1、原子熒光在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用劉霽欣 何洪巨 高峰2011.03原子熒光在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用原子熒光(VGAFS)簡(jiǎn)介原子熒光總量測(cè)量原子熒光形態(tài)分析VGAFS簡(jiǎn)介VG簡(jiǎn)介AFS簡(jiǎn)介VGAFS的特點(diǎn)VG簡(jiǎn)介待測(cè)元素與VG試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為含有待測(cè)元素的氣相分子的過(guò)程。最為常見(jiàn)的VG試劑為KBH4或NaBH4。能夠使待測(cè)元素與大量基體分離。非常適合作為聯(lián)用接口。產(chǎn)物氣體中含有大量水汽。AFS簡(jiǎn)介因?yàn)樵訜晒庾V線簡(jiǎn)單，光譜干擾小，所以可使用非色散檢測(cè)。VGAFS的特點(diǎn)可測(cè)As、Hg、Se、Pb、Cd、 Te、Ge、Sn、Sb、Bi、Zn等元素。具有較高的靈敏度：VG過(guò)程基本消除了基體干擾，降

2、低了噪音。無(wú)色散方式AFS檢測(cè)提高了信號(hào)強(qiáng)度。檢出限在110ppt左右。VGAFS總量測(cè)量VGAFS測(cè)Hg已在世界范圍內(nèi)得到了公認(rèn)。中國(guó)廣泛使用VGAFS作為Hg、As、Pb、Cd等元素的高靈敏檢測(cè)方法。在食品安全的各個(gè)環(huán)節(jié)得到了應(yīng)用。已建立了環(huán)境、農(nóng)業(yè)檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。(源頭)已建立了食品檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。已建立了衛(wèi)生檢測(cè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。(結(jié)果)元素形態(tài)分析的意義元素的生物活性與形態(tài)緊密相關(guān)：各種形態(tài)的毒性相差很大。各種形態(tài)的遷移、轉(zhuǎn)化性質(zhì)也大不相同。當(dāng)前元素測(cè)量：總量測(cè)量方式已經(jīng)滿足當(dāng)前要求。分析技術(shù)的發(fā)展已使形態(tài)分析成為可能。元素形態(tài)分析的方法概述：將分離方法和高靈敏度檢測(cè)方法聯(lián)用。分離方法的選

3、定：非色譜法：冷阱分離，或利用形態(tài)間HG差異分離。色譜法：GC或LC和VGAFS聯(lián)用。原子光譜檢測(cè)器的選定：ICPMSAASVGAFSAFS形態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)和難點(diǎn)特點(diǎn)AFS測(cè)量As、Se、Hg等元素的靈敏度高。VG系統(tǒng)很適于作為HPLC和AFS的接口。VGAFS價(jià)格和操作成本均較低。難點(diǎn)HPLC和AFS流速不匹配。對(duì)一些不能直接發(fā)生氫化物的形態(tài)須在線消解處理，這將影響其它形態(tài)的分析。AFS測(cè)量時(shí)水汽影響很大。接口裝置流路示意圖不同氣液分離器的脫水率普通氣液分離裝置出口氣體露點(diǎn)18.7 ，水分壓16.2mmHgNafion脫水(脫水率75%)出口氣體露點(diǎn)-2 ，水分壓4.0mmHg改進(jìn)氣液分離

4、器脫水(脫水率60%)出口氣體露點(diǎn)4.8 ，水分壓6.4mmHg不同氣液分離器的測(cè)量靈敏度a.普通氣液分離器；b.Nafion除水(干、濕氣2:1)；c.Nafion+改進(jìn)氣液分離器；d.改進(jìn)氣液分離器 原子熒光形態(tài)分析儀(SA-10)Hg分析LC系統(tǒng)Hg保護(hù)柱：XBP-C184.610mm分析柱：MP-C18反相柱1504.6mm，5mAgelaHg流動(dòng)相Hg形態(tài)分析流動(dòng)相5%乙腈+0.5%乙酸胺+0.1%半胱氨酸流速1.0mL汞形態(tài)檢測(cè)分析 汞形態(tài)分離度測(cè)試圖(譜峰分別為無(wú)機(jī)、甲基、乙基汞) 分離度計(jì)算表（測(cè)量次數(shù): n=3）取等濃度的標(biāo)樣Hg2+，MetHg+，EtHg+混合，得到濃度為

