CN109406699A - 一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可溶性铬元素分析技术领域。本发明公开了一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其包括用EDTA‑2Na水溶液直接提取海产品中的Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ），Cr（Ⅲ）与EDTA‑2Na发生络合反应，Hamilton PRP‑X100阴离子交换色谱柱将Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）基线分离，以ICP‑MS测定52Cr，测定总铬含量。本发明能准确地测定出水产品中三价铬与六价铬的含量，为准确分析检测海产品中的铬元素情况提供重要的技术基础；其操作简便快速，能满足铬形态检测分析的需要，同时可以有效缓解目前国内缺少海产品中Cr形态分析方法的尴尬局面，并为保障水产品质量安全及铬污染修复技术的研究提供方法支持。

Description

一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法
技术领域
本发明涉及可溶性铬元素分析技术领域，尤其是涉及一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法。
背景技术
铬广泛存在于自然界中，主要分布于大气、水、土壤及动、植物体中。铬主要以三价铬Cr(III)和六价铬Cr(VI)形式存在，Cr(II)、Cr(IV)和Cr(V)因其易被氧化而不稳定。需要注意的是，铬在生物体内存在的积极意义和毒性大小与其存在的价态有极大的关系。金属铬和Cr(II)的毒性很小甚至无毒；Cr(III)对于维持葡萄糖、脂质和蛋白质的代谢具有重要作用，是生物体必需的微量元素之一；而Cr(VI)却是一种对生物系统有毒性作用的元素，其毒性比Cr(III)大100-1000倍。随着工业的快速发展，由于铬的广泛工业用途，各行各业排放的废水中的铬在水生生物体内富集，近年来调查显示海产品尤其是近海及养殖产品存在一定的铬污染情况。
目前铬形态分析的检测技术主要有HPLC-ICP-MS、IC-ICP-MS、RPLC-ICP-MS、GC-ICP-MS、以及CE-ICP-MS等。其中HPLC与ICP-MS联用技术以不同的色谱分离柱完成不同种类样品分析物的分离，具有元素专一性，线性范围宽，检测限低等特点，且HPLC的流速和ICP-MS的进样速度相匹配，不需要复杂的样品前处理和复杂的接口，是具有高灵敏度和高选择性的形态分析系统，成为目前金属元素形态分析中最有效的检测手段。比如李登科等以HPLC-ICP-MS联用分析方法分析烟草中Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)，胡玉军等以HPLC-ICP-MS联用分析方法分析乳制品中的Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)。然而有关水产品中铬形态的分析方法报道较少，且分析条件较为复杂。陈晓燕等利用HPLC-ICP-MS联用技术，通过在线络合Cr(Ⅲ)的方式，测定了海产品中的Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)；此外也存在测定总铬含量与Cr(VI)含量，然后根据总铬含量减去Cr(VI)含量间接得到Cr(III)含量的方法(如中国专利申请号CN201410498516，一种定量检测含铬物质中铬元素价态及其含量的方法)，但是铬虽主要以三价铬Cr(III)和六价铬Cr(VI)形式存在，但Cr(II)、Cr(IV)和Cr(V)也存在于样品中，总铬含量是Cr(VI)、Cr(III)，Cr(II)、Cr(IV)和Cr(V)的总和，因此Cr(III)含量并不是简单的总铬含量减去Cr(VI)含量就能得到，这种做法不尊重客观事实。
目前在国家标准GB5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》中，主要采用的是强酸消解来测定总铬，铬在强氧化作用下直接转化为6价无机铬，检测结果给人感觉海产品中的铬含量过高，会危害人体健康。因此，对海产品中不同铬形态含量进行摸底调查，准确评估海产品中不同铬形态的分布特征。为进一步研究铬的生理和毒理作用提供数据支撑，为铬污染修复工作提供理论依据，为行政执法部门提供技术支持，对保护海洋环境具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可定量分析水产品中不同形态铬元素含量的海产品中三价铬与六价铬检测分析方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，包括以下步骤：
S1.海产品预处理制得样品；
S2.称取样品0.5000g置于50mL离心管中，往离心管中加入2.0mL100mmol/L的EDTA-2Na水溶液，超纯水定容至40mL，涡旋混匀后，60℃超声萃取50～70分钟，6000r/min离心10min，将上清液转移至15mL离心管中，6000r/min离心4～6分钟，取上清液过SPE C18前处理净化柱，盛接过注液过0.45μm滤膜过滤，即得水溶性铬元素检测分析样品制备液；
S3.将水溶性铬元素检测分析样品制备液进行HPLC与ICP-MS联用分析测定三价铬与六价铬；
