氢化物发生-原子荧光光谱法对罐头食品微量砷的测定

氢化物发生-原子荧光光谱法对罐头食品微量砷的测定

杜永奇

杜永奇(河南省睢县疾病预防控制中心河南睢县476900)

【摘要】研究了氢化物发生-原子荧光光谱法对微量砷的测定,方法灵敏度高,准确度好。在最佳条件下,荧光强度与砷浓度在特定（4×10-4～0.21μg•ml-1）范围内呈线性关系,检出限达1×10-4μg•ml-1。用此法测定了罐头食品中微量砷,结果满意。本文重点研究了氢化物发生-原子荧光光谱法对微量砷的测定结果，对于我们在检测罐头食品含有微量砷有着重要的意义和实用价值。

【关键词】氢化物发生-原子荧光光谱法罐头食品砷

【中图分类号】R155.5【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）09-0311-02

氢化物发生法的概述：碳、氮、氧族元素的氢化物是共价化合物。其中As元素的氢化物具有挥发性，通常情况下为气态，借助载气流可以方便的将其导入原子光谱分析的原子化器或激发光源中，然后进行定量光谱测量，这个过程也是测定这些元素的最佳样品引入方法。

氢化物发生-原子荧光光谱法（AFS）是介于原子发射光谱（AES）和原子吸收光谱（AAS）之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子（一般蒸汽状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。

说明:测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。原子荧光的波长在紫外、可见光区。气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，约经10～8秒，又跃迁至基态或低能态，同时发射出荧光。若原子荧光的波长与吸收线波长相同，称为共振荧光；若不同，则称为非共振荧光。共振荧光强度大，分析中应用最多。

利用惰性气体作载气，将气态氢化物和过量氢气与载气混合后，导入加热的原子化装置，氢气和氩气在特制火焰装置中燃烧加热，氢化物受热以后迅速分解，被测元素离解为基态原子蒸气，其基态原子的量比单纯加热砷元素生成的基态原子高几个数量级。

按照要求，本文重点讲述罐头食品当中微量砷的测定方法氢化物发生-原子荧光光谱法。砷及砷的化合物具有较高的生物毒性,长期接触As会引起细胞和毛细血管中毒,甚至诱发恶性肿瘤。罐头是我国湖南的大宗出口商品,其中的砷被列为重点检验的元素之一。砷的测定有古蔡法、银盐法、原子吸收光谱法、氢化物发生原子吸收光谱法、极谱法等,但均有其不足之处。原子荧光光谱法作为一种独特的痕量分析技术,兼有原子发射和原子吸收光谱法的优点[1]。

将氢化物发生与原子荧光光谱法有机结合起来则是近年来发展较快的一种新技术,该技术灵敏度高,基体干扰少,在砷、汞等挥发性元素的测定中表现出极大的优越性。关于砷的原子荧光光谱法测定已有报道[2～5],但多用于冶金、生化、环保等领域,未见在罐头食品中的应用。本文用氢化物发生原子荧光光谱法对罐头食品中痕量砷的测定进行了研究,以盐酸作氢化物发生的介质,断续流动方式进样,灰化法消解样品。方法灵敏度高,线性范围宽,准确度、收稿日期:20000908精密度、选择性好,所用仪器为国产仪器,操作方便。

元素砷在自然环境中极少，因其不溶于水，故无毒，但极易氧化为剧毒的三氧化二砷(As2O3)，即砒霜。砷的化合物在自然环境中广泛存在［1］。人体长期摄入被砷污染的食物后，可以引起严重中毒，因此砷在食品卫生检测中被列为常规检测的有害元素。对砷的检测技术要求较高。在食品分析中常用的消解方法为湿法消解等，该方法消解时间长，酸和其他溶液用量大，基体干扰严重［2］。本文采用微波消解食品样品，原子荧光光谱法测定，其结果与湿法消解差异无显著性。通过对国家标准物质茶树叶(GBW08513)的测定，对该方法进行验证，其结果准确度高和精密度好。

1试验部分

1.1主要仪器与试剂AFS9130双光道原子荧光分光光度计(吉天仪器有限公司)Q45微波消解仪(吉天仪器有限公司)；砷标准溶液：国家标准物质研究中心(GBW08611)，ρ(As)＝1000μg/ml。用超纯水稀释成ρ(As)＝1μg/ml标准使用液(临用现配)。硝酸、盐酸：优级纯;预还原剂：硫脲+抗坏血酸(100g/L);载液：盐酸溶液(2%);还原剂：硼氢化钾溶液(10g/L);以上试剂均为分析纯。试验用水为超纯水。

