導(dǎo)語：生物樣品原子熒光光譜法測試技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]在原子熒光的含量分析過程中，由于生物樣品成分復(fù)雜，對于不同種類的生物樣品，其前處理方法的多樣性對分析測試的效率和精密度均有影響，并有多種進樣技術(shù)被用于生物樣品的分析測試中。本文歸納總結(jié)了目前原子熒光光譜技術(shù)中常見的生物樣品如綠葉植物、果蔬、糧食制品、酒類、動物源制品等生命應(yīng)用等領(lǐng)域的常見生物類樣品的預(yù)處理及儀器進樣與聯(lián)用技術(shù)，旨在為與生物樣品相關(guān)的原子熒光分析提供參考。

[關(guān)鍵詞]生物樣品；原子熒光；前處理；消解；進樣技術(shù)

原子熒光光譜分析技術(shù)基于不同原子的波長輻射特異性，經(jīng)熒光強度對樣品進行定量分析，具有高效率和高準(zhǔn)確率的特點，被廣泛應(yīng)用于污染檢測，食品科學(xué)，生命科學(xué)，地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域[1-3]。目前，我國已將利用原子熒光光譜分析技術(shù)檢測食品中的重金屬含量列為國家檢測標(biāo)準(zhǔn)之一。在原子熒光光譜分析領(lǐng)域，所涉及的生物樣品種類繁多，且不同種類的樣品如植物、肉類、糧食、糧油、毛發(fā)等的有機物組成和元素含量有較大差別，在實際測試時，選用有針對性的樣品預(yù)處理方法與進樣預(yù)處理聯(lián)用技術(shù)，有利于提高測試效率，降低基體干擾，減少儀器損耗。不同于常規(guī)巖石，礦石，沉積物，土壤等固體樣品，為了保證樣品的代表性和結(jié)果的可靠性，在樣品消解前，需有針對性地進行選材，干燥，勻漿和研磨等預(yù)處理流程。此外，生物樣品含有大量有機物，目前采用的前處理消解方法有直接稀釋法、萃取法、干灰化法、酸溶法、加壓分解法、微波消解法和酶分解法等。其中，低溫干灰化法和高溫干灰化法中高溫或干燥的處理過程，會使微量金屬離子損失嚴(yán)重，導(dǎo)致各微量元素的回收率降低。一般采用酸溶法破壞樣品中的有機物，釋放被測元素，以利于后續(xù)測定。常見的酸溶法有敞口酸消解法、加壓消解法和微波消解法等。針對不同類型的生物樣品，在消解前，需要進行預(yù)處理。

