食品中砷含量的測(cè)定

關(guān)于食品中砷含量的測(cè)定1砷的簡介1.1元素性質(zhì)砷的原子序數(shù)為33，原子量74.92，原子類型:非金屬。砷蒸汽具有一股難聞的大蒜臭味，游離的砷是非?；顫姷模诳諝庵屑訜岬?00℃時(shí)，有熒光出現(xiàn)，于400℃時(shí)，會(huì)有一種帶藍(lán)色的火焰燃燒，并形成白色的氧化砷煙。（As2O3是毒性很強(qiáng)的物質(zhì)，是砒霜的主要成分，可用于治療癌癥，是兩性氧化物。）砷有三種存在形式：無價(jià)砷、三價(jià)砷、五價(jià)砷，其化合物的毒性是由價(jià)數(shù)的不同，有機(jī)或無機(jī)，是氣體、液體還是固體等決定。一般而言無機(jī)砷比有機(jī)砷要毒，三價(jià)砷比五價(jià)砷要毒，但是對(duì)于不帶價(jià)的砷的了解比較少。砷化氫毒性與其他砷不同，是目前已知的砷化物中最毒的一個(gè)。第2頁,共28頁，星期六，2024年，5月1.2來源

砷污染是指由砷或其化合物所引起的環(huán)境污染。砷和含砷金屬的開采、冶煉，用砷或砷化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過程，都可產(chǎn)生含砷廢水、廢氣和廢渣，對(duì)環(huán)境造成污染（砷在地殼中有時(shí)以游離狀存在，不過主要是以硫化物礦的形式存在如雌黃As2S3、雄黃As2S2、砷黃鐵礦FeAsS）。1.3生理作用

砷是必需微量元素，人體砷含量低時(shí)會(huì)導(dǎo)致生長抑制和生殖異常，過量攝入會(huì)導(dǎo)致砷中毒。據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)資料提出，人的砷需要量為6.25μg/4.18MJ（兆焦耳：熱值單位）~12.5μg/4.18MJ，世界各地砷的攝入量一般為12μg~40μg，但攝入海產(chǎn)品多的人，攝入量一般為195μg每天。第3頁,共28頁，星期六，2024年，5月1.4中毒途徑砷和砷化物一般可通過水、大氣和食物等途徑進(jìn)入人體，造成危害。1.5中毒機(jī)理

砷及其化合物進(jìn)入人體，蓄積于肝、腎、肺、骨骼等部位，特別是在毛發(fā)、指甲中貯存，砷在體內(nèi)的毒作用主要是與細(xì)胞中的酶系統(tǒng)結(jié)合，使許多酶的生物作用受到抑制失去活性，造成代謝障礙。長期攝入低劑量的砷，經(jīng)過十幾年甚至幾十年的體內(nèi)蓄積才發(fā)病。1.6

中毒表現(xiàn)

（尿砷≥0.09mg/L，發(fā)砷≥0.06mg/L）砷慢性中毒主要表現(xiàn)為末梢神經(jīng)炎和神經(jīng)衰弱癥候群的癥狀，皮膚色素高度沉著和皮膚高度角化、發(fā)生龜裂性潰瘍是砷中毒的另一個(gè)特點(diǎn)。急性砷中毒多見于消化道攝入，主要表現(xiàn)為劇烈腹痛、腹瀉、惡心、嘔吐。搶救不及時(shí)可造成死亡。砷具有致癌性。

第4頁,共28頁，星期六，2024年，5月2

儀器簡介

2.1

儀器部分儀器結(jié)構(gòu)熒光光度主機(jī)130位自動(dòng)進(jìn)樣器斷續(xù)流動(dòng)氫化物發(fā)生及氣液分離系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)原子化器光學(xué)系統(tǒng)電路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)蠕動(dòng)泵：取樣泵、還原劑泵反應(yīng)器氣液分離器：一級(jí)、二級(jí)第5頁,共28頁，星期六，2024年，5月2.2

