（食品科学专业论文）海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究.pdf

海藻巾形态碑的分析及受加工工艺影响的研究 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 摘要 本文提出7 原予荧光法检测海藻中主要形态砷的分离检测方法，比较了包 括国标蠢法在内的三种不同前处理方法，提出了适用于氢化物发生原子荧光 ( i - i g a f s ) 技术检测海藻孛无枕碎含量的方法，研究了搬工王艺对海藻孛无税砷 及总辞含量的影噙。 研究提出了原子荧光法检测海藻中砷的主要形态( a s ( 1 i ) 、a s ( v ) 、 m m a + d m a 、大分子有机砷) 的分离检测方法，并对中国沿海主要海藻品种中 的砷形态进行了检测分析，发现无机砷( a s ( ) 、缸( v ) ) 含量占总砷的比例 l i t d ，低毒的小分予有机砷含量也很少，绝大部分为大分子有机砷，其中海带、 紫菜、裙带菜孛无规萋枣占总砷的比例范圈0 8 5 - 2 。5 9 ，平均为1 7 5 ，只有碱 蓬中无规辞骈占眈饿较高为1 3 。2 5 、但是碱蓬中总砷禽量比海带、紫菜、麟带 菜低数十倍，其无祝群含量也不蔫，饭有o ，1 0 2 m g k g ( 以予基计) ，在海藻祥菇 中，碱蓬中总砷的含量最少，仅有0 7 7 m g k g ，海苔( 紫菜加工品产品) 率无梳砷 含量很小，分别只有o 1 3 5 和o 1 7 8m g k g ，这可能是因为海苔的加工过程造成 了砷的流失。 比较了包括国标方法的三种不同前处理方法，运用原子荧光光度计检测海 藻中豹毙极獭含量，提出了适用予氢化物发生原孚荧光0 t g a f s ) 技术检测海藻 串无耨| 磷含量豹方法，方法回收率在8 6 5 - - 1 0 6 寒，变异系数势2 。6 8 ，并 运用本法检测了海带、裙带菜、紫菜等三种海藻中的无视砷含量，发现海藻孛 的无视砷含鬣并不高，原国标方法检测的结果就相对较高，原因主要是原国标 方法中的原予荧光法不适合于海藻类样品，其前处理过程可以使部分大分子的 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 有机砷转变成有荧光信号的小分子有机砷。本法的检测结果与近来国内外报道 较多的h p l c i c p m s 、h p l c 萱 g a f s 等联用技术检测海藻类物质中无机砷 含量结果基本吻合，结果良好。 还研究了水煮以及浸泡过程对海藻中无机砷及总砷含量变化情况的影响， 研究发现，对7 0 c 、8 0 c 、9 0 c - - - 个温度，7 0 c 水浴与8 0 、9 0 c 水浴对无机砷 的去除率相差较大，丽8 0 、9 0 水浴对无视砷的去除规律变化较小，其孛发现 9 0 水浴1 5 m i n 即可去除9 2 6 7 的无机砷；焉温度对总砷的影响剐相对较小， 温度高予7 0 c 时，承浴时间对总砷的影响则眈对无机砷的影响大，但只要时间 上能满足1 5 r a i n 以上，总砷去除率就能达到5 0 以上，无机砷的去除率也能去 除6 0 以上，对常温2 0 下的水浸泡实验表明在浸泡6 h 以上，无机砷去除率 达到5 4 7 4 ，总砷的去除率也达到5 3 9 2 。还对不同加工方式的海藻( 海带和 捃带菜) 中无机砷的含量进行了比较分析，发现淡干海藻产品的加工过程对无机 砷的含量没有引起量的变化，焉盐渍产品的加工过程则使海藻中无机砷含量降 低了很多。 关键词：海藻；形态砷；原子荧光； 加工工艺 海藻审形态砷的分辑及受加工工艺影响的磷究 t h es t u d yo fa r s e n i cs p e c i e si ns e a w e e d sa n dt h e e f f o c to fp r o c e s sin g a b s tr a c t am e t h o do f s e p a r a t i n ga n da n a l y z i n gt h em a i na r s e n i cs p e c i e si nt h ea l g a eb y a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r yi s p r o p o s e d 。t h r e ed i f f e r e n t m e t h o d so f p r e - t r e a t m e n ti n c l u d e di nn a t i o n a ls t a n d a r dm e t h o da r ec o m p a r e d ，am e t h o df o r a n a l y s i so fi n o r g a n i ca r s e n i ci na l g a eb ya t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r yi s p r o p o s e d t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp