陈东王晓伟 赵榕 邵兵 王正 吴国华 薛颖（北京市预防医学研究中心,北京100013）

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法同时测定双份饭样品中Cr和Cr

陈东*王晓伟 赵榕 邵兵 王正 吴国华 薛颖
（北京市预防医学研究中心,北京100013）

建立了HPLC-ICP-MS联用技术检测双份饭样品中不同价态铬含量的分析方法。双份饭样品经过冷冻干燥使其挥干水分,然后置于微波消解管中,加入5％的四丁基氢氧化铵溶液,在120℃条件下微波消解30min,然后将样品进行定容,离心后取其上清液过滤,最后通过HPLC-ICP-MS联用技术进行测定。本方法在0.5～50μg/L范围内具有良好的线性（r＞0.999）,Cr和Cr的方法检出限（S/N=3）分别为0.32和0.35μg/kg；定量限（S/N=10）均为1.00μg/kg；两种组分的高、中、低浓度水平加标回收率在80.7％ ～90.3％之间,相对标准偏差RSD（n=6）均＜5％。应用此方法检测了60件双份饭样品,其中Cr含量为9.22～139μg/kg,平均含量为36.8μg/kg；Cr含量为8.74～182μg/kg,平均含量为43.6μg/kg。

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱；微波消解；食品；铬；价态

1 引 言

铬广泛分布于动植物、土壤、水及空气中,是金属加工、电镀、制革等行业常用的基本原料,常见的铬形态为Cr和Cr。在人体中,Cr参与糖代谢,是维持人体正常的葡萄糖耐量、生长及寿命不可缺少的微量元素之一；而Cr对人体有高毒、强致癌性,损伤肝脏、肾脏,可诱发肺癌,导致死亡,是对人体有害的元素[1,2],一种元素存在两种无机形态,且对人体的作用却既然相反。然而,在食品检测中,铬元素一直是以总量计算,不能反映出食品中不同形态铬元素的真实存在水平,因此铬的形态分析十分必要。

目前,铬元素的形态分析基本局限于环境领域,以水体、土壤作为主要研究目标,常用的测定方法主要有原子吸收法[3,4]、流动分析光度法[5]、离子色谱法[6]、毛细管电泳[7]、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）[8～10]法。其中流动分析光度法灵敏度比较低；原子吸收法和离子色谱法必须采用离子树脂交换吸附分离和柱前衍生等前处理手段[11,12],而使得操作繁琐,并且需要大量的试剂和耗材；HPLC-ICP-MS法由于灵敏度高、操作简单、分析速度快等优点,目前得到广泛应用。

虽然环境领域中铬形态分析研究的较多,但食品领域的研究开展的却非常少,主要原因是食品的基质比较复杂。在确保铬提取率比较高的情况下,提取过程中Cr的形态不发生转变,一直是一个难以解决的问题。胡玉军等[13]以EDTA缓冲液煮沸的提取方式建立了乳制品中铬形态的分析方法,但此法不适合基质复杂的食品；郭少飞等[14]采用NaOH超声振荡提取的方法测定了部分食品（高粱、虾等）中的Cr,但没有Cr的分析方法。Sacmac等[15]以HNO3为浸提液,采用微波消解的方法提取食品中的Cr。本研究发现,以HNO3作为浸提液样品中的Cr会在提取过程中被氧化而发生价态转变,因此该方法不可取。

双份饭法是将调查对象在被调查期间的全部膳食（烹调好）进行实验室分析。它适用于研究特定的人群,结果比较准确,是污染物暴露评仨的金标准。本研究采用不同的消解液（HCl、乙酸、四丁基氢氧化铵）对无机铬进行提取,并比较了微波消解和超声提取两种前处理方法的提取效率,采用HPLCICP-MS法对基质复杂的双份饭样品中的Cr和Cr进行了快速的形态分析,方法便捷、灵敏、可靠,可批量处理样品,极大地简化了样品前处理的过程。样品测定获得了良好的效果,适用于双份饭样品中铬元素的价态分析。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

NexION 300D电感耦合等离子体质谱仪（PerkinElmer公司）；LC20AD高效液相色谱仪（日本岛津公司）；Millstone微波消解仪；冷冻干燥机；超声振荡器；超纯水器；电子天平（感量0.1 mg）；BU CHI Mixer B400样品均质器（带陶瓷刀片,瑞士步琦公司）。

HCl（37％,Merck公司）；氨水（优级纯,国药集团化学试剂有限公司）；HNO3（高纯,Merck公司）；冰醋酸（分析纯,国药集团化学试剂有限公司）；四丁基氢氧化铵；乙二胺四乙酸二钠盐；Cr单元素溶液标准物质（国家有色金属及电子材料分析测试中心GSB 04-1723-2004,1000 mg/L）,Cr单元素溶液标准物质（中国计量科学研究院GBW（E）080629,1000 mg/L）。

2.2 色谱及质谱工作条件

2.2.1 色谱工作条件Agilent Bio-WAX色谱柱（50 mm×4.6 mm,5μm）。流动相：0.075 mol/L NH4NO3溶液（pH 7）。流速：0.4 mL/min；柱温：室温；进样体积：100μL；时间：3min。

