當(dāng)前，分析化學(xué)發(fā)展趨勢是要求鑒別和準(zhǔn)確定量元素的化學(xué)形態(tài)，而不僅是元素總量的測定。同一元素不同的化學(xué)形態(tài)具有完全不同的化學(xué)和毒理性質(zhì)。為此，海光在秉承AFS系列產(chǎn)品優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，向市場推出LC-AFS系列原子熒光形態(tài)分析儀(見圖1)。
一、儀器簡介及應(yīng)用實(shí)例
海光原子熒光系列儀器，以及原子熒光與液相色譜聯(lián)用形態(tài)分析技術(shù)在食品安全檢測領(lǐng)域應(yīng)用。
氫化物發(fā)生原子熒光將蒸汽進(jìn)樣技術(shù)與無色散原子熒光光譜測定的特點(diǎn)完美地結(jié)合起來，與其他重金屬元素分析方法相比，具有儀器結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、氣相干擾少、適合于多元素分析等特點(diǎn)。尤其對于食品、農(nóng)產(chǎn)品、飲料行業(yè)中含有的超痕量，而其他分析方法還難以滿意解決的As、Sb、Bi、Hg、Se、Te、Pb、Sn、Ge等重金屬元素，HG-AFS分析法顯示出了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以和國外ICP-MS分析方法相媲美，而且從使用成本上具有極大優(yōu)勢。這主要是由于上述這些元素的主要熒光譜線介于200nm～290nm之間，正好是日盲光電倍增管靈敏度最好波段；另一方面，這些元素可以形成氣態(tài)化合物，不但與大量基體相分離，大大降低了基體干擾，而且因?yàn)槭菤怏w進(jìn)樣方式，極大地提高了進(jìn)樣效率。待分析元素能夠與食品中可能引起干擾的樣品基體分離，消除光譜干擾。與溶液直接噴霧進(jìn)樣相比，氫化物法能將待測元素充分預(yù)富集，進(jìn)樣效率近乎100%。
海光為了應(yīng)對食品安全檢測領(lǐng)域?qū)τ跓o機(jī)重金屬限量的要求，在現(xiàn)有原子熒光產(chǎn)品基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新， 先后將注射泵-蠕動泵聯(lián)用斷續(xù)流動進(jìn)樣技術(shù)、夾管閥技術(shù)，以及通道合并技術(shù)思想融入新儀器開發(fā)設(shè)計中。
應(yīng)用實(shí)例:AFS-9780同時測定食品添加劑重金屬砷(As)和銻(Sb)。
<CTSM>圖1AFS-9780全自動四燈位注射式原子熒光光度計</CTSM>
1.儀器參數(shù)
砷空心陰極燈電流:50mA； 銻空心陰極燈電流:70mA；負(fù)高壓:280V；原子化器高度:8mm；氬氣流速:載氣400mL/分， 屏蔽氣800mL/分； 原子化器爐溫:200℃；測量方式:標(biāo)準(zhǔn)曲線法；讀數(shù)方式:峰面積；讀數(shù)延遲時間:1.0s；讀數(shù)時間:10.0s。
2.樣品預(yù)處理(濕法消解)
分別精密稱取食品添加劑樣品(市售)約1g(精確到0.0001)于50mL錐形瓶中，加入10mL混合酸浸泡過夜后，置140℃電加熱板上加熱，待樣品消解完全后，再加少許水， 提高溫度置160℃在電熱板上加熱至硝酸趕凈，高氯酸白煙冒出，消解液約2mL時取下，用5%鹽酸轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中， 加入混合還原掩蔽劑10mL并定容至刻度，同時做樣品空白。
3.標(biāo)準(zhǔn)曲線
吸取1.00mg/L的As和Sb混合標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0mL、0.10mL、0.25mL、0.50mL和1.00mL于一系列50mL比色管中，加入1∶1鹽酸5mL，加入10mL混合還原掩蔽劑，用水定容至刻度,搖勻，相當(dāng)于含As、Sb各0μg/L、2.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L和20.0μg/L，放置30min，待測。