r o c e s s i n gw a y so nt h ec o n t e n to fi n o r g a n i c a r s e n i ca n dt o t a la r s e n i ci ns e a w e e d si sa l s os t u d i e d t h i sp a p e rp r o p o s e sam e t h o do fd e t e c t i n go nt h em a i na r s e n i cs p e c i e s ( a s ( 1 1 1 ) ， a s v ) ，m m a d m a ，m a c r o m o l c c u l a ro r g a n i ca r s e n i c ) i nt h ea l g a eb ya t o m i c f l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y , a n dt h em a i na r s e n i cs p e c i e so fm a i nm a r i n es e a w e e d so f c h i n ai sa n a l y z e d 醢o r g a n i ca r s e n i c ( a s ( i i i ) ，a s ( v ) ) m a k e su pal i t t l ep a r to ft h e t o t a la r s e n i c ，a n dt h es m a l lm o l e c u l eo r g a n i ca r s e n i c s ( m m a + d m a ) i s r a r e l yy e t , m o s ta r s e n i ce x i s t s 鑫sm a c r o m o l e c u l a ro r g a n i ca r s e n i c 。t h ep e r c e n t a g eo fi n o r g a n i c a r s e n i co ft h et o t a la r s e n i co fl a m i n a r i aj a p o n i c a , p o r p h y r a y e z o e n s i sa n du n d a r i a p i n n i t a f i d ai sr a n g e df r o m0 。8 5 t o2 。5 9 ，a v e r a g e d1 7 5 。o n l yt h ei n o r g a n i c a r s e n i cc o n t e n to fs u a e d ah e t e r o p t e r ak i t o gi s 锻h i g ha s13 。2 5 ，b u ti t st o t a l a r s e n i cc o n t e n ti st e nt i m e sl e s st h a nl a m i n a r i aj a p o n i c a , p o r p h y r ay e z o e n s i so r u n d a r i ap i n n i t a f i d a i nf a c t ，t h ei n o r g a n i ca r s e n i cc o n t e n to f s u a e d ah e t e r o p t e r a k i t o gi sm u c h l e s st h a nt h a to fl a m i n a r i a j a p o n i c a , p o r p h y r ay e z o e n s i so ru n d a r i a p i n n i t a f i d aw i t hal e v e lo f0 10 2m g k g r yb a s i s ) t h et o t a la r s e n i cc o n t e n to f 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影晌的研究 s u a e d ah e t e r o p t e r ak i t o gi st h el e a s ti ns e a w e e d s ，o n l yo 7 7m g k g am e t h o ds u i t a b l ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no fi n o r g a n i ca r s e n i cc o n t e n ti n s e a w e e d su s i n gt h eh y d r i d eg e n e r a t i o n - a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y ( h o - 肼s ) w a sp r o p o s e d ，b yc o m p a r i n gt h r e ed i f f e r e n tk i n d so fp r e - t r e a t i n gp r o c e s s e st h a ta r e i n c l u d e dn a t i o n a ls t a n d a r dm e t h o do fh g - a f s 。