1樣品預(yù)處理

1.1植源性樣品

植物根、莖、葉樣品經(jīng)清洗，低溫干燥，研磨，過篩后，使用酸溶法溶解。在敞開酸溶法中，一般采用硝酸+高氯酸組合，加熱溶解樣品。使用微波消解時，一般采用硝酸+過氧化氫溶解樣品。陳雙等[4]優(yōu)化了微波消解茶葉的硝酸和過氧化氫最佳含量，提出硝酸8mL和過氧化氫1mL進行消解時，可將0.2000g茶葉完全消解，且熒光強度較好。蔬菜、水果類樣品，將樣品清洗干凈后，將樣品分為皮、果肉和種子，果肉可用攪拌機打成糊狀并勻漿；或?qū)⒐?，果肉，種子分別用烘箱低溫烘干至恒重，粉碎研磨后備用。大米，淀粉類糧食樣品，直接研磨，過篩后，使用酸溶法溶解。酒類樣品，將樣品先進行低溫消解，揮發(fā)酒精，整個過程中應(yīng)注意防止樣品沸騰以致碳化。在樣品剩余1~2mL時加入硝酸進行常規(guī)酸溶法消解。糧油類樣品，可直接稱取樣品后進行消解處理。沈佳等[1]在使用原子熒光光譜法測定山茶油中的痕量砷時發(fā)現(xiàn)，使用濕法消解過程中，樣品反應(yīng)劇烈，易有泡沫溢出且易爆沸，且樣品容易發(fā)生碳化。經(jīng)優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)消化0.30g樣品油，使用硝酸6mL和過氧化氫4mL進行消解時，消解最完全，測定結(jié)果的精密度較為理想。開建榮[6]等將大米用粉碎機粉碎，過100目篩，稱取適量過篩后的大米粉分別按照10毫升混合酸(硝酸與高氯酸體積比為4︰1)濕法消解和6mL硝酸混合2mL過氧化氫微波消解進行前處理，測試的結(jié)果表明，微波消解試劑消耗量少，耗時短，過程繁瑣，從可量化的指標(biāo)來看，微波消解優(yōu)于濕法消解。此外，對于菌類樣品，金針菇等攜帶培養(yǎng)基質(zhì)的鮮品，需去除根部培養(yǎng)基；雙孢蘑菇、草菇、香菇等鮮品，需將帶有培養(yǎng)基質(zhì)或覆土的菇腳部分去除，并用干凈紗布或毛刷輕輕擦去樣品表面的附著物。水分含量在15%以上的干制食用菌樣品，清洗完后需在60~70℃下烘至適宜粉碎(用于農(nóng)藥殘留檢測的樣品除外)，同時測定烘干前后樣品水分。食用菌干品，用干凈毛刷或紗布除去表面附著物，不可水洗。經(jīng)碎樣后進行常規(guī)酸溶法消解。

1.2動物源性樣品

由于動物源性樣品具有含量較高的蛋白質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，在使用硝酸+高氯酸進行敞開酸溶時，容易出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，一般采用微波消解法消解。對于魚/肉類樣品，將魚/肉類解剖并取對應(yīng)組織，去掉組織樣品中的皮，脂肪，筋，用純水洗凈后勻漿后凍干，保存于-20度冰箱中待測。測試時，稱取已凍干的樣品，在室溫下自然解凍至稍微變軟，且凍水未流出時，使用微波消解法消解。對于雞蛋，牛奶類樣品，用高速離心分散器勻漿至完全混勻后，取適量樣品使用微波消解法消解。吳平[7]等在使用原子熒光法測定牛奶中的鉛時，使用了免消解的酸蛋白沉淀方法，在還原劑中加入弱酸，測試方法具有良好的準(zhǔn)確度。

1.3生命樣品

人發(fā)樣品，原始發(fā)樣先用洗潔精溶液攪拌浸洗數(shù)次后，再用去離子高純水洗凈，瀝干。浸入丙酮中2~3h脫脂后，用不銹鋼剪將其剪成3~5mm的發(fā)段，置于80℃烘箱中烘至恒重。游富英等[8]采用了三種消解方法對比，在電熱板消解和灰化法的基礎(chǔ)上，使用濃硝酸消解部分樣品后，滴加過氧化氫的非完全消解法，只要求消解液均勻、透明，不要求分解其中的可溶有機物，提高了消解反應(yīng)的速度，大大縮短了消解時間，與前2種方法比較，具有耗用試劑量少、溫度低、消解時間短等優(yōu)點。血液樣品[9]，將采集的血液樣品置于肝素鈉采血管中，充分混勻，常溫下運輸，于4度冰箱中保存。將樣品從冰箱中取出，室溫條件下放置30min，將樣品充分搖勻后，取1mL血樣于微波消解管中，加入3mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%濃硝酸和1mL30%過氧化氫，密封后置于微波消解儀消解。

2進樣技術(shù)