5、10g/L左右的混合標(biāo)樣溶液。以200微升采樣環(huán)進(jìn)樣，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù) 三種形態(tài)的汞均具有良好的線性。線性范圍不小于兩個(gè)數(shù)量級(jí)。測(cè)試結(jié)果表明：三種汞形態(tài)Hg2+，MetHg+，EtHg+的檢出限分別為0.5，0.4和0.5g/L，低于1g/L，符合設(shè)計(jì)要求。Hg2+MetHg+EtHg+濃度(g/L)面積(V*S)濃度(g/L)面積(V*S)濃度(g/L)面積(V*S)110.068.2413.073.1511.078.35210.061.5613.064.9811.075.24310.064.7513.069.2311.082.37410.066.7213.067.4111.081

6、.72510.067.8913.065.8311.077.08610.063.0413.066.9711.079.68710.065.4713.071.2411.081.57平均值65.3868.4079.43SD2.472.962.67RSD(%)3.84.33.4重現(xiàn)性及精密度 SA-10 Hg形態(tài)分析性能100L 采樣環(huán)魚(yú)肉中甲基汞的檢測(cè)魚(yú)類可將水中的Hg轉(zhuǎn)化為毒性、遷移性更高的甲基汞，所謂汞中毒一多半實(shí)際是甲基汞中毒，日本的“水俁病”是其中的典型代表。甲基汞分析還可采用GC，但先要對(duì)樣品衍生后測(cè)量，方法繁復(fù)，操作性差。海魚(yú)中汞形態(tài)測(cè)量的前處理方法文獻(xiàn)中報(bào)道了堿提取、酸提取、和含硫配體輔

7、助提取等方法，但提取時(shí)間均要求在12h以上。改進(jìn)了含硫配體輔助提取方法，將提取時(shí)間縮短到1h左右。海魚(yú)中的汞形態(tài)MetHg=104g/kg，Hg2+=3.7g/kgTotal Hg=110g/kg汞形態(tài)的加標(biāo)回收率砷的形態(tài)檢測(cè)分析 蔬菜樣品前處理?xiàng)l件優(yōu)化 AFS總砷測(cè)定 HPLC-HGAFS砷形態(tài)測(cè)定 HPLC-ICP-MS砷形態(tài)測(cè)定 加標(biāo)回收試驗(yàn) 不確定度的測(cè)定 HPLC-HGAFS砷形態(tài)測(cè)定氫化物發(fā)生原子熒光（HGAFS）是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的儀器。 HPLC-HGAFS靈敏度高，檢出限低的優(yōu)點(diǎn)，很適合在形態(tài)分析中當(dāng)檢測(cè)器。 調(diào)試儀器選擇最佳的儀器參數(shù)、條件。 通過(guò)對(duì)多種蔬菜的初步檢測(cè)，

8、選擇總砷含量較高的油菜作為摸索檢測(cè)前處理?xiàng)l件的材料。色譜參數(shù) IC陰離子交換柱流動(dòng)相流速進(jìn)樣體積HamiltonPRP-X100(250mm*4.1mm i.d., 10m)15 mmol/L (NH4)2HPO4 (PH 6.0)1 ml/min6 l氫化物發(fā)生 HGKBH4HCL1.5%( 3.5% ) NaOH，6.0ml/min7%，6.0ml/min原子熒光 AFS燈負(fù)高壓燈電流載氣屏蔽氣高性能砷空心陰極燈，193.7 nm290 V46 mA氬氣，400 ml/min氬氣，600 ml/min 分析條件蔬菜樣品前處理?xiàng)l件優(yōu)化 利用L25(56)正交試驗(yàn)因素水平進(jìn)行試驗(yàn)選擇最佳前處理

