張學(xué)超 劉小芳 邱阿敏 侯欽帥 冷凱良 高 華

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南極磷蝦及其制品中總砷含量的分析方法研究*

張學(xué)超1,2劉小芳2邱阿敏3侯欽帥1,2冷凱良2①高 華1

(1. 青島大學(xué)藥學(xué)院制藥工程系 青島 266021；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部極地漁業(yè)開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島 266071；3. 青島大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 青島 266021)

本研究比較了電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)以及銀鹽法測(cè)定南極磷蝦()及其不同形式制品總砷含量的適用性，并采用確定的檢測(cè)方法對(duì)南極磷蝦凍蝦、南極磷蝦粉和市售不同品牌南極磷蝦油中的總砷含量進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)定。結(jié)果顯示，采用ICP-MS法、HG-AFS法及銀鹽法檢測(cè)南極磷蝦及其制品中的總砷含量，3種方法的加標(biāo)回收率分別達(dá)到100.26%~110.48%、82.68%~98.50%和89.64%~94.89%，RSD均小于5%。 3種國(guó)標(biāo)方法對(duì)于南極磷蝦及其相關(guān)制品的測(cè)定結(jié)果基本一致，但與銀鹽法相比，ICP-MS法、HG-AFS法操作復(fù)雜，儀器昂貴。因此，銀鹽法可作為快速測(cè)定南極磷蝦及其制品中總砷含量的首選方法。采用銀鹽法測(cè)得南極磷蝦凍蝦、蝦粉和蝦油中總砷含量分別為0.44~0.45 mg/kg、1.04~1.91 mg/kg、0.52~5.50 mg/kg。加快建立南極磷蝦及其制品中無(wú)機(jī)砷定量及砷形態(tài)分析技術(shù)對(duì)于科學(xué)認(rèn)識(shí)南極磷蝦砷的安全性至關(guān)重要。

南極磷蝦；總砷；ICP-MS；HG-AFS；銀鹽法

南極磷蝦()是目前南大洋最大的單種生物資源，生物儲(chǔ)量可達(dá)6.5~10億t (劉麗等, 2010)。南極磷蝦富含蛋白質(zhì)、人體所必需的全部氨基酸及鈣、鉀、鎂、鍶等多種礦質(zhì)元素，同時(shí)還含有蝦青素、磷脂、EPA/DHA等n-3系列多不飽和脂肪酸等海洋活性成分(龔洋洋等, 2013; 盧坤俊等, 2013; 歡休, 2013)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，已成為世界遠(yuǎn)洋捕撈業(yè)最重要的開發(fā)對(duì)象之一(聶玉晨等, 2016; 袁玥等, 2012; 朱國(guó)平, 2011; 黃婧, 2014)。目前，南極磷蝦制品形式主要有蝦粉、蝦油、蝦肉、蝦糜等(鄭曉偉等, 2013; 賀瑞坤等, 2013; 黃洪亮等, 2007)，產(chǎn)品形式不斷豐富，加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛(陳雪忠等, 2009; Grijalba, 2016)。作為近年來(lái)新開發(fā)的遠(yuǎn)洋生物資源，關(guān)于南極磷蝦及其制品的安全性研究尚不多見(jiàn)，相關(guān)研究亟待開展(嚴(yán)俊麗等, 2016)。

砷是一種類金屬元素，在自然界中廣泛存在(Maher, 2016; 劉守廷等, 2013; Williams, 2009)。砷元素的毒性與其存在形態(tài)密切相關(guān)(董麗臻等, 2015; Escudero, 2013)，無(wú)機(jī)砷具有致癌毒性，有機(jī)砷通常被認(rèn)為是低毒或無(wú)毒的(Sele, 2015; Rodriguez, 2009)。以砷化合物的半數(shù)致死量LD50計(jì)，其毒性從大到小依次為亞砷酸根As(Ⅲ)>砷酸根As(V)>一甲基砷MMA>二甲基砷DMA>砷膽堿AsC>砷甜菜堿AsB(王松等, 2016)?？偵楹康臏y(cè)定可為產(chǎn)品質(zhì)量控制與監(jiān)管提供依據(jù)。目前，關(guān)于南極磷蝦及其制品中砷含量及檢測(cè)技術(shù)的研究較少，戚平等(2011)對(duì)氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)在南極磷蝦粉總砷含量測(cè)定的前處理方法做了討論，王松等(2016)用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)對(duì)南極磷蝦油中的總砷做了研究。目前，尚未有研究對(duì)比國(guó)標(biāo)中規(guī)定的總砷含量測(cè)定方法在南極磷蝦及其制品中的適用性，同時(shí)也未見(jiàn)南極磷蝦及其不同形式制品總砷含量的系統(tǒng)分析報(bào)道。

