中，75% 的 z 值得分令人满意。正如预期，考虑到海洋来源基质中砷形态的复杂分布，藻类中无机砷（iAs）质量分数的测定具有挑战性。在 IMEP-112 中，使用该方法测定藻类中 iAs 的三个报告值中，有两个 z 值得分不令人满意。使用其他方法获得的结果也表现出同样的困难。若排除藻类中 iAs 的测定结果，则采用该评估方法获得的结果中有 85% 令人满意。
<img alt="通过水平条形图比较分析方法；HG-AAS、HPLC-ICP-MS、藻类基质。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55953/55953fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1： 参与能力验证（IMEP-107、IMEP-112、EURL-HM-20 和 IRMM-PT-43）的实验室采用本文所述方法及其他常用方法的性能比较（以 z-分数表示）。 S：满意，Q：可疑，U：不满意。 <a href="http://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55953/55953fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>预期无机砷质量分数 
			低于 0.010 mg/kg</td>
			<td>预期的无机砷质量分数 
			高于所述范围 
			通过标准曲线</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>用于重新溶解灰分的 6 mol L-1 HCl 体积（mL）</td>
			<td>2</td>
			<td>10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>预还原剂体积（mL）</td>
			<td>2</td>
			<td>10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>最终体积（mL）</td>
			<td>10</td>
			<td>50</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：当分析预期含有极低或极高无机砷浓度样品时的方案修改。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>浓度在 
			标准曲线µg/L)</td>
			<td>分装量（mL）</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5</td>
			<td>1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1</td>
			<td>2（QC1）</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.5</td>
			<td>5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5</td>
			<td>10 (QC2)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7.5</td>
			<td>15</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10</td>
			<td>20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">每次校准前均需新鲜配制所有As(III)校准标准溶液。</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表2： 从25 µg/L As(V)标准溶液中取用的等分试样，用于在50 mL最终体积中构建As(III)校准曲线。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td rowspan="4">流动注射 
			氢化物发生</td>
			<td>·         样品环进样：0.5 mL（当最终预还原溶液的重悬体积与25 mL不同时需相应调整）。</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 还原剂：0.2 % (w/v) NaBH4 溶于 0.05 % (w/v) NaOH；流速为 5 mL/min。</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 盐酸溶液 10 % (v/v)，流速为 10 mL/min。</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 载气：氩气，流速为 100 mL/min。</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="5">原子吸收 
			光谱仪</td>
			<td>· 波长：193.7 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 光谱通带：0.7 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 无极放电灯系统 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 灯电流设定：400 mA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>· 原子化池温度：900 °C</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表3： 采用氢化物发生-原子吸收光谱法（HG-AAS）进行无机砷定量分析的仪器条件。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="2">食物</td>
			<td>无机砷（µg/kg 鲜重）</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>谷物及谷物制品</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>大米</td>
			<td>白米</td>
			<td>113 ± 18</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>73 ± 12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>56 ± 9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>糙米</td>
			<td>197 ± 32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>125 ± 20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>275 ± 44</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>蒸谷米</td>
			<td>134 ± 21</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>159 ± 25</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>米饼</td>
			<td>162 ± 26</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>127 ± 20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>蔬菜及蔬菜制品</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>脱水蘑菇</td>
			<td>Boletus edulis</td>
			<td>174 ± 10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Galocybe gambosa</td>
			<td>74 ± 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Marasmius oreades</td>
			<td>104 ± 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Cantharellus lutescens</td>
			<td>16 ± 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Lentinula edodes</td>
			<td>96 ± 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>海藻</td>
			<td>Hizikia fusiforme</td>
			<td>97000 ± 14550</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>44943 ± 6742</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Fucus vesiculosus</td>
			<td>288 ± 43</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>433 ± 65</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>鱼类及其他海产品</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>鱼肉</td>
			<td>尖头鲻鱼</td>
			<td>53 ± 12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>21 ± 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>欧洲鳗鱼</td>
			<td>72 ± 16</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>42 ± 9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>小龙虾</td>
			<td>33 ± 7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>20 ± 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>金枪鱼</td>
			<td>11 ± 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>5 ± 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>软体动物</td>
			<td>蛤蜊</td>
			<td>243 ± 54</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>133 ± 29</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>贻贝</td>
			<td>32 ± 32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>139 ± 31</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表4：应用所述方法对多种不同基质获得的结果。

本文展示了一种用于测定多种食品基质中无机砷的分析方法的有效性。该方法包括使用氯仿选择性提取无机砷，随后通过氢化物发生-原子吸收光谱法进行最终测定。

欧洲食品安全局（EFSA）在其关于食品中砷的科学意见中强调，为支持对砷的合理暴露评估……

本分析方法的总体目标是通过选择性提取并结合氢化物发生原子吸收光谱法检测，测定多种食品样品中的无机砷含量。这是一种可测定无机砷的通用方法，特别适用于水果制品中最具毒性的砷形态。该技术的主要优势在于所需仪器的成本和复杂性远低于高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（HPLC-ICP-MS），且选择性优于直接氢化发生原子吸收光谱法。本实验操作由本文共同作者、本实验室研究人员 Dinoraz Velez 演示。首先，在一个50 ml带螺口盖的聚丙烯离心管中，精确称取0.5至1克冻干样品。加入4.1 ml去离子水。使用机械振荡器剧烈振荡约5分钟，直至样品完全润湿。然后加入18.4 ml浓盐酸。用机械振荡器振荡15分钟后，静置样品12至15小时。为进行萃取，首先向水解后的样品中加入2 ml氢溴酸和1 ml硫酸溶液。使用机械振荡器或手动方式振荡30秒。随后加入10 ml氯仿。用机械振荡器振荡5分钟后，以800 × g离心5分钟。离心后，用移液器将氯仿相转移至另一个50 ml聚丙烯离心管中。向剩余的酸相中再加入10 ml氯仿，重复萃取过程。完成萃取后，应共收集约20 ml氯仿。操作时需注意避免酸相的交叉污染。将合并的氯仿相以800 × g离心5分钟。用1 ml移液器彻底去除残留在氯仿上的酸相残留物。接下来，将氯仿通过疏水性聚四氟乙烯（PTFE）膜过滤，以去除氯仿相中残留的固体或酸相杂质。将滤后的氯仿相收集至一个50 ml聚丙烯离心管中。此步骤至关重要：若氯仿相中残留酸相，会导致无机砷测定结果偏高，因为样品中其他所有砷形态均存在于该酸相中。为进行反萃取，向过滤后收集的氯仿相中加入10 ml 1 mol/L盐酸，以将无机砷反萃取至水相。用机械振荡器振荡5分钟。以800 × g离心5分钟。离心后，将酸相用移液器转移至一个250 ml玻璃烧杯中用于矿化。重复一次反萃取操作，并合并收集的盐酸相。将20克六水合硝酸镁和2克氧化镁悬浮于100 ml去离子水中。然后取2.5 ml该悬浮液加入烧杯中，边加边振荡以防止沉淀生成。接着加入10 ml浓硝酸，在沙浴中蒸发至干，过程中避免飞溅。用表面皿或类似物覆盖烧杯。随后将烧杯置于马弗炉中，在初始温度不超过150

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