9、條件，考察提取溶劑、水浴溫度、水浴時(shí)間三個(gè)因素，每個(gè)因素選擇5個(gè)水平 。稱量水浴離心濃縮因素水平表 因素提取溶劑A水浴溫度B()水浴時(shí)間C(h)實(shí)驗(yàn)結(jié)果ug/kg實(shí)驗(yàn)1111111188.349實(shí)驗(yàn)2122222191.727實(shí)驗(yàn)3133333224.266實(shí)驗(yàn)4144444222.302實(shí)驗(yàn)5155555185.122實(shí)驗(yàn)6212345189.563實(shí)驗(yàn)7223451203.352實(shí)驗(yàn)8234512198.083實(shí)驗(yàn)9245123189.927實(shí)驗(yàn)10251234193.963實(shí)驗(yàn)11313524178.367實(shí)驗(yàn)12324135190.912實(shí)539實(shí)驗(yàn)14341

10、352197.341實(shí)781實(shí)驗(yàn)16414253178.384 蔬菜樣品前處理?xiàng)l件優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)表（As） 實(shí)271實(shí)914實(shí)驗(yàn)19442531197.912實(shí)驗(yàn)20453143178.283實(shí)驗(yàn)21515432176.304實(shí)驗(yàn)22521543183.492實(shí)驗(yàn)23532154193.502實(shí)驗(yàn)24543215187.293實(shí)驗(yàn)25554321169.493均值1202.353182.193193.012188.195188.155193.329均值2194.978193.551188.297191.781186.2

11、86152.691均值3 188.588205.061194.312195.787196.671224.627均值4190.953198.955191.835194.531196.236197.281均值5182.017179.128191.433188.595191.540190.961極差20.33625.9336.0157.59210.38571.936蔬菜樣品前處理?xiàng)l件優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)表（DMA） 因素提取溶劑A水浴溫度B()水浴時(shí)間C(h)實(shí)驗(yàn)結(jié)果ug/kg實(shí)驗(yàn)1111111387.105實(shí)驗(yàn)2 1222322423.83實(shí)驗(yàn)313333631.384實(shí)驗(yàn)4144444487.327實(shí)驗(yàn)

12、5155555462.581實(shí)驗(yàn)6212345398.036實(shí)驗(yàn)7223451464.825實(shí)驗(yàn)8234512480.683實(shí)驗(yàn)9245123413.376實(shí)驗(yàn)10251234487.782實(shí)驗(yàn)11313524170.983實(shí)驗(yàn)12324135182.973實(shí)349實(shí)731實(shí)822實(shí)驗(yàn)16414253428.127實(shí)385實(shí)591實(shí)驗(yàn)19442531569.279實(shí)驗(yàn)20453143385.483實(shí)驗(yàn)21515432371.742實(shí)驗(yàn)22521543460.691實(shí)

13、驗(yàn)23532154472.125實(shí)驗(yàn)24543215419.356實(shí)驗(yàn)25554321284.296均值1478.445351.199400.980368.212394.070380.771均值2448.940408.341407.418391.489357.015290.597均值3180.572455.026414.406399.966448.632498.577均值4476.973413.214372.681398.061385.977425.520均值5401.642358.793391.087428.843400.878391.107極差297.873103.82741.72560.

14、63191.617207.980 優(yōu)化前處理因素，選擇以蒸餾水為提取溶劑，在70下水浴3h做為試驗(yàn)的最佳前處理?xiàng)l件。 不同砷形態(tài)HPLC-HGAFS標(biāo)準(zhǔn)譜圖 （As(III)、DMA、MMA、 As(V)）油菜HPLC-HGAFS譜圖 菠菜HPLC-HGAFS譜圖 茼蒿HPLC-HGAFS譜圖 油麥菜HPLC-HGAFS譜圖 大白菜HPLC-HGAFS譜圖 標(biāo)準(zhǔn)曲線1（As） 標(biāo)準(zhǔn)曲線2（DMA） 不同蔬菜砷形態(tài)含量檢測(cè)結(jié)果 蔬菜類別 As(g/kg)DMA(g/kg)As(g/kg)總砷(g/kg)油菜224.26631.38-870.75花椰菜 26.56-66.4793.03大白菜90.