原子熒光光譜的儀器進樣方式與儀器的原子化器類型有關(guān)。通常分為直接進樣，化學(xué)蒸氣發(fā)生進樣和電熱蒸發(fā)進樣等。其中直接進樣技術(shù)受到實驗室環(huán)境，原子干擾及背景干擾等多重約束，基本用于激光剝蝕原子熒光光譜研究。2.1蒸氣發(fā)生法蒸氣發(fā)生法指將待測物氣化后傳輸進行測定，常見的蒸氣發(fā)生形式有冷蒸氣、氫化物、冷蒸氣、鹵化物、氧化物、烷基衍生物、羰基衍生物、揮發(fā)性金屬螯合物、電化學(xué)、紫外光化學(xué)和等離子體誘導(dǎo)等。其中，氫化物發(fā)生法是目前應(yīng)用最廣泛的方法之一，具有高原子化率，高靈敏度的特點。此外，基于元素的不同形態(tài)所需的蒸氣發(fā)生條件不同，還可用于元素的形態(tài)分析。硼氫化物-酸體系使用硼氫化鈉還原法實現(xiàn)待測元素的氫化物蒸氣發(fā)生，可實現(xiàn)批量樣品加入，具有快速高效反應(yīng)的特點，是目前最為廣泛采用的原子熒光測試方法之一。通常使用鹽酸作為分解劑，也可使用檸檬酸、草酸、酒石酸、磷酸、硫酸、硝酸等[10]。硼氫化物-酸體系易受到過度金屬離子，氫化物發(fā)生元素等基體干擾；常用的硼氫化物還原劑易分解，需當(dāng)天配置；氫化反應(yīng)效率不穩(wěn)定，受多種因素干擾等缺點，因此，開發(fā)非硼氫化物-酸體系的蒸氣發(fā)生方法具有較大研究潛力。相比于硼氫化物-酸體系，電化學(xué)氫化物發(fā)生(EcHG)通過電解還原獲取氫化物，具有綠色環(huán)保的優(yōu)點。近年來，電化學(xué)氫化物發(fā)生法蓬勃發(fā)展，最為廣泛的測試應(yīng)用為砷、銻、硒等元素、已經(jīng)開展的相關(guān)研究有樹葉、茶葉、豬腎、貽貝組織、大米、中藥、牛肝、魚肉等樣品的測定[11-12]。紫外光化學(xué)蒸氣發(fā)生利用紫外光將溶液中的離子轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性氫化物，也可以將一些金屬離子從高價態(tài)還原為低價態(tài)或原子態(tài)。研究表明[13]，使用紫外光還原Se，用原子熒光光譜測定，其蒸氣發(fā)生效率比用KBH4還原提高53.3%。Li等[14]采用樣品基體輔助化學(xué)蒸氣發(fā)生技術(shù)，在紫外光下，用乙醇還原汞離子，檢測酒中的痕量汞，利用酒中的乙醇(樣品基體輔助)作為還原劑，在紫外光下還原酒中的汞，將甲基汞氧化分解為無機汞，使用原子熒光光譜進行測定。Sturgeon等[13]利用紫外光UV低壓汞燈還原法生成了多種Se化合物，顯著降低了共存離子的干擾，實現(xiàn)了樣品的高效定量分析，這一方法常被應(yīng)用于測量樣品的汞元素和硒元素的總量及形態(tài)分析。等離子體誘導(dǎo)蒸氣發(fā)生利用冷等離子體與液體相互作用產(chǎn)生活性物質(zhì)，誘導(dǎo)樣品中待測元素發(fā)生等離子體化學(xué)反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)，無需使用還原劑，反應(yīng)效率高，速度快。其中，介質(zhì)阻擋放電(Dielectricbarrierdischarge，DBD)是一種低溫等離子產(chǎn)生的有效方式。He[14]等使用PVG作為介質(zhì)阻擋放點(DBD)激發(fā)源的進樣接口，實現(xiàn)了疫苗中的硫柳汞分析。Liu等[15]將懸濁液進樣氫化物生成方法與DBD-原子熒光光譜法結(jié)合，進行生物樣品中的超痕量砷的檢測。將制備好樣品的懸濁液引入HG-DBD-AFS中，同時優(yōu)化原位DBD的放電和工作氣體條件，無需額外的預(yù)富集就可分別獲得8pg微量生物樣品和14pg人發(fā)樣品的LOD(2mL樣品)。與傳統(tǒng)的消解預(yù)處理原子光譜法相比，該方法在簡便、快速、低成本、綠色和安全性方面具有優(yōu)勢，適合測定生物樣品中的痕量砷，保護人體健康和環(huán)境安全。2.2電熱蒸發(fā)法電熱蒸發(fā)(Electrothermalvaporization，ETV)是一種高進樣效率的固體直接進樣技術(shù)，其特點是在惰性介質(zhì)中將樣品中的待測元素以固體氣溶膠的形式激發(fā)傳輸，無需進行樣品消解。常見的電熱蒸發(fā)技術(shù)分為金屬材料-電熱蒸發(fā)，石英管-電熱蒸發(fā)和石墨管-電熱蒸發(fā)，電磁感應(yīng)加熱技術(shù)等，通常用于汞、鎘元素的測定。ETV裝置主要采用石墨和多孔碳作為電極材料，其壽命較短，且部分元素可能生成碳化物影響分析的準(zhǔn)確性。通常將高熔點金屬(鎢、鉬、鉑、錸)等均勻覆蓋在石墨管表面，可以有效改善這一情況。Jiang等[16]使用鎢絲電熱蒸發(fā)進行原子熒光光譜儀進樣，在Ar/H2還原性氣氛下，消解處理后同時測定人發(fā)樣品中的痕量Cd和Pb。催化熱解-金汞齊法利用ETV技術(shù)，將ETV-催化熱解得到的Hg原子蒸氣用金，鉑等材質(zhì)的汞齊裝置捕獲，再通過快速升溫釋放汞原子，是目前被廣泛采用的固體進樣重金屬速測技術(shù)之一。Li等[17]利用氯化亞錫還原樣品中的汞，使用電熱蒸發(fā)直接進樣，實現(xiàn)了魚肉樣品的痕量汞快速測定。電磁感應(yīng)加熱技術(shù)是一種利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電熱蒸發(fā)方法，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)金屬介質(zhì)的快速升溫，近年來，也展現(xiàn)出了應(yīng)用于生物樣品的測試的潛力。Duford等[18]將IH-ETV裝置與AFS串聯(lián)，用于測定人發(fā)發(fā)樣品中Hg。Liu等[19]利用介質(zhì)阻擋放電(DBD)微等離子體纏上的自由基和紫外輻射，針對水產(chǎn)品中有機物含量高的極致特點，研制了了用于消解氣態(tài)有機物的DBD裝置，對ETV導(dǎo)入魚肉樣品所產(chǎn)生的氣象干擾物質(zhì)進行降解，水產(chǎn)品中Hg的LOD可達到0.5ug/kg。