t h er e s u l ts h o w st h a ta l g a eh a v ea l o wc o n t e n to fi n o r g a n i ca r s e n i c ，c o m p l y i n gw i t ht h er e s u l t sf r e q u e n t l yr e p o r t e di n r e c e n ty e a r s ，i nw h i c hc o m b i n a t i o no fs o m et e s t i n gm e t h o d ss u c ha sh p l c i c p - m s a n dh p l c - h g a f sa r eu s e d t h er e c o v e r i e sa l er a n g e db e t w e e n8 9 5 1 0 6 8 w i t ht h ec o e f f i c i e n to fv a l i a t i o n ( c 叼o f2 6 8 t h ec o n t e n t so fi n o r g a n i ca r s e n i ci n t h r e ek i n d so fa l g a e ( l a m i n a r i aj a p o n i c a , p o r p h y r ay e z o e n s i sa n du n d a r i a p i n n a t i f i d a ) a r ed e t e r m i n e du s i n gt h i sm e t h o d c o m p a r e dw i t l lt h e s er e s u l t s ，t h e ， r e s u l t so b t a i n e df r o mn a t i o n a ls t a n d a r dm e t h o d sa r er e l a t i v e l yh i g h , d u et ot h e i n a p p l i c a b i l i t yo fa t o m i cf l u o r e s c e n c em e t h o d 。 曩跫c h a n g e so fi n o r g a n i ca n dt o t a la r s e n i cc o n t e n ti ns e a w e e d sc o o k e di nw a t e r o f 2 0 ，7 0 ，8 0 a n d9 0 a l ea l s os t u d i e d 嗣| l er e s u l t ss h o wt h a tt h er e m o v a lo f i n o r g a n i ca r s e n i co fs e a w e e d st h a ta r ec o o k e di n7 0 w a t e ri sl e s st h a nt h a to fi n 8 0 co r9 0 。cw a t e r i ti so b s e r v e dt h a t9 2 6 7 o fi n o r g a n i ca r s e n i ci nl a m i n a r i a j a p o n i c ai se l u t e db yc o o k i n gi n9 0 w a t e rf o r15m i n n l ei m p a c to ft e m p e r a t u r e o nt h et o t a la r s e n i ci sr e l a t i v e l ys m a l l e rt h a n t h a to fi n o r g a n i ca r s e n i c i ft h e t e m p e r a t u r ei sh i g h e rt h a n7 0 c ，t h ei m p a c to fb a t ht i m eo nt o t a la r s e n i ci sb i g g e r t h a nt h a to ni n o r g a n i ca r s e n i c a sl o n ga st h et i m ew a sm o r et h a n15m i n u t e s ，m o r e t h a n5 0 o ft h et o t a la r s e n i cw o u l db er e m o v e d , w h i l em o r et h a n6 0 o ft h e 海藻巾形态砷的分析及受加工工艺影晌的研究 i n o r g a n i ca r s e n i cw o u l db er e m