基于離子色譜-電感耦合等離子體質譜法分析木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷形態分布

王小平，劉忠瑩，鐘 洋，張定秋，陸 陽，朱敏敏，鄭紅毅，何葉馨，王 鑫，黃韜睿，江祖彬,*

（1.四川省食品檢驗研究院，四川成都 610097；2.國家市場監管重點實驗室（白酒監管技術），四川成都 610097；3.四川旅游學院，四川成都 610100）

食用菌富含蛋白質、氨基酸、維生素及活性多糖等生物成分，同時兼顧美味，深受我國消費者的喜愛，我國已成為世界上最大食用菌生產國和消費國[1-4]。木耳、香菇、松茸和茶樹菇是較受歡迎的食用菌，木耳是我國重要的食用菌，其質地柔軟，口感細嫩，味道鮮美，風味特殊[5-6]；香菇肉質肥厚細嫩，味道鮮美，香氣獨特，營養豐富，是一種食藥同源的食物[7-8]；松茸是野生的珍貴真菌，其有很高的營美價值，味道鮮美、藥用價值高[9-11]；茶樹菇營養豐富，蛋白質含量高，含有多種人體必需氨基酸，并且含有豐富的B 族維生素和鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋅等礦質元素[12]。隨著科學技術的發展，人類對環境的污染越來越嚴重，食用菌中重金屬污染問題引起人們的高度重視[13-14]。砷是一種有毒有害的類金屬化合物，砷分為有機砷和無機砷，有機砷毒性低或者無毒性，無機砷有致癌、致畸的危害?；谏樾螒B毒性的差異[15-17]，僅測定食品中的總砷不能真實評價砷的毒性，因此分析食品中砷的形態分布對食品安全具有積極的意義。

目前砷形態分析主要有高效液相色譜-電感耦合等離子質譜法（High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，HPLC-ICP-MS）、離子色譜-電感耦合等離子體質譜法（Ion Chromatography-Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometer，IC-ICP-MS）、液相色譜-原子熒光光譜法（Liquid Chromatography-Atomic Fluorescence Spectrometry，LC-AFS）等 方 法[18-22]，IC-ICP-MS 具有靈敏度高、選擇性高、線性范圍寬、檢測限低等特點，該方法普遍用于食品中砷形態分析，并取得了良好的效果[23-25]。如：周春艷等[26]建立了一種IC-ICP -MS 方法同時測定野生食用菌中砷甜菜堿、砷膽堿、二甲基砷、一甲基砷、亞砷酸、砷酸6 種砷形態的方法，該方法具有靈敏度高、準確性好的特點，可用于野生食用菌中砷形態檢測分析；Barnet 等[27]對測定水稻中砷形態的IC-ICP-MS 方法進行了優化，8 min 內實現了As（Ⅲ）、DMA（Ⅴ）、MMA（Ⅴ）和As（Ⅴ）的色譜分離和洗脫，因此可以采用IC-ICP-MS 法對木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷形態進行測定。目前，關于食用菌中無機砷報道很多，但針對木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷形態分布研究很少，本研究先建立一種能快速測定木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷甜菜堿、砷膽堿、二甲基砷、一甲基砷、亞砷酸、砷酸的方法，以測定樣品中砷形態含量，并計算出各種砷形態占總砷的百分比，為全面評價木耳、香菇、松茸和茶樹菇中砷的危害提供了數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

木耳、香菇、松茸和茶樹菇采收時間5 月～8 月，均為干制品 四川省農貿市場和超市；亞砷酸根、砷酸根、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜堿、砷膽堿標準溶液 濃度均為1000 μg/mL，北京北方偉業計量技術研究院；砷、鍺標準溶液 濃度均為1000 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；碳酸銨、硝酸 優級純，賽默飛世爾科技有限公司。

iCAP Q 電感耦合等離子體質譜儀、DIONEX ICS-5000 DP 離子色譜儀、DionexIonPacTM AS7 色譜柱（4 mm×250 mm） 賽默飛世爾科技有限公司；ME204 分析天平 瑞士梅特勒-托利多公司；TOPEX 微波消解儀 上海屹堯儀器科技發展有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 總砷測定 按照GB 5009.11-2014《食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》第一法電感耦合等離子體質譜法進行測定。

