韦昌金 刘霁欣 卢丹
（北京吉天仪器有限公司 北京 １０００１６）
摘 要 介绍了北京吉天仪器有限公司开发的ＳＡ－１０形态分析仪在测定砷形态和硒形态上的分析性能，大部分砷、硒形态的最小检测浓度小于１ ｎｇ／ｍＬ。着重介绍ＳＡ－１０形态分析仪在分析动物型海产品和植物型海产品中的砷形态以及在分析富硒营养品和富硒茶中的硒形态中的应用。
关键词 氢化物发生原子荧光；形态分析；食品；微量元素中图分类号 Ｏ６５７
Application of Hydride Generation-atomic Fluorescence Spectrometry on Speciation Analysis
of Trace Elements in Foods
Wei Changjin, Liu Jinxin, Lu Dan
(Beijing Titan Instruments Co., Ltd, Beijing 100016, China)
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｒｓｅｎｉｃ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ｂｙ ＳＡ－１０ Ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ＢｅｉｊｉｎｇＴｉｔａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｍｏｓｔ ｏｆ ａｒｓｅｎｉｃ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｎｉｕｍｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｌｌ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １ ｎｇ／ｍＬ． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳＡ－１０ Ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ ｏｎ ａｒｓｅｎｉｃ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎｉｍａｌ ａｎｄ ｐｌａｎｔｍａｒｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ｏｎ ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｅａ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｈｙｄｒｉｄｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｔｏｍｉｃ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ； ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｆｏｏｄｓ； ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
１ 引 言
原子荧光是一种原子光谱，目前使用最多的是氢
化物发生原子荧光，就是元素氢化物发生之后形成的气态氢化物用原子荧光仪器来检测，它可以测量溶液中的砷锑铋汞硒铅等十一种元素。氢化物发生原子荧光具有灵敏度高，检出限低的优点，很适合在形态分析中当检测器。
Ｐａｔｒｉｃｉａ Ｃａｖａ－Ｍｏｎｔｅｓｉｎｏｓ等人［１］通过在不同条件下多次测量之后建立方程，然后通过数学法求得结果的方式用氢化物发生原子荧光测定水、尿样中的砷形态，测样时间很长，计算过程繁杂。近年来，常用于形态分析的方法是联用技术。首先是对不同的形态进行分离，分离之后再进行处理使它们转变为能被检测的形式，最后再用灵敏度高和选择性好的检测器检测。氢化物发生原子荧光光谱性价比高，而且氢化物发生装置可以作为元素形态分离和检测器之间的联用接口，所以在形态分析中应用广泛［２－１０］。
食品安全问题关系到人类的健康，因此食品的检测一直备受关注。对于食品中元素的检测来说，仅仅测定总元素的含量是不够的，因为同一元素的不同形态可能具有完全不同的化学和毒理性质。北京吉天仪器有限公司开发出了ＳＡ－１０形态分析仪，用于微量元
收稿日期：２００６－０９－１６
素中不同形态的定性定量分析。其分析过程结合了液相色谱分离与氢化物发生原子荧光光谱检测（ＨＰＬＣ－ＨＧ－ＡＦＳ）。在设计过程当中，利用专用的接口把色谱流出液和氢化物发生需要的盐酸和硼氢化钾溶液连接，避免了色谱峰的展宽。对于不能直接氢化物发生的形态来说，提供了带有切换阀的紫外在线消解装置，紫外消解系统和无紫外消解系统可以很方便的切换。此外还采用特殊的气液分离器，使信号大大提高。
２ 仪器的分析性能