15、22-77.38167.6小白菜230.37-204.78434.78菠菜20.06-17.7937.85茼蒿10.84-11.5422.38油麥菜3.33-5.809.13蔬菜（鮮重）無(wú)機(jī)砷限量0.05mg/kg，總砷0.5mg/kg 接近限量！ HPLC-ICP-MS砷形態(tài)測(cè)定HPLC-ICP-MS 電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-MS)作為色譜的檢測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)樗梢院?jiǎn)便地連接在線高效液相色譜以及可以快速測(cè)定和具有高的靈敏度。但是(ICP-MS)的成本和維修費(fèi)用非常昂貴，難以在常規(guī)分析中推廣。 不同儀器砷形態(tài)含量檢測(cè)結(jié)果測(cè)定儀器 As(g/kg) MMA(g/kg) DMA(g/kg) As(

16、g/kg) 總砷量（g/kg)HPLC-HGAFSHPLC-ICP-MSAFS224.26215.35-631.38645.59-9.81-855.64870.75880.26 測(cè)定砷不同形態(tài)含量HPLC-ICP-MS儀器的靈敏度略微高過(guò)HPLC-HGAFS儀器；三種測(cè)定儀器的總砷測(cè)定值相差不大，說(shuō)明建立的HPLC-HGAFS法測(cè)定蔬菜中樣品砷形態(tài)靈敏度高和準(zhǔn)確性好。 SA-10測(cè)As的分析性能100L 采樣環(huán)As形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)分離圖譜地下水中的As形態(tài)含As(III)和As(V)，毒性相差兩倍以上。As(V)可直接治理，As(III)則不能。 兩份水樣的形態(tài)分析圖譜水樣4水樣7飼料中添加的四種As

17、劑Georges-Marie Momplaisir, Charlita G. Rosal, and Edward M. HeithmarArsenic Speciation Methods for Studying the Environmental Fate of Organoarsenic Animal-Feed Additives飼料中As劑造成的As污染Georges-Marie Momplaisir, Charlita G. Rosal, and Edward M. HeithmarArsenic Speciation Methods for Studying the Environ

18、mental Fate of Organoarsenic Animal-Feed Additives飼料中六種常見(jiàn)As形態(tài)海藻中無(wú)機(jī)砷測(cè)量海藻中無(wú)機(jī)砷測(cè)量的意義：海藻中總砷含量很高，但大多是無(wú)毒的有機(jī)砷，有毒的無(wú)機(jī)砷含量很低。但也存在無(wú)機(jī)砷含量很高的羊棲菜，有必要檢測(cè)其無(wú)機(jī)砷含量，以評(píng)價(jià)其安全性。海藻中無(wú)機(jī)砷測(cè)量的問(wèn)題：現(xiàn)有方法測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果往往較高，達(dá)到1mg/kg以上。海藻中砷形態(tài)的前處理水+甲醇提?。耗鼙３中螒B(tài)不發(fā)生變化。形態(tài)復(fù)雜，分離困難，需使用梯度淋洗。1mol/L HCl提取：有機(jī)形態(tài)不向無(wú)機(jī)形態(tài)轉(zhuǎn)化。分解有機(jī)形態(tài)，減少種類，簡(jiǎn)化分析工作。紫菜中As形態(tài)海帶中As形態(tài)(氧化)6M HCl提取后的As形態(tài)(氧化)1M HCl提取紫菜的As形態(tài)(氧化)1M HCl提取海帶的As形態(tài)(氧化)海藻中無(wú)機(jī)砷