o v e d u n d e rt h ei m m e r s i o ne x p e r i m e n t sl o n g e rt h a n 6 hi n2 0 w a t e r , t h er e m o v a lo fi n o r g a n i ca r s e n i cr e a c h e s5 4 7 4 ，a n dt o t a l a r s e n i cr e m o v a l5 3 9 2 b yc o m p a r i n gt h ec o n t e n to ft h ei n o r g a n i ca r s e n i ci n s e a w e e d s ( l a m i n a r i aj a p o n i c aa n du n d a r i ap i n n i t a f i d a ) m a n u f a c t u r e di nd i f f e r e n t w a y s ，i ti sf o u n dt h a tt h ei n o r g a n i ca r s e n i cc o n t e n td i s s o l v e dal i t t l ed u r i n gt h e m a n u f a c t u r i n gp r o c e s so f d r i e ds e a w e e d s ，b u tr e d u c ev e r ym u c hd u r i n gt h e m a n u f a c t u r i n gp r o c e s so fs a l t e ds e a w e e d s k e y w o r d s ：h g - a f s ；a r s e n i cs p e c i e s ；s e a w e e d s ；p r o c e s s i n g 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影晌的研究 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得或其他教育机构的学位 或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 学位做作者签锄乏奂字醐涝钿伯 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络 向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 躲禹链及字：喾奄磅 签字日期：乙卵参月f 日签字日期：p 扩年6 月日 海藻中形态砷的分析及受加工王艺影响的研究 o 刖罱 o 1 国内外研究近况 0 1 1 海藻中砷存在的问题 海带、裙带菜、紫菜等海藻食品是深受消费者喜爱的健康食品，因其具有独 特的风味和营养价值，含有丰富的碘、维生素、矿物质、碳水化合物、蛋自质、 膳食纤维等各种营养成分，并且富含如多糖、高不饱和脂肪酸，牛磺酸、类胡萝 、素、甾醇及海带氨酸等多种生命活性物质，素有“长寿菜”之称。海藻食品因 为热量低、含有大量纤维素、多种微量元素等，可以作为肥胖病人的减肥食品、 糖尿病人的辅助食品，也对高血压、心脏病患者具有极好的保健效果。由于海藻 中的铁、锌、硒、钙等元素，都与人的生理活动有着密切联系，其中铁是人的造 血功能必不可少的，锌有助于儿童的智力发育，钙可以使入的骨骼强健，而近年 来的研究表明，硒可以防止癌症的产生，增强人体的免疫机能。不管是老年入， 还是青年人，食用海藻都能够强身健体、防病治病。 我国是世界上海藻的生产、消费大国，也是海藻出墨大国。海藻产业是我国 沿海地区的渔业经济的重要组成部分。海带、紫菜、裙带菜等是我国主要经济藻 类。目前我囡海带、裙带菜产量居世界第一位，紫菜产量仅次于日本、韩国居第 三位，而且产量还在逐年增长。2 0 0 5 年我国海藻产量为1 5 4 万吨，其中海带8 6 3 万吨，裙带菜2 3 9 万吨，紫菜6 2 万吨。我国海带的主要产区为辽宁( 主要是大 连) 、山东、福建，裙带菜的主要产区为辽宁、山东，紫菜的主要产区为江苏省、 浙江省、福建省。我国的海藻食l i i l 主要出舀至日本、香港、东南噩地区及螽湾地 区，海带食品也大量销往我国内陆地区，是深受消费者的欢迎的补碘食品。 但是因藻体自身视制的原因，藻类细胞壁是由纤维素、果胶质、藻酸铵岩藻 多糖和聚半乳糖硫酸酯等多层微纤维组成的多孔结构，具有较大的表面积，同时， 细胞壁上的多糖、蛋白质、磷脂等多聚复合体给藻类提供了大量可以与金属离子 结合的官能团( 如氨基、硫基、巯基、羧基、羰基、咪唑基、磷酸根、硫酸根、 酚、羟基、醛基和酰氨基等) ，这些官能团能合理排列在具有较大表面积的藻类 细胞壁上，与金属离子充分接触其有些可以失去质子而带负电荷，靠静电引力 吸附金属离子；有的带孤对电子，可与金属离子形成配位键而络合吸附金属离子。 同时，细胞壁还带有一定电荷和粘性，更增加其对金属离子的吸附能力在所有官 l 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 能团中，以多糖提供的羧基最为重要褐藻之所以比其它藻类有更高的重金属吸 附性能就是由于其细胞壁多糖的主要成分藻酸盐能提供大量的羧基基豳，该藻酸 盐和岩藻多聚糖对重金属的螫合起主要怍用。