采用建立的ＨＰＬＣ－ＨＧ－ＡＦＳ方法评价仪器测定砷形态和硒形态的性能，以最小检测浓度、线性相关系数和相对标准偏差为指标，其中最小检测浓度定义为具有两倍峰峰噪声峰高所需的最小样品浓度，由 ２・ＨＮ・ｃ／Ｈ计算得到，其中ＨＮ是峰峰噪声； ｃ是形态浓度；Ｈ是形态在相应浓度下的峰高。最小检测浓度是仪器实际能检测到并能准确定性定量的依据。图１是砷形态分离标准谱图，四种有毒砷形态在１０分钟之内完全基线分离。因为这四种砷形态不用消解就可以生成氢化物，加入在线消解灵敏度反而更低，所以在测定这四种砷形态时不用在线消解。砷形态的分析性能列于表１，亚砷酸盐（Ａｓ（ＩＩＩ））、二甲基砷化合物（ＤＭＡ））、一甲基砷化合物（ＭＭＡ）和砷酸盐（Ａｓ（Ｖ））的最小检测浓度分别为０．３ ｎｇ／
作者简介：韦昌金（１９７９－），硕士，主要从事仪器方法开发及技术支持工作。
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ｍＬ、０．６ ｎｇ／ｍＬ 、０．４ ｎｇ／ｍＬ、１．１ ｎｇ／ｍＬ。四种砷形态的线性相关系数均大于０．９９９，相对标准偏差均在３％以内。图２是硒形态的标准分离谱图，第一个出峰的是硒代胱氨酸（ＳｅＣｙｓ），然后是四价硒（Ｓｅ（ＩＶ）），第三个峰是硒代蛋氨酸（ＳｅＭｅｔ），三种硒形态在１０分钟之内完全基线分离。由于有机硒形态的氢化物发生能力较弱，采用紫外在线消解的方式可以大大提高有机硒的信号，因此在测定硒形态时加入在线消解的过程。硒形态的分析性能列于表２，三种硒形态的最小检测浓度都小于５ ｎｇ／ｍＬ，其中硒代胱氨酸和四价硒更是小于１ ｎｇ／ｍＬ。线性相关系数都大于０．９９９。相对标准偏差都在４％以内。
３．１．１动物型海产品中砷形态分析
动物型海产品中主要Ａｓ形态为无毒的ＡｓＢ（砷甜菜碱），还含有少量低毒的ＤＭＡ（二甲基砷）。表３是贻贝中的砷形态测定结果及加标回收率，因为没有使用在线紫外消解，而ＡｓＢ不能直接进行ＨＧ反应，所以没有给出ＡｓＢ的含量，贻贝中主要以二甲基砷为主，还含有少量的无机砷。贻贝加标回收率在９０％－１０５％之间。用形态分析方法测得动物型海产品中的无机砷含量与用６ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ提取方法吻合较好。可能有以下两方面的原因，第一，动物型海产品中含量很高的ＡｓＢ不能进行ＨＧ反应，不会干扰测量。第二，动物型海产品中含量次高的ＤＭＡ经还原后的产物为ＤＭＡ（ＩＩＩ），在高酸度下其ＨＧ能力很低。表４是ＤＭＡ在高酸度和还原性下的表现，由这个表可以证实，在２．４ｍｏｌ／Ｌ的盐酸中，加入碘化钾，硫脲还原剂，以Ａｓ（ＩＩＩ）为标准定量，１００ ｎｇ／ｍＬ ＤＭＡ在０分钟时也只相当于６．７ｐｐｂ的Ａｓ（ＩＩＩ），随还原时间延长，测得的值越来越低，到６０分钟时只相当于２．２ｐｐｂ的Ａｓ（ＩＩＩ）。说明ＤＭＡ（ＩＩＩ）在高酸度下的氢化物发生能力是很低的。
表３ 贻贝中砷形态及加标回收率
测定元素Ａｓ（ＩＩＩ）ＤＭＡＭＭＡＡｓ（Ｖ）
测得值／ｍｇ／ｋｇ加标浓度／ｐｐｂ
０．０３１．４３００
６０６０６０６０
回收率／％１０１．９８４．８９５．８９３．４
图１ 砷形态分离标准谱图
表４ １００ ｎｇ／ｍＬ ＤＭＡ在高酸度和还原性下的表现
还原时间
相当于Ａｓ（ＩＩＩ）的浓度／ ｐｐｂ
６．７２１３．５８１２．２５６
０ 分钟３０ 分钟６０ 分钟
Ａｓ（Ｖ）１．１０．９９９５２．２５
图２ 硒形态的标准分离谱图表１ 砷形态的分析性能
砷形态
最小检测浓度（ｎｇ／ｍＬ）
线性相关系数相对标准偏差（ｎ＝７）／％
Ａｓ（ＩＩＩ）０．３１．０９
ＤＭＡ０．６１．０６
ＭＭＡ０．４１．７０
０．９９９６０．９９９７０．９９９６
表２ 硒形态的分析性能
硒形态
最小检测浓度（ｎｇ／ｍＬ）
线性相关系数相对标准偏差（ｎ＝７）％
ＳｅＣｙｓ０．７０．９９９８２．１
Ｓｅ（ＩＶ）０．８０．９９９８３．２
ＳｅＭｅｔ４．９０．９９９７２．４
３ ＨＰＬＣ－ＨＧ－ＡＦＳ用于食品中微量元素形态分析
３．１海产品中砷形态分析
海产品中的总砷含量都很高，但是高毒性的无机砷含量很低。海产品分为动物型和植物型，分别介绍它们中的砷形态分布。
３．１．２植物型海产品中砷形态分析
植物型海产品中主要Ａｓ形态为无毒的ＡｓＳ（砷糖），还含有少量低毒的ＤＭＡ（二甲基砷）。图３ 是一份紫菜中的砷形态谱图，含量最高的是一个未知砷形态，通过采用与文献［１０］类似条件检测，基本可认为是一种砷糖，还含有少量三价砷和二甲基砷。表５是两种紫菜中砷形态结果，不同紫菜中的无机砷含量相差很大，但是无机砷含量均小于１．５ｍｇ／ｋｇ。如采用６ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ提取，紫菜中的无机砷含量远高于２ｍｇ／ｋｇ。因为在６ｍｏｌ／ＬＨＣｌ中，植物型海产品中含量很高的ＡｓＳ在酸中或加热处理后可分解为ＤＭＡ（Ｖ） ［１１－１２］。虽然ＤＭＡ经还原后的产物为ＤＭＡ（ＩＩＩ），在高酸度下其ＨＧ能力很低，灵敏度仅有无机砷的１￣２％，但由于在６ｍｏｌ／ＬＨＣｌ中ＡｓＳ分解产生的ＤＭＡ含量极高，所以造成较大差异。
