原子荧光形态分析的样品前处理和分析方法

1、北京吉天仪器有限公司应用实验室2013. 8.秦德元l形态分析简介l原子荧光形态分析的样品前处理l原子荧光形态分析仪的分析方法l原子荧光形态分析仪的应用l元素的生物活性与形态紧密相关：各种形态的毒性相差很大。各种形态的迁移、转化性质也大不相同。l当前元素测量：总量测量方式已经不能满足当前要求。分析技术的发展已使形态分析成为可能。l概述：将分离方法和高灵敏度检测方法联用。l分离方法的选定：非色谱法：冷阱分离，或利用形态间HG差异分离。色谱法：GC或LC和VGAFS联用。l原子光谱检测器的选定：ICPMSAASVGAFS冷阱分离 - 只能分离有限的几种形态,做一些简单的样品,如水和尿GC- 分离能

2、力强- 样品前处理较复杂,需要衍生- 对一些热不稳定的形态不适合LC- 前处理比较简单- 目前在分离中应用普遍ICPMS- 灵敏度高- 仪器价格和运行费用昂贵- 需要专业人员操作VGAAS- 灵敏度较低,样品含量低的检测不到VGAFS- 灵敏度足够高- 仪器和运行成本较低- 操作简便形态分析前处理目的: 将样品中的各种形态最大限度地并且相互不转化的情况下提取到溶液中。特点：提取条件温和 机械的物理的手段 提取样品的基体干扰内容： 样品制样 提取仪器 提取剂 样品净化 浓缩富集 样品制样 作用：使样品匀质化，与提取剂充分接触 ， 提高提取率 液体：离心、过滤（水、尿液） 固体: 匀质化（食品、中

3、药材）仪器：匀浆机 中药粉碎机 冷冻干燥仪提取仪器恒温混旋仪： 转速、温度、时间可控 样品处理个数多，时间短 样品量不能太大水浴摇床：样品量大，时间长超声波清洗器 ：功率小，提取不够充分聚焦超声：功率强，提取完全， 样品个数不够微波：温度不好控制控温混旋提取装置 30100控温可调节混旋转速 一次处理24个样品体积小，便于携带 TMS-200提取剂酸：盐酸、硝酸、磷酸、高氯酸等碱：氢氧化钾、氢氧化钠等有机溶剂：甲醇、醋酸等无机溶解：水、磷酸盐、醋酸盐等络合配体：硫脲、2-巯基乙醇、半胱氨酸、柠檬酸等原则：根据提取的元素形态和样品基体选择合适的提取剂样品净化作用：去除样品中的基体干扰，保护色谱柱

4、，改善分离效果一般基体（纤维素、淀粉）：离心过滤油脂基体：(肉、蛋、奶）： 丙酮或正己烷脱脂高盐分基体:(植物性海产品）：透析除盐复杂基体含色素样品（土壤、中草药）：过固相萃取柱（SPE柱）浓缩富集样品含量低于检出限，需大体积浓缩或富集达到可检测的目的浓缩：甲醇+水提取，氮吹或旋转蒸发富集：水中汞，ppt级 巯基棉富集：吸附、洗脱 SPE柱富集：活化-DDTC或2-ME改性-50%乙腈清洗-流动相洗脱有机溶剂萃取：二氯甲烷萃取-含硫配体反萃分析方法色谱分离条件色谱柱的选择流动相的组分和功能氢化物发生条件载流还原剂氧化剂色谱柱的选择阴离子交换柱：Hamilton PRP-X100、Dionex

5、AS10等 As、Se、Sb反相C18: Agela MP-C18，Phenomenex prodigy C18 、Merck C18整体柱等 As、Se、Sb，Hg流动相的组分和功能阴离子交换柱：离子强度：磷酸盐、醋酸盐pH: 色谱柱适用的pH,平衡使流动相和色谱柱填料环境达到一致，分离效果好PRP-X100： (NH4)2HPO4 , pH=6.0AS10: NaOH碱性溶液反相C18柱：淋洗剂：CH3OH、CH3CN，洗脱缓冲盐：乙酸铵，改善峰型络合配体或离子对试剂: L-Cys，2-ME，APDC，DDTC，TBAB（四丁基溴化铵）100L 采样环Hg(II); MeHg ; EtHg