3萃取技術(shù)

受限于原子熒光光譜進樣技術(shù)的復(fù)雜性，在生物樣品的測試過程中，萃取技術(shù)常與原子熒光結(jié)合，展示其獨特的優(yōu)越性。鄭宇等[20]使用固相萃取技術(shù)與原子熒光光譜技術(shù)結(jié)合，對稻米中的無機硒進行固相分離萃取后再進行原子熒光光譜檢測，無需對樣品進行酶解，優(yōu)化了樣品處理過程，并獲得了較好的精密度與準(zhǔn)確。史永富等[21]采用甲苯萃取-原子熒光光譜法對魚肉中甲基汞進行了檢測，并對方法的準(zhǔn)確度和精密度進行了驗證，獲得了較高的回收率。

4結(jié)論與展望

原子熒光光譜法是檢測生物樣品中的重金屬和污染元素的重要檢測技術(shù)，在測試不同的生物樣品時，采用不同的預(yù)處理，消解及進樣技術(shù)，提高了分析效率。原子熒光光譜的預(yù)處理及進樣技術(shù)也在日趨進步，基于蒸氣發(fā)生和電熱蒸發(fā)的多重聯(lián)用測試體系，可以滿足生物樣品的各類元素及形態(tài)分析的測試需求。未來，拓展各進樣方法對各類生物樣品的普適性，將使原子熒光光譜技術(shù)更加蓬勃發(fā)展。

作者：胡偉康 方曉青 單位：湖北省地質(zhì)實驗測試中心