儀器條件（1）光電倍增管負(fù)高壓：可在200V-500V之間增減，最小變量5V。負(fù)高壓增大，儀器靈敏度增大，但噪聲也增大，即提高負(fù)高壓不改善信噪比。（2）空心陰極燈燈電流：燈電流的大小代表了激發(fā)光源的強(qiáng)弱。在一定范圍內(nèi)，燈電流越大，靈敏度越高，但因?yàn)闊綦娏魈髸?huì)產(chǎn)生噪音大、自吸現(xiàn)象，影響檢出限和穩(wěn)定性以及縮短燈的使用壽命。范圍為0mA-150mA，最小變量1mA。（3）原子化器高度：原子化器最高端（石英爐芯的出口處）距透鏡中心水平面的垂直距離即火焰高度，它主要用于表示不同元素的最佳爐體位置。需人工調(diào)節(jié)。第6頁,共28頁，星期六，2024年，5月(4)延遲時(shí)間：當(dāng)樣品與還原劑開始反應(yīng)產(chǎn)生的氫化物進(jìn)入原子化器需要一個(gè)過程，這段時(shí)間稱為延遲時(shí)間，可以有效地延長燈的使用壽命，減少空白噪聲。(5)讀數(shù)時(shí)間：計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量的時(shí)間（點(diǎn)亮元素?zé)粽丈湓诱羝怪a(chǎn)生熒光的整個(gè)過程）。(6)載氣流速：指通過石英爐芯載氣內(nèi)管的氬氣流量。300mL/min-600mL/min可調(diào)，最小變量100mL/min。(7)屏蔽氣流速:指通過石英爐芯載氣屏蔽氣管的氬氣流量。800mL/min-1100mL/min可調(diào)，最小變量100mL/min。(8)測(cè)量方式：標(biāo)準(zhǔn)曲線法（StandardCurve）。(9)讀數(shù)方式：峰面積（PeakArea）。第7頁,共28頁，星期六，2024年，5月3砷含量的檢測(cè)

檢測(cè)方法：氫化物原子熒光光度法原子熒光光譜法（AFS）原理：基態(tài)原子（一般為蒸氣狀態(tài)）吸收合適的特定頻率的輻射而被激發(fā)至高能態(tài)，而后，激發(fā)態(tài)原子在去激發(fā)過程中以光輻射的形式發(fā)射出特征波長的熒光。

氫化物發(fā)生進(jìn)樣方法，是利用某些能產(chǎn)生初生態(tài)的還原劑或者化學(xué)反應(yīng)，將樣品溶液中的分析元素還原為揮發(fā)性共價(jià)氫化物，然后借助載氣流將其導(dǎo)入原子光譜分析系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的方式。碳、氮、氧族元素的氫化物是共價(jià)化合物。其中As（砷）、Sb（銻）、Bi（鉍）、Ge（鍺）、Sn（錫）、Pb（鉛）、Se（硒）、Te（碲）等8種元素的氫化物具有揮發(fā)性，通常情況下為氣態(tài)。借助載氣流可以方便地將其導(dǎo)入原子光譜分析系統(tǒng)的原子化器之中，進(jìn)行定量光譜測(cè)量。這是測(cè)定這些元素的最佳樣品引入方式。

第8頁,共28頁，星期六，2024年，5月3.1總砷的測(cè)定

(1)原理：食品試樣經(jīng)濕消解或干法灰化后，加入硫脲使五價(jià)砷預(yù)還原為三價(jià)砷，再加入硼氫化鉀或硼氫化鈉使還原生成砷化氫，由氬氣進(jìn)入石英原子化器中分解為原子態(tài)砷，在特制砷的空心陰極燈的發(fā)射光激發(fā)下產(chǎn)生原子熒光，其強(qiáng)度在規(guī)定條件下與砷的濃度成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

第9頁,共28頁，星期六，2024年，5月

當(dāng)硼氫化鉀與酸性溶液反應(yīng)生成氫氣被氬氣帶入石英爐時(shí)，氫氣將被點(diǎn)燃并形成氬氫焰，在氬氫焰的周圍加有屏蔽氣以進(jìn)一步改善檢出限及穩(wěn)定性。屏蔽式結(jié)構(gòu)減少熒光猝滅，整個(gè)系統(tǒng)放在完全避光的原子化室內(nèi)，減少雜散光的影響。載氣-氬氣蠕動(dòng)泵氫化物或原子蒸氣廢液氣液分離器硼氫化鉀樣品屏蔽式石英爐原子化器反應(yīng)塊屏蔽氣空芯陰極燈原子熒光光度計(jì)的原理

第10頁,共28頁，星期六，2024年，5月氬氣、氫化物屏蔽氣第11頁,共28頁，星期六，2024年，5月(2)試劑

1）預(yù)還原液（5%硫脲+5%抗壞血酸）：稱取5g硫脲5g抗壞血酸于100mL容量瓶中，用超純水定容。2）載流（5%鹽酸）：在加入少量超純水500mL容量瓶中，加入25mL鹽酸，用超純水定容。3）還原劑（2%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鈉）：稱取2.5g氫氧化鈉溶于500mL容量瓶中，再將10g硼氫化鉀溶于堿液，用超純水定容。現(xiàn)配現(xiàn)用。4）濕法使用試劑：硝酸（沸點(diǎn)：120℃）、高氯酸（沸點(diǎn)：130℃