1.2样品前处理称取0.5g样品于聚四氟乙烯消化罐中，加入HNO33ml，H2O22ml浸泡过夜。次日于100℃水浴上加热20分钟，将上述消化罐放入微波消解仪中，以功率450W、时间5分钟消解。待消化罐放冷后，取出聚四氟乙烯消化罐100℃水浴中，加热1h脱酸，直至消化液无色或淡黄色为止。将消化液转入25ml容量瓶中，加入预还原剂2.5ml，超纯水定容至刻度，放置30分钟后测定。同时制备空白试液。

1.3工作曲线的制备吸取砷标准使用2ml于100ml容量瓶中，加入预还原剂2.5ml，超纯水定容至刻度，放置30分钟后测定。标准曲线由仪器自动稀释配制，标准系列浓度分别为0,2ng/ml,4ng/ml,6ng/ml,8ng/ml,10ng/ml,15ng/ml,20ng/ml。

1.4仪器工作条件光电倍增管负高压270V，空心阴极灯灯电流80mA，原子化器高度8mm，屏蔽气和载气均为氩气，流量分别为400ml/分钟和800ml/分钟,读数时间为7.5秒，延迟时间为1.5秒。

2结果与讨论

2.1微波消解条件为使样品消解完全,本文通过正交设计，对消解时间、消解功率、硝酸和过氧化氢的加入量等条件，进行了四因素三水平的正交试验。其试验条件见表1。通过试验，其最佳消解条件是A2B3C1D2，即称取0.5g样品，消解功率450W，时间5分，硝酸3ml，过氧化氢2ml。回收率为95.6～102.8%，结果见表2。

A为消解功率(W)A1350A2450A3600

B为消解时间(分)B11B22B35

C为硝酸加入量(ml)C13C25C37

D为过氧化氢加入量(ml)D11D22D33

表1微波消解条件的试验结果

2.2仪器条件的选择结果

2.2.1负高压试验表明负高压为270V时，荧光强度稳定，随着负高压的增大，荧光强度增大，噪声也增大，所以负高压过高或过低荧光信号的强度都不稳定。

2.2.2灯电流本实验选用80mA可以得到很好的灵敏度及稳定性，试验表明灯电流增大，被测样品和空白的荧光强度都随之增大，同时灯电流过大会降低灯的使用寿命。

2.2.3原子化器高度测定结果证明，原子化器的高度与被测样品所产生的荧光强度密切相关，原子化器高度为8mm时，荧光强度最高，故选择原子化器高度为8mm。

2.2.4屏蔽气和载气流量在确保灵敏度的情况下，选择稍大的载气流量可获得较稳定的荧光信号，本实验选择流量分别为400ml/分和800ml/分。

2.3硼氢化钾浓度及酸度的选择分别测定5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L五种浓度的硼氢化钾溶液对砷的荧光强度的影响，结果表明在10g/L～15g/L的范围内荧光强度无明显变化，故选择了10g/L的硼氢化钾浓度。三价砷离子在盐酸介质中比较稳定，因此选择盐酸溶液作为载流，而盐酸浓度对砷的荧光强度也有较大的影响，在上述硼氢化钾浓度选定的情况下，选用了2%的盐酸浓度作为载流。

2.4方法的检出限用选定的最佳条件，按试验方法对试剂空白溶液连续测定11次，以3倍的标准差计算砷的检出限为1.98ng/ml。

2.5样品测定结果按本试验方法测定茶树叶(GBW08513)中总砷的含量，标准值为(0.180±0.049)mg/kg。微波消解的测定结果与湿法消解的测定结果进行比较，结果见表2。

微波消解的精密度RSD=2.7%回收率在94.4%～102.8%之间

湿法消解的精密度RSD=1.3%回收率为91.7%～95.6%之间

由表2可见微波消解与湿法消解的结果相吻合。而且该方法酸用量少，空白值低，无污染，结果准确可靠。

3小结

微波消解原子荧光法测定食品中的总砷，有良好的准确性和精密度。采用微波消解样品取样量少，用酸量小，空白值低，无污染，损失小，消解完全，对操作人员的伤害小，而且数据准确，重现性好，操作简单，快速方便。

参考文献

[1］杨惠芬.食品卫生理化检验标准手册［M］.北京：中国标准出版社，1998：9295.

[2］GB/T5009.112003，食品中总砷及无机砷的测定方法［S］.