6、; PhHg(苯基汞)C18色谱柱5%乙腈+60mM乙酸铵+10mM半胱氨酸3%乙腈+60mM乙酸铵+0.03%2-MEl微生物可将水中的Hg转化为毒性、迁移性更高的甲基汞，所谓汞中毒一多半实际是甲基汞中毒，日本的“水俣病”是其中的典型代表。l甲基汞分析还可采用GC，但先要对样品衍生后测量，方法繁复，操作性差。l文献中报道了碱提取、酸提取、和含硫配体辅助提取等方法，但提取时间均要求在12h以上。l10%盐酸+1%硫脲+0.15%氯化钾，混旋提取，将提取时间缩短到1h左右。lMetHg=104g/kg，Hg2+=3.7g/kglTotal Hg=110g/kglGBW08303 标准值2.150

7、.06mg/kg。l测得无机汞1.750.020mg/kg，Hg回收率81.4%。l提取加净化l自然界的砷元素能以许多不同形态的化合物存在l主要的无机砷化物有三氧化二砷、亚砷酸盐、砷酸盐、一甲基砷酸MMA和二甲基砷酸DMA;l在海产品中则主要以砷甜菜碱(AsB)和砷胆碱(AsC)形式存在l还有其他更复杂的砷化合物，例如砷糖、砷脂类化合物等。OAsOHOHCH3MMAOAsOHCH3CH3DMAO HOAs+CH2CH3CH3CCH3AsBOHAs+CH2CH3CH3CH2CH3CH2AsCOOAsCH3CH3OOHOHOHOHOOAsCH3CH3OOHOHOHOHOOAsCH3CH3OOOHO

8、HOHPOHOOOHOHOOAsCH3CH3OOHOHOHSOOOHIIIIIIIV砷糖砷的形态与毒性LD50 in rats (in mg/kg):FormH3As As(3+) As(5+)MMADMAAs-choline As-betaineAs-sugarLD5031420700-1800 700-26006500100008000100L 采样环 色谱柱: 阴离子交换柱l含As(III)和As(V)，毒性相差两倍以上。lAs(V)可直接治理，As(III)则不能。 水样4水样7Georges-Marie Momplaisir, Charlita G. Rosal, and Edwar

9、d M. HeithmarArsenic Speciation Methods for Studying the Environmental Fate of Organoarsenic Animal-Feed AdditivesGeorges-Marie Momplaisir, Charlita G. Rosal, and Edward M. HeithmarArsenic Speciation Methods for Studying the Environmental Fate of Organoarsenic Animal-Feed Additives1. As(III), 50 g/L

10、; 2. DMA, 50 g/L; 3. MMA, 50 g/L;4. P-ASA, 50 g/L; 5. As(V), 50 g/L; 6. Rox, 50 g/L lAs(III)含量为4.9g/kglAs(V)含量为0.18g/kgl海藻中无机砷测量的意义：海藻中总砷含量很高，但大多是无毒的有机砷，有毒的无机砷含量很低。但也存在无机砷含量很高的羊栖菜，有必要检测其无机砷含量，以评价其安全性。l海藻中无机砷测量的问题：现有方法测量时，测量结果往往较高，达到1mg/kg以上。l水+甲醇提取：能保持形态不发生变化。形态复杂，分离困难，需使用梯度淋洗。l1mol/L HCl提取：有机形态不向无机

11、形态转化。分解有机形态，减少种类，简化分析工作。a 样品1、2为紫菜；样品3、4、8、9为海带；样品5为羊栖菜； 样品6为裙带菜；样品7为红毛菜 。b 将提取液用HNO3+HClO4+H2SO4消解后测得的提取液中的砷含量。c 将样品用HNO3+HClO4+H2SO4消解后测得的砷含量。a 样品均为海带。b 将提取液用HNO3+HClO4+H2SO4消解后测得的提取液中的砷含量。c 将样品用HNO3+HClO4+H2SO4消解后测得的砷含量。 100L 采样环Se(VI) 毒性大采用阴离子交换柱, PRP-X100 250 mm4.1 mm 采用Agela MP-C18色谱柱, 250 mm4.6 mm Merck C18整体柱 10mm4.6 mm 100L 采样环 Se对As有拮抗作用l食品、保健品中Se形态分析的意义：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。当前普遍做法是将无机硒通过生物转化得到富硒食品、保健品，转化率无法检测。l食品、保健品中Se形态分析：1. 四价硒Se(IV); 2. 五价砷As(V) 多维复合营养片富硒碎米荠扇贝中硒形态100L 采样环 采用阴离子交换柱l锑及其化合物的毒性大小取决于锑的氧化态及其结合体。不同价态锑化合物的毒性大小顺序为：Sb