）。注：實(shí)驗(yàn)試劑均為優(yōu)級(jí)純，水為超純水。第12頁,共28頁，星期六，2024年，5月(3)標(biāo)準(zhǔn)溶液1）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：含砷0.1mg/mL。精確稱取于100℃干燥2h以上的三氧化二砷0.1320g,加100g/L氫氧化鈉10mL溶解，用少量水轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，加（1+9）硫酸25mL，用水定容至刻度線。2）砷使用標(biāo)準(zhǔn)液：含砷1μg/mL.吸取1.00mL砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度線。(4)使用儀器

AFS-9800雙道原子熒光光度計(jì)、電熱板第13頁,共28頁，星期六，2024年，5月(5)分析步驟

1）前處理

GB/T5009.11-2003(第一法)

稱?。ň_到0.01g）于50mL-100mL錐形瓶中，同時(shí)做兩份空白，加硝酸20~40mL，硫酸（沸點(diǎn)：338℃）1.25mL，搖勻后放置過夜，置于電熱板上加熱消解。若消解液處理至10mL左右時(shí)仍有未分解物質(zhì)或色澤變深，取下放冷，補(bǔ)加硝酸5~10mL，如此反復(fù)兩三次，注意避免炭化。如果仍不能消解完全，則加入高氯酸1~2mL，繼續(xù)加熱至消解完全后，再持續(xù)蒸發(fā)至高氯酸的白煙散盡，硫酸的白煙開始冒出。冷卻，加水25mL，再蒸發(fā)至冒硫酸白煙。冷卻，用水將內(nèi)容物轉(zhuǎn)入25mL容量瓶，加入50g/L硫脲2.5mL，補(bǔ)水至刻度并混勻，備測(cè)。液奶5~10g奶粉1~2.5g第14頁,共28頁，星期六，2024年，5月

硫酸是高沸點(diǎn)酸，在消化過程中其與硝酸、水形成高沸點(diǎn)復(fù)合物，從而有效地提高消化液的溫度，達(dá)到破化壞樣品生物結(jié)構(gòu)的目的，使包裹在生物大分子中的砷元素有效地釋放。

O

HNO3+H2SO4O2NO=S=O+H2OHO

（雜多酸）要洗除消化液中的HNO3及氮氧化物，一般可通過加水加熱使之水解而逸出。第15頁,共28頁，星期六，2024年，5月稱取（精確到0.01g）于100mL錐形瓶中，同時(shí)做兩份空白，放置過夜，置于電熱板上加熱消解，若消解液處理仍有未分解物質(zhì)或色澤變深，取下放冷。補(bǔ)加1-2mL硝酸。再持續(xù)蒸發(fā)至冒大量白煙，溶液3~5mL且清澈透明。冷卻，加水25mL，再蒸發(fā)至冒大量白煙，溶液3~5mL且清澈透明。冷卻，用水將內(nèi)容物轉(zhuǎn)入25mL容量瓶，加入1.25mL的鹽酸，5mL5%硫脲+5%抗壞血酸，補(bǔ)水至刻度并混勻，備測(cè)。第16頁,共28頁，星期六，2024年，5月2）標(biāo)準(zhǔn)系列制備在6個(gè)25mL的容量瓶中加入少量標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)溶液（5%鹽酸-1%硫脲-1%抗壞血酸），分別加入0、0.25、0.50、1.00、2.00、2.50mL砷100ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)加至刻度線附近，然后用超純水定容，搖勻，放置10分鐘即可使用。此標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度為：0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00ng/mL。3）儀器條件光電倍增管負(fù)高壓：250V