藻类细胞壁表面的活性基团对藻类 的吸附性能起主要作用，这些结构决定了藻类可富集金属离子，对碘、铜、铅、 砷的吸附容量，远高于其它生物种类。特别是海藻食品中砷含量远远高于其它海 产品和陆生蔬菜。而不同形态的砷的毒性又相差很大，主要砷化物对大鼠的半致 死量l d 5 0 ( m g k g ) 分别为：a s ：0 33 4 5 m g k g ，亚砷酸盐( a si i i ) 1 4 m g k g ，砷酸盐 ( a sv ) 2 0 m g k g ，瓣醢7 0 0 - 1 8 0 0m g k g ，d m a7 0 - - 2 6 0 0m g k g ，a s c6 5 0 0m g k g ， a s b 1 0 0 0 0m g k g ：由此可知，无机砷的毒性最大，甲基化砷的毒性较小，而a s b 、 a s c 和砷糖通常被认为是无毒的。砷在体内的代谢过程一般为：a s ( i i i ) - - * a s ( v ) 一m m a d m a 一尿排出，而a s b 在体内不经任何转变即排出。砷化合物毒性为： a s h 3 a s ( ) a s ( v ) m m a d m a a s c a s b a s s 。海藻中含有无机砷和有机砷等多 种形态的砷化合物，在海藻中则主要以砷糖( h r s e n o s u g a r s ) 、砷脂类化合物、砷 甜菜碱( a s b ) 和碎胆碱( a s c ) 等大分子有机砷形式存在。海藻中的砷的存在形式、 以及不阕价态形式砷对人体的毒性等状况造需傲进一步的研究。 砷进入人体最主要的途径是通过食物和饮水，大气中的砷也可经呼吸道进人 人体，在某些情况下砷也可由皮肤侵入。环境中较高浓度的砷往往通过食物或饮 用水进入人体，或人们食用被砷污染了的食物最终造成中毒或死亡。砷虽然能对 人体造成这么大的危害，但并不是任何浓度都是有害的，现在研究表明，微量砷 在人体内不但没有骧显的有害作用，而且还有促迸组织、细胞生长的功能和生血 刺激作用。经过不圊的动物试验结果均证实缺砷对动物会产生不利影响，当些 动物体内缺砷后，霹能会出现不孕，流产，死产，巨脾，红细胞脆性增高，皮毛 粗糙无光泽等征象。随着营养学方面研究的不断深入，砷的营养作用已得到广大 动物营养工作者的肯定，在畜牧业中的应用逐渐得到推广。 砷到底是有益还是有害不能一概而论，它是否是人体必需微量元素，这一问 题也还在讨论当中，迄今为止还没有充分的科学证据来解释这些问题，关于砷的 拜适量 界值也没有确定。正因为如此，现在关予砷形态分析的研究很多，国内 外专家学者都急于找到解决海藻中砷的形态分布，以解决当前海藻的使用安全闻 题。 2 海藻中形态砷的分析及受加工王艺影响的研究 然而，在2 0 0 5 年1 月2 5 园发布的我国现行的食品卫生标准g b 2 7 6 2 - - 2 0 0 5 食 品中污染物限量、g b l 9 6 4 3 - 2 0 0 5 藻类制品翌生标准中规定藻类制品中无枫 砷限量( 于重计) l 。5 m g k g 。这两项标准f 1 2 0 0 5 年l o 月l 曰实施以来，保障了 海藻的食用安全性，并且在一定程度上促进了我国海藻加工业的发展，但是限于 当时的科技水平和征求意见的局限性，该标准的某些指标显得越来越不适合当前 的经济形势，甚至出现与现实严重的矛盾的局面。例如，最近，我国国家及行业、 地方质量监督检验部门对我国主要经济食用藻类海带、裙带菜、千紫菜及其加工 产品的无视砷指标进行了监测，检验结果为：藻类干制品的无机砷超标率为1 0 0 ， 当将于海带、盐渍海带、盐渍裙带菜、干燥裙繁菜按食用方式复水后检测，其产 品中无机砷残留量符合g b l 9 6 4 3 - 2 0 0 5 藻类制品卫生标准中规定的无机砷限 量，并且海藻中砷的主要存在形式为砷糖、砷脂类等大分子有机砷，丽不是三价 砷或五价砷，砷糖在强酸性条件下会降解成小分子的有机砷( 一甲基砷、= 甲基 砷) ，这些小分子的有机砷用原予荧光仪器检测时有吸收信号，使结果值偏高， 影响了无机砷检测结果的准确性，导致了现在海藻中无机砷超标现象的发生。这 就让人怀疑g b t 5 0 0 9 11 - 2 0 0 3 中规定的无机砷的提取检测方法对海藻类食品中 无槐砷检测的适用性，实际上据有记载以来，并没有发现因使焉海藻丽造成砷中 毒的事件。现在人们也越来越重视形态分析的研究。并且从实际检测的结果看， 不同种类的海藻、不同加工工艺生产的海藻类食品中砷的含量相差巨大。 o 1 2 砷形态分析的国内外研究近况 元素形态( s p e c i a t i o n ) 分析是指某一元素特定的物理化学存在形式的测定， 各类形态加在一起就是元素的总量( 总浓度) 。元素稳定的无机形态( 不同氧化 态) ，有机形态以及特定元素在变化过程中所经历的所有物种都归入形态分析的 对象，可以说元素的形态是原子或分子变化过程的证据，只有元素的形态才真正 体现了物质变化过程的性质。从化学观点出发，元素的总量和各种元素不同形态 的含量，这是不同的概念，不是一回事。总量是总含量，形态的量才与生物、药 物、毒性、营养等有关。