1.2.2 砷形態分析 本方法以保留時間定性和質荷比（As 75）定性，外標法定量，對砷形態進行測定。

樣品提?。喝》鬯楹髽悠?.0 g 于50 mL 塑料離心管中，加入1%硝酸溶液20 mL，室溫放置過夜，再置于90 ℃烘箱中熱浸提2.5 h，每0.5 h 振搖1 次，提取完畢，取出冷卻至室溫，8000 r/min 離心15 min，取上清液經0.45 μm 水系濾膜過濾得待測液。

離子色譜儀條件：色譜柱：DionexIonPacTM AS7 色譜柱（4 mm×250 mm）；流動相A：2.5 mmol/L碳酸銨溶液；流動相B：100 mmol/L 碳酸銨溶液，梯度洗脫程序見表1；流速：1 mL/min；進行體積：25 μL[26]。

表1 梯度洗脫程序Table 1 Program of the gradient elution

ICP-MS 條件：采集元素：As；采集模式：He 模式；射頻功率：1550 W；提取透鏡1：-5.0 V；提取透鏡2：-250 V；輔助氣流量：0.9 L/min；霧化氣流量：0.8 L/min[24]。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 方法標準曲線、檢出限及定量限

用1%硝酸將6 種砷形態配制成混合標準溶液，按照所建立的分析方法進行測定，色譜圖見圖1。由圖1 可知，在本試驗條件下，6 種砷形態（砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、砷膽堿、一甲基砷、砷酸）在5 min 內能夠實現良好分離，且峰型好，明顯優于同類研究的文獻報道[25-27]。

圖1 6 種砷形態標準溶液的色譜圖Fig.1 Chromatograms of six standard solutions for arsenic forms

以峰面積（y）為縱坐標，標準溶液質量濃度（x）為橫坐標制作標準曲線，得到回歸方程和相關系數，如表2 所示，在0.5～20 μg/L 范圍內，6 種砷形態的相關系數r均＞0.999，說明方法的線性回歸方程相關性很好。以1.0 g 取樣量定容至20 mL，計算6 種砷形態的檢出限（3 倍信噪比）和定量限（10 倍信噪比），6 種砷形態檢出限、定量限分別不超過0.005、0.017 mg/kg，表明方法靈敏度高，定量限低[25-26]。

表2 6 種砷形態分析的線性回歸方程、相關系數、檢出限和定量限Table 2 Linear regression equations, correlation coefficients, detection limits, and quantification limits for the analysis of six arsenic forms arsenic compounds

2.2 加標回收率

為考察方法的適用性和準確性，對木耳、茶樹菇、香菇及松茸進行三水平六平行加標試驗，加標量為方法1～10 倍定量限水平，即分別為0.01、0.05、0.1 mg/kg，加標試驗結果見表3。由表3 可知，木耳、茶樹菇和香菇中6 種砷形態的低、中、高加標量，其加標回收率均在80%～120%范圍內，滿足GB/T 27404-2008 的要求，且加標回收率相對標準偏差（Relative Standard Deviation，RSD）均＜10%，說明本方法檢測木耳、茶樹菇和香菇中6 種砷形態準確性和精密度都很好，與文獻報道的加標回收率一致[25-26]。由表3，松茸中砷甜菜堿、亞砷酸和一甲基砷本底含量高，分別為8.640、0.207、0.296 mg/kg，遠高于本試驗加標水平，特別是砷甜菜堿，根據文獻報道加標量應與樣品中相應待測物含量相近[28]，一般為試樣含量0.5～2 倍，因此0.01、0.05、0.1 mg/kg 加標量不適合于分析該松茸樣品中砷甜菜堿、亞砷酸和一甲基砷加標回收率，由此，將亞砷酸和一甲基砷加標量提高至0.2 mg/kg，砷甜菜堿加標量提高至5 mg/kg，進行6 次平行試驗，得到亞砷酸和一甲基砷加標回收率為81.4%～107.3%，相對標準偏差RSD＜10%，砷甜菜堿加標回收率為85.5%～92.2%，相對標準偏差為4.2%～6.7%，表明本方法測定松茸中6 種砷形態，其準確性和精密度好。