2.2.2 质谱工作条件喷雾器：同心玻璃雾化器；雾室：回旋型单通路雾室；Cell Gas：0.4 mL/min,氨气；RPq：0.55。

2.3 铬元素提取

称取约2.5 g双份饭样品（样品收集后用琦BU CHIMixer B400样品均质器粉碎匀浆,均质器刀片的材质为陶瓷）,通过冷冻干燥去除样品中的水分,再将样品转入微波消解管中,然后加入5％四丁基氢氧化铵溶液10mL,在120℃消解30min；将样品转移并定容至25 mL,再以10000 r/min离心10min,最后取上清液,用0.25μm水性滤膜过滤后,待测。

3 结果与讨论

3.1 HPLC-ICP-MS分析方法的建立

3.2 Cr标准溶液的稳定性

图1 Cr和Cr的HPLC-ICP-MS色谱图Fig.1 Chromatogrm of Crand Crby HPLC-ICP-MS

3.3 Cr提取方法的选择和优化

通常食品中金属元素的提取一般会首选酸消解的方法,最为常用的酸为HNO3,由于HNO3具有很强的氧化性,会使Cr氧化为Cr,实验中的确有转化现象发生,故而在本研究中弃用。有些分析Cr和Cr的研究报道选择了使用非氧化性无机酸（如HCl、H3PO4）,还有的研究选择了使用还原性更弱的有机酸（如乙酸、甲酸等）,本研究均分别进行了尝试性研究,发现无论采用HCl、H3PO4、乙酸,还是甲酸,都会造成Cr被还原成Cr,酸的浓度越大,提取液的pH值越低,转化发生的比例越大。即使用0.5％HCl、乙酸等提取,通过纯水中Cr的加标回收实验,也会发现一部分Cr被还原成Cr。因此,本实验采用了碱解的方法来提取铬,考虑到国产的氨水中Cr的本底比较高,且味道刺鼻,最终选择了四丁基氢氧化铵溶液作为提取液。

考察了以5％四丁基氢氧化铵溶液作为提取液,分别采用超声振荡提取1 h、微波提取15min、微波提取30min,微波提取1 h等以上4种提取方法,发现超声振荡提取方法的提取效率较低,微波消解提取方法的回收率较高。但随着提取时间延长,在30min时,提取效率达到最高,以后即使再增加消解时间,回收率也并没有提高,因此选择了微波消解提取30min的方法（表1）。

表1 不同提取方法的提取效率Table 1 Comparison of different extractionmethods（n=6）

分别以1％,5％和10％四丁基氢氧化铵溶液为提取液,在120℃微波消解提取30min,Cr的提取效率见表2。结果表明,以5％四丁基氢氧化铵为提取剂,Cr的平均回收率为81.2％,且再增加浓度,回收率变化不明显,因此本研究选用了5％四丁基氢氧化铵溶液作为提取剂。

表2 不同提取剂的提取效率Table 2 Comparison of different extraction solvents（n=6）

3.4 方法有效性的评价

3.5 方法的回收率和精密度

取双份饭样品在20,100和200μg/kg的浓度水平进行添加,每个水平平行6次,实验方法如2.3节所述,双份饭样品的加标量、平均回收率和精密度见表3。结果表明,在20～200μg/kg的添加范围内,方法的回收率在80.7％～90.3％之间,相对标准偏差在2.5％～4.3％之间。

表3 方法的回收率和精密度Table 3 Recoveries and precision of themethod

3.6 实际样品的测定结果

本研究所用样品是来自北京市双份饭调查研究所提供的样品,样品是将被调查者3天内所有吃的食物放在一起粉碎并混匀, 于-60℃保存。按2.3节的方法进行处理并检测,60份被测样品中均检测出了Cr和Cr,其中Cr含量为9.22～139μg/kg,平均含量为36.8μg/kg；Cr含量为8.74～182μg/kg,平均含量为43.6μg/kg。图2为实际样品的色谱图。

图2 实际样品色谱图Fig.2 Chromatogrm of Crand Crin real sample

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（Received 4 September 2015；accepted 14 October 2015）

Simultaneous Determ ination of Trivalent Chrom ium and Hexavalent Chrom ium in Duplicate Diet by HPLC-ICP-MS

CHEN Dong*,WANG Xiao-Wei,ZHAO Rong,SHAO Bin,WANG Zheng,WU Guo-Hua,XUE Ying
（Beijing Center for Preventive Medical Research,Beijing 100013,China）

A method was developed for the determination of different valence states of chromium in duplicate diets.Sampleswere dried with freeze dryingmachine,then added to themicrowave tube with 5％tetrabutyl ammonium hydroxide solution and digested for30min at120℃.Finally,the extractsweremade up to 25mL, then centrifugated.The supernatant liquor was collected and filtered for further analysis by HPLC-ICP-MS.The linearity range was 0.5-50μg/L,and the correlation coefficients were above 0.999.The limits of detection of Crand Cr（S/N=3）were 0.32,0.35μg/kg and the limits of quantitative（S/N=10）were 1.00μg/kg.The recoveries were 80.7％-90.3％at spiked level between 20μg/kg and 200μg/kg with relative standard deviations under5％.The proposedmethod was successfully used to detect Crand Crin 60 duplicate diets.The concentrations of Crwere 9.22-139μg/kg and the concentrations of Crwere 8.74-182μg/kg with average concentrations of 36.8μg/kg and 43.6μg/kg,respectively.

High performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry；Microwave digestion；Food；Chromium；Valence state

10.11895/j.issn.0253-3820.150703

2015-09-04收稿；2015-10-14接受

本文系2014年度首都卫生发展科研专项基金资助项目（No.首发2014-4-1014）

E-mail：cd1_1@163.com