實(shí)驗(yàn)室采用硫脲-抗壞血酸混合還原劑， 濃度為50g/L硫脲+50g/L抗壞血酸。同時硫脲還對食品添加劑中Cu2+、Co2+、Ni2+等離子有掩蔽作用。混合還原掩蔽劑>10mL時，As和Sb的熒光強(qiáng)度趨于穩(wěn)定， 本應(yīng)用選擇用量為10mL(見圖2、圖3)。
<CTSM>圖2As標(biāo)準(zhǔn)曲線</CTSM>
<CTSM>圖3 Sb標(biāo)準(zhǔn)曲線</CTSM>
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
稱取5個批次的樣品， 分別加入As 標(biāo)準(zhǔn)液(20.0μg/L)與Sb標(biāo)準(zhǔn)液(10.0μg/L)后連同樣品、樣品空白一同消解，然后按本法分別分析測定。As和Sb平均回收率分別為98%和97%，同一批次樣品中As和Sb結(jié)果重復(fù)性分別為3.45%和4.72%。
<CTSM>表1方法加標(biāo)結(jié)果</CTSM>
近年來，在食品安全領(lǐng)域，元素分析已不僅局限于元素總量的檢測，還要對該元素的不同形態(tài)和價態(tài)進(jìn)行具體分析。因?yàn)橥辉氐牟煌螒B(tài)可能具有完全不同的化學(xué)和毒理性質(zhì)。一個典型的例子就是食品中As元素，As在自然界中以無機(jī)和有機(jī)的形式存在，無機(jī)砷化合物毒性極強(qiáng)，如砷酸鹽(As(V))、亞砷酸鹽(As (III))； 有機(jī)砷化合物中一甲基砷化合物(MMA)和二甲基砷化合物(DMA)也有毒，但毒性低于無機(jī)砷化合物；而一般認(rèn)為砷甜菜堿(AsB)和砷膽堿(AsC)無毒。
元素總量的相關(guān)信息已經(jīng)不能滿足食品安全和生命科學(xué)研究的需要，有時甚至?xí)o出一些錯誤的信息。例如，海產(chǎn)品中的As含量較高，但主要是無毒的有機(jī)砷，長期攝入也不會引起中毒。因此，依靠總量分析的測試數(shù)據(jù)已經(jīng)不能給出正確的結(jié)論，該問題的解決只能依賴于“元素形態(tài)分析”技術(shù)。
二、優(yōu)勢介紹
海光在形態(tài)分析儀設(shè)計上從實(shí)用角度充分考慮，具有以下優(yōu)勢。
1.整機(jī)依照功能性模塊化設(shè)計，分為色譜分離單元、紫外消解單元、蒸汽發(fā)生單元和檢測單元4個功能模塊，功能模塊間具備極佳的兼容性。各部分均由統(tǒng)一的工作站軟件進(jìn)行協(xié)同控制。
2.該儀器可以實(shí)現(xiàn)As、Hg、Se等元素的形態(tài)分析和As、Cd、Pb、Hg等11種元素的總量分析，可廣泛應(yīng)用于食品衛(wèi)生、環(huán)保、水文、農(nóng)業(yè)、生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、教學(xué)與科研等領(lǐng)域。
3.目前，色譜-原子熒光聯(lián)用儀器一般采用多個軟件分別控制的方式來實(shí)現(xiàn)對聯(lián)用儀器各個部分的控制和數(shù)據(jù)采集與處理，操作較為復(fù)雜和繁瑣，協(xié)同性和穩(wěn)定性差， 不適合在普通的分析實(shí)驗(yàn)室使用，也不能稱為真正商品化的分析儀器。海光推出一體化形態(tài)工作站軟件，在業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了單一工作站軟件對包括色譜泵在內(nèi)的所有聯(lián)用儀硬件的一體化自動控制，檢測器所有參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)采集與處理均通過統(tǒng)一的工作站軟件進(jìn)行。