表3 6 種砷形態加標回收結果Table 3 Recovery results of six arsenic compounds

2.3 砷形態分布

為調查木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷形態分布，采用本方法對其砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、砷膽堿、一甲基砷和砷酸進行測定，砷形態測得含量及占總砷百分比分別見表4 和表5。由表4 可知，所測木耳、茶樹菇、香菇和松茸中都沒有檢出砷膽堿，砷膽堿是海洋動物中砷甜菜堿代謝的前體形式[29]，主要存在蝦體內，一般不存在植物體內，這與秦玉燕[30]報道一致。不同形態砷毒性由大到小為：亞砷酸＞砷酸＞一甲基砷＞二甲基砷＞砷膽堿＞砷甜菜堿，其中一甲基砷、二甲基砷、砷膽堿和砷甜菜堿為有機砷，亞砷酸和砷酸為無機砷，GB 2762-2022 對食用菌中無機砷含量有嚴格要求（食用菌及其制品0.5 mg/kg、松茸及其制品0.8 mg/kg、木耳及其制品以干重計0.5 mg/kg），GB 2762-2022 規定總砷含量沒有超過無機砷限量時，不用測定無機砷。由表4，松茸中總砷含量最高，平均含量達到7.88 mg/kg，對其砷形態測定，發現無機砷含量很低，最高為5 號松茸0.62 mg/kg，滿足GB2762-2022 要求；所測木耳和茶樹菇總砷含量都沒有超過GB 276-2022 對其無機砷含量要求，5 個香菇樣品中有一個樣品香菇5 總砷0.97 mg/kg 超過0.5 mg/kg 限量，進一步測定無機砷含量為0.883 mg/kg，GB 276-2022 指出干制食用菌污染物限量應以相應新鮮食品中污染物限量結合其脫水率或濃縮率折算，根據文獻報道新鮮食用菌含水量為80%～90%[31]，GB 7096-2014 對干制蘑菇含水量要求≤13%，由此折算GB 276-2022 對干制蘑菇無機砷砷限量約為3 mg/kg，遠高于0.883 mg/kg，因此所測的木耳、茶樹菇、香菇和松茸樣品中無機砷含量均滿足GB 2762-2022 要求。

本研究所用樣品均來自四川不同地區，從表5可知，同一品種食用菌6 種砷形態分布是一致的，這跟砷在食用菌中體內的代謝相關，所測木耳、茶樹菇、香菇和松茸中6 種砷形態的總和超過了總砷的80%，說明這4 種食用菌中的砷主要以這6 種砷形態存在。由表4，松茸在所測食用菌中總砷含量是最高的，這與段志敏等[32]報道結果一致，雖然總砷含量高，但其中毒性大的無機砷（亞砷酸和砷酸）占比很小，無機砷占總砷比例低于7%，而占比最高的是砷甜菜堿為75.8%～87.3%，這與甘源等[33]和唐克純等[34]報道一致。木耳、茶樹菇和香菇中無機砷占總砷百分比很高，分別為58.4%～66.1%、60.0%～66.7%、81.2%～91.7%，這與跟唐克純等[34]報道相近，這說明木耳、茶樹菇和香菇中砷主要以無機砷形式存在，由此提示其總砷含量高時有食用安全風險。

3 結論

本方法采用IC-ICP-MS 測定木耳、茶樹菇、香菇和松茸中的砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、砷膽堿、一甲基砷、砷酸，能在5 min 內能將其全部分離，且峰型很好，6 種砷形態檢出限、定量限分別不超過0.005、 0.017 mg/kg。對方法進行加標考察，木耳、茶樹菇和香菇6 種砷形態回收率在80%～120%范圍（0.01、0.05、0.1 mg/kg 加標量），且加標回收率相對標準偏差RSD 均＜10%；在松茸中加入0.05 mg/kg二甲基砷、砷膽堿和砷酸，0.2 mg/kg 亞砷酸和一甲基砷，5 mg/kg 砷甜菜堿，其加標回收率也能在80%～120%范圍。木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷主要以砷甜菜堿、二甲基砷、亞砷酸、一甲基砷、砷酸存在，結合干制品的脫水率，所測木耳、茶樹菇、香菇和松茸樣品無機砷含量都符合GB 2762-2022 要求；松茸總砷含量最高，但無機砷占總砷比例是最低的，不超過7%，其主要以砷甜菜堿形式存在，占比總砷可達70%以上；木耳、茶樹菇和香菇的無機砷（亞砷酸+砷酸）占總砷百分比很高，分別為58.4%～66.1%、60.0%～66.7%、81.2%～91.7%，表明木耳、茶樹菇和香菇中砷主要以無機砷形式存在，提示木耳、茶樹菇和香菇總砷較高時存在食用安全風險。本研究初步分析了木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷形態分布，揭示各自砷形態在總砷中的占比，為后期研究木耳、茶樹菇、香菇和松茸中砷的毒理學及砷的代謝等研究提供了數據支撐。

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