目前，GB/T5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷以及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》對(duì)于食品中總砷的測(cè)定方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，其中包括電感耦合和等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)、氫化物發(fā)生原子熒光光譜(HG-AFS)及銀鹽法3種方法。這3種方法均可針對(duì)南極磷蝦及其相關(guān)制品進(jìn)行總砷含量的分析檢測(cè)，但由于這3種方法的前處理方式及檢測(cè)條件具有較大差異，3種方法定量限、檢出限、線性范圍均不相同，各有利弊。ICP-MS法的檢出限為0.003 mg/kg，定量限為0.010 mg/kg；HG-AFS法的檢出限為0.010 mg/kg，定量限為0.040 mg/kg；銀鹽法的檢出限為0.2 mg/kg，定量限為0.7 mg/kg。因此，針對(duì)南極磷蝦及其制品中的適用性也不盡相同。本研究對(duì)比了3種方法分析南極磷蝦凍蝦、蝦粉及蝦油總砷含量的適用性，旨在確定快速測(cè)定南極磷蝦及其制品中總砷含量的首選方法，以期為南極磷蝦實(shí)際生產(chǎn)加工與相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)監(jiān)管提供技術(shù)指導(dǎo)。南極磷蝦及其產(chǎn)品中砷含量的檢測(cè)以及控制是南極磷蝦市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，確定準(zhǔn)確便捷的總砷含量的分析技術(shù)，對(duì)于南極磷蝦產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和市場(chǎng)監(jiān)管具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器 電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS(美國(guó)Aglient700X)；氫化物發(fā)生原子熒光光譜HG-AFS(北京普析公司)；UV-2000紫外分光光度計(jì)(尤尼克儀器有限公司)；Milliplus 2150超純水處理系統(tǒng)(美國(guó)Millipore公司)；FA1004N電子天平(上海民僑精密科學(xué)儀器有限公司)；KQ-500DE型超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司)；微波消解儀(上海新儀儀器公司)；電爐(龍口市電爐制造廠)；組織勻漿器(上海標(biāo)本模型廠)；馬弗爐(龍口市電爐制造廠)。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料 硝酸、過(guò)氧化氫、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硼氫化鉀、鹽酸、硫酸、高氯酸等均為分析純；三氧化二砷，純度≥99.5%。

南極磷蝦由“南極海洋生物資源開發(fā)與利用”項(xiàng)目組于2015年5月和2016年5月捕撈自南極FAO 48.1區(qū)，捕撈后迅速冷凍，保證蝦塊中心溫度低于–20℃條件下儲(chǔ)藏運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室后，貯藏于–80℃冰箱中備用。

市售不同品牌南極磷蝦粉9個(gè)、南極磷蝦油樣品9個(gè)均由山東青島南極維康生物科技有限公司協(xié)助搜集提供。

1.2 檢測(cè)方法

1.2.1 電感耦合和等離子體質(zhì)譜法 按照GB/T5009.11-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中總砷以及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》第一篇第一法規(guī)定執(zhí)行。

1.2.2 氫化物發(fā)生原子熒光光譜法 按照GB/T5009.11-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中總砷以及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》第一篇第二法規(guī)定執(zhí)行。

1.2.3 銀鹽法 按照GB/T5009.11-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中總砷以及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》第一篇第三法規(guī)定執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析，不同檢測(cè)方法組間采用One-way ANOVA(Tukey’s test)進(jìn)行兩兩比較分析，以<0.05為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種國(guó)標(biāo)方法測(cè)定南極磷蝦及其制品總砷含量的適用性分析

