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高效液相色谱电感耦合等离子体质谱法测定面粉中溴酸盐与溴化物
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【药学论文下载】作者：刘崴 李冰 杨红霞 徐思琦【摘要】 建立了高效液相色谱电感耦合等离子体质谱(HPLCICPMS)联用技术测定面粉样品中BrO-3与Br-的方法。采用ICSA23色谱柱分离溴形态，以30 mmol/L (NH4)2CO3为流动相，pH 8，流速0.8 mL/min，进样量1.0 mL。在此条件下，BrO-3与Br-的方法检出限(以溴计)分别为0.052 和0.048 μg/L。可满足面粉样品中痕量溴形态的测定。对3种不同样品前处理方法(超声法、水浴法以及振荡水提法)进行了比较，最终确定振荡水提1 h为面粉样品的前处理方法，其形态加标回收率为93%～111%，且各形态溴量之和与标准值基本一致，均在标准值的允许误差范围之内。利用本方法对市售10种面粉样品中的溴形态进行了测定，所测样品中均未检出BrO-3。
【关键词】 高效液相色谱电感耦合等离子体质谱， 溴形态， 面粉
1 引 言
溴主要以溴化物、溴酸盐以及有机溴等形式存在。溴离子对人体几乎没有毒性，而溴酸盐则被国际癌症研究机构定为2B级的潜在致癌物。1992年世界卫生组织发表对KBrO3使用安全的审查报告中确认，BrO-3是一种氧化性致癌物，主要导致动物的肾和膀胱组织发生癌变; 过量食用会损害人的血液、中枢神经和肾脏。有研究表明，长期饮用含溴酸盐的饮用水，其致癌率为万分之一[1]。KBrO3作为面包专用粉中的面粉加筋剂，可增加面筋的强度和弹性，改善面粉的烘焙效果。在烘焙后的面包中，KBrO3大部分会转化成惰性、无害的KBr，但仍会残留0.05～0.3 mg/kg，危害健康。我国于2005年7月1日全面禁止在面粉中使用KBrO3。
目前，有关溴酸盐的测定方法多采用离子色谱法[2～5]，主要有电导检测法和柱后衍生紫外检测法。电导检测法灵敏度差且易受其它离子的干扰，样品处理困难;紫外检测法虽然灵敏度和抗干扰性均优于电导检测法，但需要柱后衍生，操作烦琐。形态研究多采用高效液相色谱电感耦合等离子体质谱(HPLCICPMS)联用技术[6～8]。ICPMS具有灵敏度高，可与色谱等分离技术联用进行元素形态分析的优点。本研究采用HPLCICPMS联用技术测定了面粉样品中溴的形态，对不同面粉样品前处理方法进行了比较，最终确定振荡水提1 h为面粉样品溴形态测定的样品前处理方法。本方法检出限低，灵敏度高，可应用于实际样品溴形态的测定。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
7500a型电感耦合等离子体质谱仪，1100型高效液相色谱仪(美国Agilent公司); 电热恒温水浴锅(北京长安科学仪器厂); 超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司); 7HZ82型恒温振荡器。
BrO-3及Br-标准溶液：以KBrO3和KBr分别配制10 mmol/L的储备液。使用时逐级稀释为0.05，0.5，5.0，50.0 μmol/L的BrO-3及Br-标准溶液，溶液介质为0.01% KOH。所用试剂均为优级纯。实验用水为去离子水再经MilliQ装置纯化(>18 MΩ·cm)，所有标准溶液和样品制备全部用MilliQ 纯化水。流动相： 0.03 mol/L(NH4)2CO3溶液，pH 8.0，使用前用超声波清洗器超声脱气。
2.2 色谱和质谱的条件
选用ICSA2G(保护柱)与ICSA23(分离柱)进行BrO-3和Br-的分离，分离条件见表1。以10 μg/L的Li，Y，Ce，Tl混合标准溶液对仪器条件进行了优化，优化后的参数列于表1。表1 分离柱和ICPMS工作参数
3 结果与讨论
3.1 BrO-3及Br-的分离及检测
选用ICSA23色谱柱进行溴形态的分离。ICSA23柱用于碘形态的分析已有报道[6，9]。考察了(NH4)2CO3，NH4NO3两种流动相的分离效果。结果表明： 两种流动相均能将BrO-3与Br-分离，并具有良好的峰形， 图1 BrO-3及Br-混合标准溶液色谱分离图
C(BrO-3) =C(Br-)=50 nmol/L, 0.01% KOH.且两种流动相的基线噪声相当。NH4NO3分离BrO-3及Br-约需10 min，长于(NH4)2CO3。本工作选用30 mmol/L(NH4)2CO3作流动相, 流速为0.8 mL/min。BrO-3和Br-在5 min内即可完全分离， 其保留时间分别为2.65和3.56 min(图1)。
3.2 溴形态的稳定性
用水配制BrO-3和Br-的混合标准溶液，HPLCICPMS检测(进样量1.0 mL，手动进样器进样)。实验结果表明，BrO-3与Br-系列标准溶液的峰积分面积与浓度呈良好的线性关系，但BrO-3/Br-不为1∶1。改用0.01% KOH配制BrO-3和Br-标准溶液，且现用现配，可满足BrO-3/Br-峰面积比为1∶1。
3.3 方法检出限、校准曲线线性及重复性
通过使用PFA自提吸雾化器(100 μL/min)提高仪器灵敏度，配制约为检出限3至5倍的BrO-3及Br-标准溶液，连续测定7次，求得其标准偏差SD。以3倍标准偏差所对应的溴浓度计算方法检出限。其中BrO-3及Br-的方法检出限(以溴计)分别为0.052和0.048 μg/L。