4.當(dāng)前的紫外消解系統(tǒng)還停留在初級階段，存在穩(wěn)定性差、紫外燈易碎、紫外燈壽命短、不耐顛簸等缺點(diǎn)，達(dá)不到分析儀器環(huán)境試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求，不能用于商品化的分析儀器。海光針對上述缺點(diǎn)，采用創(chuàng)新性的機(jī)械結(jié)構(gòu)和特殊的防震技術(shù)， 設(shè)計出穩(wěn)定性好、使用壽命長和極強(qiáng)環(huán)境耐受性的商品化紫外消解系統(tǒng)。
5.針對元素形態(tài)分析“先進(jìn)行總量篩選，后進(jìn)行形態(tài)分析”的技術(shù)特點(diǎn)，作為一體化的元素形態(tài)分析專用儀器，兼具總量分析的功能，滿足食品分析領(lǐng)域的分析需求，一機(jī)兩用，為分析工作者節(jié)省工作量。
另外，海光在食品安全檢測領(lǐng)域分析方法開發(fā)與應(yīng)用方面也開展了大量相關(guān)工作。
(1)與中科院生態(tài)環(huán)境研究中心合作開展色譜-原子熒光聯(lián)用技術(shù)的研究，開展實(shí)際樣品中砷、硒、汞元素形態(tài)分析，積累了豐富的樣品分析方法。
(2)與北京萊博泰科公司合作，開展色譜-原子熒光聯(lián)用商品化分析儀器開發(fā)。
(3)與國家疾控中心合作，開展液相色譜-原子熒光聯(lián)用技術(shù)測定食品中砷、汞形態(tài)的研究，樣品類型涉及所有的海產(chǎn)品和日常食品。
(4)自行開展色譜-原子熒光聯(lián)用技術(shù)在砷、硒、汞元素形態(tài)分析中的應(yīng)用，樣品類型涉及食品和環(huán)境類樣品。
三、發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無機(jī)光譜分析技術(shù)的不斷完善，市場需求不斷增長，海光現(xiàn)有產(chǎn)品，尤其原子熒光已經(jīng)不能僅停留在高靈敏度和快速簡單測定上，其未來發(fā)展需要有自己的創(chuàng)新之路:
1.拓寬可測元素的范圍，實(shí)現(xiàn)全譜
拓寬可測元素的范圍，實(shí)現(xiàn)全譜雖然目前還是理論階段，但是多功能化、多元素同時檢測是AFS的一個重要發(fā)展方向。
2.小型化、便攜或車載式現(xiàn)場測量
設(shè)計專用小型化、便攜式、現(xiàn)場快檢儀器，是無機(jī)光譜分析儀器及其分析技術(shù)發(fā)展的另一個重要趨勢。不過這其中有一些技術(shù)問題急需解決， 比如試劑標(biāo)樣、便攜式氣瓶以及電源問題等。
3.多元素同時測量技術(shù)
進(jìn)一步發(fā)揮多通道儀器的優(yōu)勢， 但是同時也要注意其中的不足之處。比如，多通道同時測定的過程中要求各通道測試條件保持一致， 而不同元素的測試條件大都不同，這就會影響測定結(jié)果的靈敏度和檢出限。
4.形態(tài)分析技術(shù)
采用一種分析技術(shù)已無法滿足目前的需求，發(fā)展聯(lián)用技術(shù)，幾種技術(shù)結(jié)合，相互取長補(bǔ)短，將進(jìn)一步拓寬無機(jī)分析儀器的分析領(lǐng)域，提高分析速度、靈敏度和選擇性，如形態(tài)和價態(tài)分析的原子熒光色譜聯(lián)用法的開發(fā)，不僅滿足了市場需求，還拓展了原子熒光的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前，元素形態(tài)分析已成為AFS發(fā)展的一個熱點(diǎn)，也是分析化學(xué)的一個重要發(fā)展領(lǐng)域。通常采用色譜進(jìn)行分離，利用AFS進(jìn)行檢測，以達(dá)到元素形態(tài)分析目的。其分離系統(tǒng)主要選擇離子色譜、液相色譜以及毛細(xì)管電泳。
注：華南標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)網(wǎng)-國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)采購平臺