對(duì)采用ICP-MS法、HG-AFS法及銀鹽法測(cè)定南極磷蝦凍蝦、蝦粉和蝦油中的總砷含量的準(zhǔn)確性和精密度進(jìn)行了考察，結(jié)果見(jiàn)表1和表2。ICP-MS法、HG-AFS法及銀鹽法的加標(biāo)回收率分別為100.26%~ 110.48%、82.68%~98.50%、89.64%~94.89%，RSD(=5)均小于5%。結(jié)果顯示，3種方法對(duì)于南極磷蝦凍蝦、蝦粉和蝦油中的總砷含量的檢測(cè)準(zhǔn)確性和精密度良好，均可考慮用于南極磷蝦及其制品中總砷含量的測(cè)定。

對(duì)國(guó)標(biāo)中3種方法測(cè)得的南極磷蝦凍蝦、蝦油、蝦粉的總砷數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，由表2可知，3種方法具有較好的一致性，檢測(cè)結(jié)果無(wú)顯著性差異(>0.05)。與銀鹽法相比，ICP-MS法和HG-AFS法前處理及反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，儀器昂貴，因此，銀鹽法可作為快速測(cè)定南極磷蝦及其制品中總砷含量的首選方法。銀鹽法利用氧化鎂以及硝酸鎂的保護(hù)，在550℃的高溫下將有機(jī)質(zhì)徹底灰化，使試樣中所有的砷化合物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)砷進(jìn)行檢測(cè)，海產(chǎn)品中最主要的砷形態(tài)為有機(jī)砷，所以，在550℃的高溫下灰化處理可以使得南極磷蝦中的有機(jī)砷完全轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)砷，之后通過(guò)顯色反應(yīng)實(shí)現(xiàn)總砷的定量。

表1 3種國(guó)標(biāo)方法測(cè)定南極磷蝦及其制品總砷含量的準(zhǔn)確性

Tab.1 The accuracy of three national standard methods used in determining total arsenic contents in Antarctic krill and its related products

表2 3種國(guó)標(biāo)方法測(cè)定南極磷蝦及其制品總砷含量的精密度

Tab.2 The precision of three national standard methods used in determining total arsenic contents in Antarctic krill and its related products

2.2 南極磷蝦及其制品中總砷含量的測(cè)定

采用銀鹽法對(duì)2批次南極磷蝦、9批次南極磷蝦粉和9個(gè)品牌南極磷蝦油的總砷含量進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，南極磷蝦凍蝦、蝦粉和蝦油中的總砷含量分別為0.44~0.45 mg/kg、1.04~ 1.91 mg/kg、0.52~5.50 mg/kg。GB2762-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》中對(duì)水產(chǎn)品及其制品中的總砷未做限定，但對(duì)于無(wú)機(jī)砷規(guī)定應(yīng)≤0.5 mg/kg。海產(chǎn)品中砷主要以有機(jī)砷形式存在，無(wú)機(jī)砷含量極低。本研究中，南極磷蝦凍蝦的總砷含量＜0.5 mg/kg，符合國(guó)標(biāo)的規(guī)定，但南極磷蝦粉及蝦油中總砷的含量高于國(guó)標(biāo)限量，進(jìn)一步闡明南極磷蝦粉及蝦油中有機(jī)砷及無(wú)機(jī)砷的比例和含量至關(guān)重要。但由于南極磷蝦脂質(zhì)含量豐富，且總脂中磷脂含量較高，直接導(dǎo)致了無(wú)法采用國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行南極磷蝦粉及蝦油中無(wú)機(jī)砷含量的測(cè)定。因此，加快南極磷蝦粉及蝦油中砷形態(tài)分析技術(shù)的建立，是科學(xué)解釋南極磷蝦及其制品中砷的安全性問(wèn)題的關(guān)鍵。

表3 南極磷蝦及其制品總砷含量測(cè)定

Tab.3 The total arsenic contents in Antarctic krill and its related products (mg/kg)

3 結(jié)論

GB/T5009.11-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷以及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》規(guī)定的ICP-MS法、HG-AFS法及銀鹽法等3種方法，在南極磷蝦凍蝦、蝦粉和蝦油樣品總砷含量的測(cè)定中均具有較好的適用性，方法加標(biāo)回收率分別為100.26%~110.48%、82.68%~98.50%和89.64%~94.89%，RSD(=5)均小于5%。其中，銀鹽法由于操作較為簡(jiǎn)單，不依賴于大型儀器，可作為快速測(cè)定南極磷蝦及其制品中總砷含量的首選方法。