S3.称取样品0.5000g置于聚四氟乙烯微波消解罐中，往消解罐中加入6mLHNO3和2mLH2O2进行微波消解，消解完毕后赶酸定容至50mL离心管中，即得总铬检测分析所用的样品液，采用ICP-MS法测定总铬含量。
作为优选，步骤S3中HPLC的测试条件如下：
色谱柱：Hamilton PRP-X100阴离子交换柱150×4.6mm 5μm；流动相：100mmol/LNH4NO3pH＝7.0～7.2；流速：0.8mL/min；洗脱方式：等度洗脱；柱温：室温20℃；分析时间：6min；进样量：50μL。
作为优选，步骤S3中ICP-MS的测试条件如下：
RF功率：1550W；采样深度：8mm；雾化室温度：2℃；载气流量：氩气1.2L/min；碰撞反应气：氦气；碰撞气流量：4.5mL/min；样品引入：其他；数据采集模式：TRA；蠕动泵转速：0.5rps；检测质量数m/z：52；积分时间：0.3s；测量时间360s。
作为优选，步骤S2中EDTA-2Na水溶液的pH值为7.0。
作为优选，步骤S1中具体预处理方法为，将新鲜海产品取可食部分充分混匀并研磨至匀浆，装入密封袋中，冷藏备用。
作为优选，步骤S1中具体预处理方法为，将干制海产品剪碎磨细至100目，装入密封袋中，冷藏备用。
采用柱前衍生的方式，用EDTA-2Na水溶液直接提取海产品中的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)，在一定温度下，使Cr(Ⅲ)与EDTA-2Na发生络合反应，然后选择Hamilton PRP-X100阴离子交换色谱柱将Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)基线分离，再以ICP-MS测定52Cr，从而实现了海产品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)定量分析，而并非采用由总铬含量与六价铬含量相减间接获得三价铬含量的方法实现海产品中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)测量分析。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明中提供了一种海产品中水溶性铬元素形态检测中的样品前处理方法，其配合合理的检测技术和方案，能够分别准确地测定出水产品中三价铬与六价铬的含量，为准确分析检测海产品中的铬元素情况提供重要的技术基础；其操作简便快速、于6min内实现了Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的分离测定，能满足铬形态检测分析的需要，同时可以有效缓解目前国内缺少海产品中Cr形态分析方法的尴尬局面，并为保障水产品质量安全及铬污染修复技术的研究提供方法支持。
附图说明
图1为本发明方法测定得到的Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)色谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
仪器与试剂：
电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7900，USA)，高效液相色谱仪(Waters ACQUITYUPLC，USA)。色谱分离使用戴安公司阴离子保护柱(Ion PacAG11,50mm×4mm,Dionex,USA)，该柱子用一根PEEK管(50cm,0.18mm i.d.)和电感耦合等离子体质谱仪的玻璃同心雾化器直接相连；超声仪(ks-80D，宁波海曙科生超声设备有限公司)，进行辅助提/萃取，离心机(Avanti JXN-30，BECKMAN COULTER)进行固液分离；pH测定采用PHS-3C酸度计(上海仪电科学仪器股份有限公司)；微波消解仪(Milestone ETHOS UP，意大利)。
所述设备型号和出品厂家仅为说明本发明实施例，并不因此限定本发明。
Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)单元素标准溶液(1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心)，实验所用试剂硝酸铵(NH4NO3)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)均为分析纯，氨水、HNO3、H2O2均为优级纯，实验用水为经元素型摩尔纯水装置纯化后的去离子水。
NH4NO3溶液(100mmol/L)：称取NH4NO3 4.002g溶于450mL去离子水中，用10％氨水(NH3·H2O)调pH＝7.0～7.2，并用去离子水定容至500mL，临用前超声10min。
乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)溶液(100mmol/L)：称取3.722gEDTA-2Na溶于90mL去离子水中，用10％氨水(NH3·H2O)调pH＝7.0，并用去离子水定容至100mL。
Cr(Ⅲ)储备液(10mg/L)：取0.5mLCr(Ⅲ)单元素标准溶液于50mL容量瓶中，加入2.5mLEDTA-2Na溶液，用去离子水定容至刻度，混匀，置于电热恒温水浴锅中60℃加热1h，冷却至室温，可于4℃下储存3个月。
Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)混合标准使用液(1mg/L)：取5mLCr(Ⅲ)储备液与50μLCr(Ⅵ)单元素标准溶液于50mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，混匀。