BrO-3及Br-浓度在0.05～50 μmol/L范围内，其峰面积与浓度呈良好的线性关系。BrO-3及Br-的线性方程分别为Y=1672X+121和Y=1549X+181，线性相关系数r=1，线性范围达到4个数量级。对0.5 μmol/L的BrO-3及Br-混合标准溶液重复测定7次，其RSD分别为2.2%和1.8%。
3.4 面粉样品前处理方法优化
分别采用了超声法、水浴法以及振荡水提法对面粉标准物质(大米粉GBW10010，玉米粉GBW10012)进行样品前处理方法优化。不同处理方法操作步骤如下：(1)超声法 称取0.1000 g样品于25 mL离心管中，加入5 mL水，盖上盖超声15 min，然后离心10 min(4000 r/min)，取上清液经0.22 μm滤膜过滤，上HPLCICPMS测定;(2)水浴法 称取0.1000 g样品于25 mL离心管中，加入5 mL水，盖上盖，分别在60 和100 ℃条件下水浴30 min，然后离心10 min(4000 r/min)，取上清液经0.22 μm滤膜过滤后上机测定;(3)振荡水提法 称取0.1000 g样品于50 mL塑料瓶中，加入10 mL水，盖上盖，室温(约30 ℃)振荡水提，取上清液经0.22 μm滤膜过滤后上机测定。不同方法溴形态提取的结果见表2。表2 不同样品前处理方法的比较实验结果表明，面粉样品经不同提取方法处理后，溴形态均没有发生明显的改变。BrO-3与Br-加标回收率在74%～130%之间。同时溴的提取率在65%～125%之间，综合比较各提取方法，确定振荡水提1 h为面粉样品中溴形态的最佳提取方法。同时进行了精密度实验，在不同时间，不同批次(3次)对面粉标准物质GBW10010和GBW10012进行了加标回收率实验，结果见表3。表3 面粉标准物质的溴形态加标回收率从表3可见，面粉标准物质GBW10010和GBW10012中溴主要以溴化物的形式存在。Br-和BrO-3的再现精密度较好，其形态加标回收率在94%～111%之间，且各形态溴之和与标准值基本一致，偏差均在标准值的允许误差范围之内。
3.5 市售面粉样品中溴形态的测定
采用振荡水提1 h的方法对10种市售不同品牌、不同种类的面粉样品中的溴形态进行了检测，样品测定前经0.22 μm滤膜过滤，每个样品平行3份。所检测面粉样品中均未检出BrO-3，溴主要以Br-的形态存在，其含量为0.3～2.0 μg/g。本方法检出限及精密度均可满足实际样品测定的需要。
【参考文献】
1 WHO, Guidelines for Drinkingwater Quality, 2nd ed., vol.1, Recommendations, World Health Organization, Geneva, 1993
2 Zhang LiHui(张立辉), Song Wei(宋 伟), Lu YouFang(陆幽芳), Ma YongJian(马永健). Chinese Journal of Health Laboratory Technology(中国卫生检验杂志), 2006, 16(1)： 53～54
3 Liu YongJian(刘勇建), Liu JingSheng(刘京生), Mou ShiFen(牟世芬), Cui JianHua(崔建华), Lin AiWu(林爱武), Du Bing(杜 兵). Environmental Chemistry(环境化学), 2003, 22(6)： 615～618
4 Ning XiaoJun(宁啸骏), Zhang YanQin(张燕琴). Physical Testing and Chemical Analysis PARTB:Chemical Analysis(理化检验化学分册), 2008, 44(8): 751～753
5 Liu Jun(刘 军), Wu LingTao(吴凌涛), Shu YongHong(舒永红), Situ WeiQiang(司徒伟强). Journal of Instrumental Analysis(分析测试学报), 2005, 24(6): 99～101
6 Yamanaka M, Sakai T, Kumagai H, Inoue Y. Journal of Chromatogr. A, 1997, 789: 259～265
7 John T Creed, Matthew L Magnuson, John D Pfaff, Carol Brockhoff. Journal of Chromatogr. A, 1996, 753: 261～267
8 Cai Q T, Guo Z X, Yu C H, Zhang W, Yang Z G. Anal. Bioanal. Chem., 2003, 377: 740～748
9 Liu Wei(刘 崴), Yang HongXia(杨红霞), Li Bing(李 冰), Chen DengYun(陈登云), Zhang HuiJuan(张惠娟). Chinese J. Anal. Chem.(分析化学), 2007, 35(4)：571～574
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