概括起来，形态分析有三个不同的层次：第一，因氧化 态的区别而稳定存在予体系中的元素无机阳离子，阴离子形态分析。元素无机阳 离子，阴离子形态分析：如a s ( v ) a s ( i i i ) 、f e ( i i i ) f e ( i i ) 等。第二，元素 能够通过共价键与碳联结，成为有机形态化合物。这类化合物如：各种有机砷、 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 有机汞、有机铅及其他有机金属和有机非金属化合物。第三，元素形态化合物是 元素在特定环境下通过配合键与配体形成的稳定或不稳定络合形式的形态。如人 们所共知的，许多生态和生命运动过程中，生命系统所必须的生命元素一般都通 过活性的中间形态发挥其生理功能，非常稳定的化合物一般是呈生理惰性而呈现 无害或无用的，所以形态分析研究具有十分重要意义和实际价值。海藻中砷的形 态又极其复杂，各种不同的形态其毒性有差别很大，所以分析其存在形态和数量 就变得紧要起来，当前研究砷的形态分析的研究有很多，现就分开阐述。 0 1 2 1 不同形态砷的提取与分离 痕量砷的形态分析除了要求分析方法有足够高的灵敏度外，最关键的步骤就 是分离富集。目前对于砷的分离富集主要有以下几种方法。 0 1 2 1 1 色谱法 色谱法包括液相色谱法、气相色谱法、离子色谱法等。其中气相色谱法对于 分离不同形态砷的报道较少，主要是由于没有一种好的气相色谱衍生法能使各种 砷形态同时被衍生成低沸点化合物。高效液相色谱法是吸取了气相色谱与经典液 相色谱优点，并用现代化手段加以改进，其灵敏度高，选择性好( 尤其对中等分 子大小的物质) ，液相色谱分离是最常用的分离各种砷形态的色谱法，在分离砷 形态时具有较多优点，如可根据不同分析对象选择不同的固定相及流动相作为分 离介质，同时样品经过简单处理后即可直接进入色谱柱。液相色谱用于砷的形态 分析有很多优点。首先，在液相色谱中分析物不必衍生而能直接在室温下分离。 一般样品都以液相存在，如分析水样，尿样，生物器官和组织提取液中的砷形态 等，可以经过简单的前处理后直接进样于色谱柱加以分析，这样不仅节约了分析 时间，而且能够减少在衍生过程中带来的玷污及各种形态的重排反应和它们之间 的相互转化，使得分析数据更加可靠。其次，液相色谱可以选择众多的流动相作 为分离介质，在实验中可根据所要分析的形态的性质选择适当的色谱体系，这使 得液相色谱在分离方面具有多样性。目前在砷的形态分析中一般采用两种分离机 理：离子交换机理和反相离子对色谱机理。因此近年来国内外对用h p ic 分离砷 形态报道较多 1 1 6 3 ，韦昌金等 1 7 3 采用p r px - 1 0 0 阴离子交换柱作为分离地下 水中a s ( ) 、a s ( v ) 、d m a 、m m a 以阴离子形态存在的形态，磷酸盐缓冲液为流动 相。刘桂华等 1 8 测定紫菜中a s ( ) 、a s ( v ) 、d i c t a 、m m a 、a s b 、a s c 等，另外 4 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 还发现了两种未知的有机砷化合物。网前，色谱法分离技术为适应痕量分析要求， 正向微型化方自发展。s p i r o sap e r g a n t i s 等 1 9 】分折动物饲料中的芳香基砷 时采用甲醇作流动相，用传统高效液相色谱柱一热喷射i 质谱法检测，检出限为 1 5 n gl jl - 1 ，绝对检出限1 0n g ，用微型高效液相色谱一直接液体进样一质谱法 检测，检凑限力5 0 0n g 。 o 1 2 1 2 氢化物发生法 蒸气发生进样是原予光谱分析重要的迸样方法之一。元素周期表中某些元素 通过蒸气发生反应生成气态共价化禽物，由载气带入分析区原子化，然后用原子 光谱法测量。氢化物发生法是蒸气发生法最早的种形式。1 9 6 9 年h o l a k 首先 将砷氢化物生成法应用到原子吸收。此后，许多学者将形成氢化物易于原子化的 思路，雳予礴、汞、硒、锡、锗等的测定。这些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予光谱的原子化器或激发光源 中进行定量测定。 氢化物发生法是一种有效的样品引入方法，它开剑了原子光谱的一种新的进 样方法。它是目前测定i v a v i a 族元素和a s ，b i ，s e ，s n 等元素的一种最流行的 衍生手段。蒸气发生法之所以得到迅速的发展，与其自身的优点密切相关： ( 董) 形成蒸气态物质，原子纯效率提高焉，将大大提高分析灵敏度。 ( 2 ) 形成蒸气态物质，分析物与基体分离，富集了分析元素，降低或消除基体 干扰，可提高分析灵敏度和保证分析精确度。 ( 3 ) 与溶液直接喷雾遂样相比，蒸气发生法能将待测元素充分富集，进样效率近 乎1 0 0 。 ( 4 ) 提供了与i c p 、a e s 、a f s 、m i p 等联用技术发展的可行性。 ( 5 ) 不同价态豹元素氢化物发生实现靛条件不同，可进行价态分析。 o 1 3 1 3 毛细管电泳法 毛细管电泳技术是一种基于不同阴离子组分迁移性质的差异，各种形态经电 渗作用达到分离的装置。