分别配制含0.1、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0μg/L的Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)混合标准溶液，进行HPLC-ICP-MS分析。以质量浓度为横坐标(X轴)，色谱峰积分面积为纵坐标(Y轴)，绘制标准工作曲线，Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)均呈现较好的线性关系。此外，对0.1μg/L浓度的Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)混合标准溶液连续测定10次计算出标准偏差(SD)，以3倍标准偏差对应的浓度计算方法检出限。同时测定平行精度(0.1μg/L，n＝6)分别为1.30％和2.34％。表1为Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)的线性回归方程、相关系数及检出限。
表1Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)的线性回归方程、相关系数及检出限
水溶性铬形态提取测定
S1：干制海产品(鱿鱼丝)剪碎、磨细至100目、新鲜海产品(带鱼、虾、梭子蟹、乌贼)取可食部分充分混匀并研磨至匀浆；
S2：分别称取0.5000g(精确至0.0001g)样品于50mL离心管中，加入2.0mL 100mmol/LEDTA-2Na水溶液(pH＝7.0)，超纯水定容至40mL，涡旋混匀后，60℃超声萃取1h，6000r/min离心10min，将上清液转移至15mL离心管中，6000r/min离心5min，取上清液过SPE C18前处理净化柱，盛接过注液过0.45μm滤膜过滤，即得水溶性铬元素检测分析样品制备液；
S3：将样品制备液进HPLC与ICP-MS分析测定Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)，如图1所示；同时进行6次测定，计算得到相对标准偏差均小于3％，表明该方法能够满足检测需要。
总铬含量测定
S4：称取S1步骤中制备的样品置于微波消解罐中，加入6mLHNO3和2mLH2O2进行微波消解，消解完毕后赶酸定容至50mL离心管中，即得总铬检测分析所用的样品液，采用ICP-MS法测定总铬含量。
测定结果如表2所示。
表2实际样品测定结果(n＝3)
注：
1、/表示未检出；
2、总铬测定按照国家标准GB5009.268-2016进行检测。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其特征在于包括以下步骤：
S1. 海产品预处理制得样品；
S2. 称取样品0.5000g置于50mL离心管中，往离心管中加入2.0mL100mmol/L的 EDTA-2Na水溶液，超纯水定容至40mL，涡旋混匀后，60℃超声萃取50～70分钟，6000r/min离心10min，将上清液转移至15mL离心管中，6000r/min离心4～6分钟，取上清液过SPE C18前处理净化柱，盛接过注液过0.45μm滤膜过滤，即得水溶性铬元素检测分析样品制备液；
S3. 将水溶性铬元素检测分析样品制备液进行HPLC与ICP-MS联用分析测定三价铬与六价铬；
S4. 称取样品0.5000g置于聚四氟乙烯微波消解罐中，往消解罐中加入6mLHNO3和2mLH2O2进行微波消解，消解完毕后赶酸定容至50mL离心管中，即得总铬检测分析所用的样品液，采用ICP-MS法测定总铬含量。
2.根据权利要求1所述的一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其特征在于：
所述步骤S3中HPLC的测试条件如下：
色谱柱：Hamilton PRP-X100 阴离子交换柱 150×4.6mm 5μm；流动相：100mmol/LNH4NO3 pH=7.0～7.2；流速：0.8mL/min；洗脱方式：等度洗脱；柱温：室温 20℃；分析时间：6min；进样量：50μL。
3.根据权利要求1所述的一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其特征在于：
所述步骤S3中ICP-MS的测试条件如下：
RF功率：1550W；采样深度：8mm；雾化室温度：2℃；载气流量：氩气 1.2L/min；碰撞反应气：氦气；碰撞气流量：4.5mL/min；样品引入：其他；数据采集模式：TRA；蠕动泵转速：0.5rps；检测质量数m/z：52；积分时间：0.3s；测量时间360s。
4.根据权利要求1所述的一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其特征在于：
所述步骤S2中EDTA-2Na水溶液的pH值为7.0。
5.根据权利要求1所述的一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其特征在于：
所述步骤S1中具体预处理方法为，将新鲜海产品取可食部分充分混匀并研磨至匀浆，装入密封袋中，冷藏备用。
6.根据权利要求1所述的一种海产品中三价铬与六价铬的检测分析方法，其特征在于：
所述步骤S1中具体预处理方法为，将干制海产品剪碎磨细至100目，装入密封袋中，冷藏备用。
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