燈電流：60mA

原子化器高度：8mm

載氣流量：300mL/min

屏蔽氣流量：800mL/min

延長時(shí)間：2s

讀數(shù)時(shí)間：12s第17頁,共28頁，星期六，2024年，5月(6)計(jì)算結(jié)果砷(mg/kg)＝式中：

C1–試樣被測(cè)液的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；

C0–試劑空白液的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；

m–試樣質(zhì)量，單位為克（g）。允許差：在重復(fù)性條件下獲得兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值的10%第18頁,共28頁，星期六，2024年，5月3.2無機(jī)砷的測(cè)定（1）原理食品中的砷可能以不同的化學(xué)形式存在，包括無機(jī)砷和有機(jī)砷。在6mol/L鹽酸水浴條件下，無機(jī)砷以氯化物形式被提取，實(shí)現(xiàn)無機(jī)砷和有機(jī)砷的分離。在2mol/L鹽酸下測(cè)定總無機(jī)砷。第19頁,共28頁，星期六，2024年，5月（2）試劑1）6mol/L鹽酸溶液：在加入少量超純水500mL容量瓶中，加入250mL鹽酸，用超純水定容。2）載流（20%鹽酸）：在加入少量超純水500mL容量瓶中，加入100mL鹽酸，用超純水定容。3）還原劑（1%硼氫化鉀+0.5%氫氧化鈉）：稱取2.5g氫氧化鈉溶于500mL容量瓶中，再將10g硼氫化鉀溶于堿液，用超純水定容。現(xiàn)配現(xiàn)用。4）碘化鉀（100g/L）+硫脲（50g/L）:稱取碘化鉀10g，硫脲5g溶于水中，并稀釋至100mL混勻。第20頁,共28頁，星期六，2024年，5月（3）分析步驟1）前處理：稱取經(jīng)粉碎過80目篩的干樣2.50g于25mL具塞刻度試管中，加6mol/L鹽酸20mL，混勻。置于60℃水18h(80℃水浴4h)，期間多次震蕩，使試樣充分浸提。取出冷卻，脫脂棉過濾，取4mL濾液于10mL容量瓶中，加碘化鉀（還原劑）-硫脲混合液1mL，正辛醇（消泡劑）8滴，加水定容。放置10min后測(cè)試試樣中無機(jī)砷。如渾濁，再次過濾后測(cè)定。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。第21頁,共28頁，星期六，2024年，5月2）標(biāo)準(zhǔn)系列制備

分別準(zhǔn)確吸取1μg/mL三價(jià)砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液加入0、0.20、0.40、0.80、1.60、2.00mL于10mL容量瓶中，分別加入6mol/L鹽酸4mL，加碘化鉀-硫脲混合液1mL，正辛醇8滴，加水定容。此標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度為：0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00ng/mL。3）儀器條件光電倍增管負(fù)高壓：260V

燈電流：60mA

原子化器高度：8mm

載氣流量：300mL/min

屏蔽氣流量：800mL/min

延長時(shí)間：2s

讀數(shù)時(shí)間：12s第22頁,共28頁，星期六，2024年，5月（4）計(jì)算結(jié)果砷(mg/kg)＝式中：

C1–試樣被測(cè)液中無機(jī)砷的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；

C0–試劑空白液的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；

m–試樣質(zhì)量，單位為克（g）。

F–固體試樣：F=10mL×25mL/4mL允許差：在重復(fù)性條件下獲得兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過算術(shù)平均值的10%第23頁,共28頁，星期六，2024年，5月4注意事項(xiàng)

所有計(jì)量用玻璃儀器使用前在20％硝酸中浸泡24ｈ以上。

在更換載流時(shí)，一定要小心，以免將進(jìn)樣針碰斷；避免自動(dòng)進(jìn)樣器表面滴上液體而損壞儀器。一定要注意各泵管無泄漏，在使用一段時(shí)間后，應(yīng)隨時(shí)向泵管與泵頭間的空隙加幾滴硅油，以保護(hù)泵管。實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意在氣液分離器（二級(jí)氣液分離器）中不要有積液，以防溶液進(jìn)入原子化器。在樣品分析中需要用硝酸處理樣品，當(dāng)測(cè)定溶液中硝酸含量較高時(shí)加入硫脲和抗壞血酸還原劑后會(huì)產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，造成砷的測(cè)定結(jié)果嚴(yán)重偏低。應(yīng)該盡量控制硝酸的殘留量。測(cè)定砷時(shí)，開始階段受空心陰極燈變化影響較大，應(yīng)隨時(shí)校正標(biāo)準(zhǔn)曲線。氬氣純度：≥99.99%，工作時(shí)氣瓶次級(jí)壓力0.2-0.3MPa，儀器穩(wěn)壓到0.2MPa。當(dāng)氬氣壓力低于0.15MPa時(shí)，儀器給以提示，氫化物發(fā)生反應(yīng)不能進(jìn)行。第24頁,共28頁，星期六，2024年，5月5補(bǔ)充內(nèi)容