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图５ 富硒茶硒形态与标准硒形态的组合谱图
图３ 紫菜１中砷形态谱图表５ 两种紫菜中砷形态分析
紫菜种类
回收率％回收率％砷形态
Ａｓ（ＩＩＩ）ＤＭＡ／ＭＭＡ／Ａｓ（Ｖ）ＨＰＬＣ－ＨＧ－ＡＦＳ测得／ｍｇ／ｋｇｍｇ／ｋｇｍｇ／ｋｇ／ｍｇ／ｋｇ总无机砷值 ／ ｍｇ／ｋｇ
０．２０８５．２０．０３８９５．８
０８２．９０９０．７
０６３．００６９．６
０．０９３１．３４
１１３．８９１．１
紫菜１样品中含量ｍｇ／ｋｇ１．１４紫菜２样品中含量ｍｇ／ｋｇ０．０５５
图６ 富硒茶硒形态与富硒茶加标硒形态的组合谱图
３．２富硒营养品中的硒形态分析
现在富硒食品已成为膳食结构的一部分。一般无机形态的硒对人体有害，但有机形态的硒，特别是硒代氨基酸对人体有益。当前富硒食品通常是将无机硒通过生物转化得到，转化率无法检测，这就很有必要检测食品、保健品中的硒形态，以便确定对人体有益还是有害。图４是一种富硒营养品中硒形态谱图，当中只含有Ｓｅ（ＩＶ），测定结果列于表６，富硒营养品中的Ｓｅ（ＩＶ）含量高达１４３．３ ｍｇ／ｋｇ，加标回收率在８５％－１１０％之间。图５是富硒茶硒形态与标准硒形态的组合谱图，富硒茶硒形态谱图中只含有一个峰，而且出峰的保留时间与标准硒形态的保留时间都不一样。为了弄清富硒茶中含有的是什么硒形态，对富硒茶进行了加标试验，图６富硒茶硒形态与富硒茶加标硒形态的组合谱图，四价硒和硒代蛋氨酸的保留时间都没有发生改变，只有硒代胱氨酸应该２．８分钟出峰，而没有峰，反而在富硒茶出峰的位置上峰高增加了很多，所以有可能在富硒茶体系中含有某种组分使硒代胱氨酸的保留时间发生改变了，也可能是使硒代胱氨酸转为了另外一种硒形态，最有可能的是硒代半胱氨酸。因为硒代胱氨酸的两个硒键一断裂就变成了硒代半胱氨酸。
表６ 富硒营养品中硒形态测定结果
形态样品中含量ｍｇ／ｋｇ
回收率％
ＳｅＣｙｓ０８７．７
Ｓｅ（ＩＶ）１４３．３１０８．２
ＳｅＭｅｔ０９３．２
４ 结 论
对于食品中元素的检测来说，仅仅测定总元素的含量是不够的，因为同一元素的不同形态可能具有完全不同的化学和毒理性质。北京吉天仪器有限公司开发的ＳＡ－１０形态分析仪可用于微量元素中不同形态的定性定量分析，并且具有良好的分析性能。用该仪器测定动物型海产品和植物型海产品中的砷形态以及富硒营养品中的硒形态，回收率良好。
参考文献
[1] Patricia Cava-Montesinos, et.al. Talanta 2005, 66: 895-901
[2] Darja Mazej , Ingrid Falnoga , Marjan Veber , et al., Talanta, 2006, 68 ,558-568
[3] Marc VilanoA and Roser Rubio, J. Anal. At. Spectrom., 2000, 15, 177-180[4]Stephane Simon, Huong Tran, Florence Pannier, et al. Journal of Chroma-tography A, 2004,1024:105-113
[5] Xue-Bo Yin, Xiu-Ping Yan, Yan Jiang, et al., Anal. Chem.,2002, 74:3720-3725
[6]Marc Vilano, Antoni Padro,Roser Rubio, Analytical Chimica Acta, 2000,
411: 71-79
[7] Marc Vilano, Roser Rubio, Applied Organometallic Chemistry, 2001,15:
658-666
[8] Polona Smrkolj, Vekoslava Stibilj, Ivan Kreft, et al., Analytical Sciences,
2005, 21: 1501-1504
[9] Dirk Wallschlager, Nicolas S. Bloom, J. Anal. At. Spectrom., 2001, 16:
1322-1328
[10] Schmeisser, E., Goessler, W., Kienzl, N., et al., A. Anal. Chem. 2004,
76: 418-423
[11] Gamble B.M., Gallagher P.A., ShoemakerJ.A., et al., Analyst, 2002,
127: 781
[12] Gamble B.M., Gallagher P.A., ShoemakerJ.A., et al., Analyst, 2003,
128: 1458
图４ 富硒营养品中硒形态谱图（４００倍稀释）
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