采用銀鹽法對(duì)搜集到的南極磷蝦凍蝦、蝦粉和蝦油樣品總砷含量進(jìn)行了測(cè)定，其中，南極磷蝦凍蝦樣品的總砷含量為0.44~0.45 mg/kg，南極磷蝦粉樣品的總砷含量為1.04~1.91 mg/kg，南極磷蝦油樣品的總砷含量為0.52~5.50 mg/kg。南極磷蝦凍蝦樣品的砷含量符合GB2762-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》的限量規(guī)定。由于采用目前國(guó)標(biāo)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)南極磷蝦粉及蝦油中無(wú)機(jī)砷含量的測(cè)定，因此，后期研究應(yīng)加快建立南極磷蝦粉及蝦油中砷形態(tài)的分析技術(shù)，以闡明南極磷蝦粉及蝦油中有機(jī)砷及無(wú)機(jī)砷的比例和含量。另外，生產(chǎn)加工過(guò)程中砷含量控制技術(shù)，特別是有機(jī)砷脫除技術(shù)的研發(fā)，對(duì)于南極磷蝦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展同樣至關(guān)重要。

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Study on the Analytical Method of Total Arsenic Content in Antarctic Krill () and Its Related Products

ZHANG Xuechao1,2, LIU Xiaofang2, QIU Amin3, HOU Qinshuai1,2, LENG Kailiang2①, GAO Hua1

(1. School of Pharmacy, Pharmaceutical Engineering Department, Qingdao University,Qingdao 266021; 2. Key Laboratory of Sustainable Development of Polar Fishery, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071; 3. School of Public Health, Qingdao University, Qingdao 266021)

The applicability of three national standard methods including inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HG-AFS), and silver salt method used to determine total arsenic content in Antarctic krill () and its related products were evaluated in this study. The accuracy of the ICP-MS, HG-AF, and silver salt methods were 100.26%~110.48%, 82.68%~98.50%, and 89.64%~94.89%, respectively, and the RSD was less than 5% in all cases. The results of the three national standard methods were consistent. However, compared with the silver salt method, the ICP-MS and HG-AFS methods were complicated and expensive. Therefore, the silver salt method could be chosen as a quick method for determining the total arsenic content in Antarctic krill and its related products. The content of total arsenic in Antarctic krill, Antarctic krill powder, and Antarctic krill oil were 0.44~0.45 mg/kg, 1.04~1.91 mg/kg, and 0.52~5.50 mg/kg, respectively. To accelerate the establishment of methods to evaluate arsenic morphology and estimate inorganic arsenic quantitatively in Antarctic krill and its related products will be important in the future.

Antarctic krill (); Total arsenic; ICP-MS; HG-AFS; Silver salt method

LENG Kailiang, E-mail: lengkl@ysfri.ac.cn

張學(xué)超, 劉小芳, 邱阿敏, 侯欽帥, 冷凱良, 高華. 南極磷蝦及其制品中總砷含量的分析方法研究. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2018, 39(6): 180–184

Zhang XC, Liu XF, Qiu AM, Hou QS, Leng KL, Gao H. Study on the analytical method of total arsenic content in Antarctic krill () and its related products. Progress in Fishery Sciences, 2018, 39(6): 180–184

* 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)課題(2016HY-ZD0902)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南極海洋生物資源開發(fā)利用項(xiàng)目(2017)共同資助[This work was supported by Special Scientific Research Funds for Central Non-Profit Institutes, Chinese Academy of Fishery Sciences (2016HY-ZD0902), and Special Finance Funds of Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Project for Exploitation and Utilization of Antarctic Marine Biological Resources (2017)]. 張學(xué)超，E-mail: zhangxuechao2015@163.com

冷凱良，研究員，E-mail: lengkl@ysfri.ac.cn

2017-11-14,

2017-12-08

10.19663/j.issn2095-9869.20171114002

TS207.3

A

2095-9869(2018)06-0180-05

(編輯 馬璀艷)