其具有高效快速、抗干扰强等优点。近年来，糕用毛细 管电泳技术分离砷的报道较多 2 0 “2 3 3 。如cv a n d e c a s t e e l e 等 2 0 在2 5i l l m ol l 磷酸钾缓冲液( p h = l o ) ，电压为l ok v 时用琵细管电泳法分离砷( i i i ) 与砷 ( v ) ，分离速度快，效果好，且有利于降低检出限。 海藻中形态砷的分析及受加工王艺影响的研究 0 1 2 1 4 萃取与离予交换分离 传统萃取法对设备要求不高，但操作步骤繁杂目前发展起来的利用微波辅助 萃取具有高选择性，高回收率和低溶液消耗的优点 2 4 ，另外围相萃取法用于分 离砷形态的研究也有报道 2 5 2 7 。如s e r i f e y a l c i n 等 2 6 利用1m o l l - 盐 酸作为提取液，在固定相填充柱中进行萃取，仅用l 。5m i n 即有效分离了无机砷 ( u i ) 与砷( v ) ，避免了使用高效液楣色谱。离子交换法在环境水样中已有较成熟 的应用，因此也被用于微量形态砷的分离 1 2 ，2 8 3 0 。 0 。王。2 王。s 其他方法 对海藻及水产品等砷含量较高的样品，盂昭字等 3 1 利用前处理方式进行分 离，调节p h 值用a p d c - c h c l 3 萃取分离a s ( ) ，利用9 5 乙醇沉淀分离砷糖等有 规砷，荐分离a s ( v ) 翻憋，王春旭等 3 2 】利用9 。5 m o l l 盐酸溶液萃取分离 a s ( ) ，调整胡值分离d 淞，然后还原重复上述步骤，分离得a s ( v ) 和黼。 0 1 2 2 砷的检测 对砷的各种形态进行有效分离藤，需要采用检测仪器测定各形态砷的含量。 目前常用质谱法及原子光谱法进行测定。 0 1 2 2 1 质谱法 质谱法最常用的是电感藕合等离子体质谱法( 王e 嘲) ，i c p - m s 法具有灵敏 度高、耗样量少、速度快、检出限低、线性范围宽等优点 1 8 ，3 3 3 4 。r e i j ik u b o t a 等 5 把海底动物肝脏样品冷冻后，用甲醇：水= 9 ：1 溶液浸提，然后用h p l c i c p - m s 测定各形态砷含量，德出砷甜菜碱几乎是海产品中含量最高的砷化合物，丽其他 砷化合物如d m a 、舭、a s c 、t m a o 等也在海产品中检测到。余春海等 2 5 用i c p - m s 测定水样中各种形态砷时，研究了不同p h 值、不同提取液浓度、流速等对砷检 测结果酶影响。其他一些质谱分析如m i c r o s c a l el c - m s ，h p l ct h e r m o s p r a ym s 也能达到较好效果 1 8 。表0 - i 归纳了近年来用不同质谱联用技术测定不同样 品中各砷形态含量。 表0 - i 质谱联用技术测定不同样品中各砷形态含量 t a b l e0 1d e t e c t i o no nc o n t e n t so fv a r i o u sf o r m sa r s e n i co fd i f f e r e n t s a m p l e sb ym a s ss p e c t r o m e t r yt e c h n i q u e 方法 砷的形态 检出限样品文献 6 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 m i c r o b o r ei c m sa s ( h i ) 、a s ( v ) 、m 、d m a0 2 - - 0 6 t t g l尿 h p l c - i c p 一峪 i c p - 1 6 a s ( ) 、a s ( v ) 、胁、d m a 、t m a o 、 未知一、未知二 紫菜 a s ( ) 、a s ( v ) 、眦、d m a 、t l g a o 、 8 n g l水 2 5 7 删i ，a sb ，a sc a s ( ) 、a s ( v ) 、删a 、d m a 、a s b 、 h p l c - i c p - m s a sc 、t m a 、d m e a 、d m e a c e a 、肿 糖a 、b 、c 、d l c u v h g i c p - k sa s ( 1 1 1 ) 、a s ( v ) 、m n 、d m a l c i c p - m s l c - i - g i c p _ 6 海藻 3 6 0 0 3 - 土壤 3 7 0 1 2 p g l a s ( ) 、a s ( v ) 、a sb 、a sc 、0 0 1 7 0 2 9 ，m 、d m a m g k g a s ( ) 、a s ( v ) 、a sb 、a sc 、 姒a 、d n h p l c u v h g a s ( h i ) 、a s ( v ) 、m m a 、d m a 、a s i c p 一髑 h p l c - i c p 枷s h p l c - i c p - l i s h p l c - i c p l 6 h p l c - i c p _ m s 虾 3 8 0 5 - 2 6 p g 蚌3 9 0 1 - 0 3 “g l环境样 4 0 b a s ( ) 、a s ( v ) 0 5 1 8 ) 上g l蕨类 4 1 a s ( ) 、a s ( v ) 、a sb 、a sc 、0 1 4 m n 、d 姒 m n 、m 队、a sb 、a sc 、 a s ( ) 、a s ( v ) 、m m a 、d m a 、a s b h p l c i c p - m sa s ( ) 、a s ( v ) 、眦、d m a h p l c i c p m s a s ( ) 、a s ( v ) 、m m a 、d m a 、a sb 、 a sc 、n 忱0 h p l c - i c p - m s a s ( h i ) 、a s ( v ) 、m m a 、d m a 、a sb 0 3 3 t t g l 体液 4 2 0 9 5 n g l婴儿食品 米、鱼、 鸡、土壤 一 羊毛 鱼、蚌、 人尿 0 0 1 - - 尿 0 0 4 腿l 4 3 4 5 4 7 7 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 0 1 2 2 2 原子光谱法 电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法( i c p - m s ) 是2 0 世纪8 0 年代发展起来的。由样品引入系统、离子源、接口、离子聚焦系统、质量分析器、 检测系统和用于数据处理的计算机系统组成。具有灵敏度高、检出限低、选择性 好、可测元素覆盖面广、线性范围宽、能进行多元素检测和同位素比测定等优点， 是检测微量金属元素形态最有效方法，但因其价格昂贵，较难在一般实验室普及， 因此利用原子光谱法进行砷的形态分析研究报道较多，且研究发现利用原子光谱 法用来检测砷含量可达到较好效果。原子光谱法包括原子荧光光谱法、原子吸收 光谱法、原子发射光谱法等。 o 1 2 2 2 1 原子吸收光谱法 原子吸收光谱法是以测量气态基态原子外层电子对攻阵线的吸收为触地分 析方法。原子吸收光谱法是一种成份分析方法，可对六十多种金属元素及某些非 金属元素进行定量测量，其检测限可达n g m l ，相对标准偏差约为1 2 。这种方 法目前广泛应用于低含量元素的定量测量。其优点有： ( 1 ) 检出限低，灵敏度高。原子吸收光谱法又分为火焰原子吸收和石墨路原子 吸收，火焰原子吸收法的检出限可达到p p b 级，石墨炉原子吸收法的检出限可达 到1 0 。1 4 9 。 ( 2 ) 分析精度好。火焰原子吸收法测定中等和高含量元素的相对标准差可 l ， 其准确度已接近于经典化学方法。石墨炉原子吸收法的分析精度一般约为3 - 5 。 ( 3 ) 分析速度快。原子吸收光谱仪在3 5 分钟内，能连续测定5 0 个试样中的6 种元素。 ( 4 ) 还具有应用范围广、选择性高、仪器比较简单，操作方便等优点。 o 1 2 2 2 2 原子荧光光谱法 原子荧光光谱法是利用原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性与定量 分析的方法，其原理是：当气态基态原子被具有特征波长的共振线光束照射后， 此原子的外层电子吸收辐射能，从基态或低能太跃迁到高能态，大约在l o - 8 s 内又跃回到基态或低能态，同时发射出与照射光相同或不同波长的光，这种现象 称为原子荧光。这是一种光致发光( 或称二次发光) ，当照射光停止照射后，荧 光也不再发射。原子荧光可分为3 类：即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光， 8 海藻中形态砷的分析及受加工工艺影响的研究 其中以共振原子荧光最强，在分析中应用最广。共振荧光是所发射的荧光和吸收 的辐射波长相同。各种元素都有特定的原子荧光光谱，故可用于定性分析；在一 定实验条件下，荧光强度与被测元素的浓度成正比，据此可以进行定量分析。但 目前这种方法主要用于很亮元素的定量分析。其主要优点有： ( 1 ) 原子荧光光谱分析法具有设备简单，灵敏度高特别是对锌、镉等元素 ， 的检测限，分别可达0 5 和0 0 4 p p b 。由于原子荧光的辐射强度与激发光源强度 成比例关系，采用高强度新光源，可进一步提高原子荧光的灵敏度。目前，已有 二十多种元素的检测限由于原子吸收光谱法； ( 2 ) 谱线较简单、光谱干扰少采用日盲光电倍增管和高增益的检测电路， 可制作非色散型原子荧光仪，既不需要昂贵精密的分光计。 ( 3 ) 可以进行多元素测定原子荧光是向各个方向发射的，便于制作多到仪， 现在北京科创海光仪器公司和北京吉天仪器有限公司已经有四通道、两通道光 路，便于多元素同测。 ( 4 ) 工作曲线线性范围宽、在低浓度范围内，标准曲线可在三到五个数量 级内呈直线关系，而原子吸收光谱法仅有二个数量级等优点。 在地质、冶金、石油、生物医学、地球化学、材料和环境科学等各个领域内 获得了广泛的应用。 o 1 2 2 3 其他方法 对砷进行形态分析除了质谱法及光谱法外，还发展了一些其他方法。如孟昭 宇等 3 1 利用b r 0 3 - 和c 卜在酸性介质中发生反应，产生的b r 2 、c 1 2 能使甲基橙 溶液退色，在一定浓度范围内，a s ( ) 浓度与甲基橙溶液吸光值的感应时间呈线