简易分析方法，测量大米中的砷含量

看完标题，可能你会想，我又不像甄嬛那样要你死我活地争夺后宫权位，谁会在我的米饭里下砒霜？小编只能说，图样图森破。由于环境污染的加剧，有毒物质渐渐进入了空气、水源、土壤，大米作为我们中国人最重要的主食之一，也无法洁身自好。事实上，水稻会像海绵一样从土壤和灌溉用水里吸收砷，大米中的砷元素很大一部分是来自于人类大量使用的农药和化肥残留物。

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当然，正常情况下大米里的砷含量肯定远低于潘金莲给武大郎下的剂量，但即使不立即致命，无机砷也已被确认为是一种强致癌物质。世界卫生组织（WHO）最近确定大米砷污染物水平不得高于200微克/千克。在6月，欧盟也确定了该限制标准，并把婴儿和儿童食用的大米产品中砷含量上限定为100微克/千克。

鉴于这些规定，大米生产商需要在其大米上市之前，筛查其中的无机砷含量。但是在全世界大米出口的头号地区东南亚，以及处于发展中国家的其他水稻产区，这可并非易事，因为分析这种成份的所谓“黄金标准”是高效液相色谱法与电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）的联合分析手段，这需要有专门的实验室、昂贵的仪器、专业的操作人员和可靠的电力。

英国阿伯丁大学的化学家Jörg Feldmann及其同事们希望找到一个简单的装置，使大米生产者能够方便的直接测量大米中的砷含量。因此他们采用了一种适于现场使用的商业试剂盒，称为Arsenator。这种试剂盒原被设计来测量饮用水中的无机砷，通过将无机砷转化成砷化氢气体，再与溴化汞发生砷斑反应（Gutzeit reaction）反应产生颜色变化，通过变色的深度来确定砷含量。

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要将这种试剂盒用于大米中砷的检测，该团队需要找到一种方式将大米中的砷可靠地变成溶液形式，然后就可以利用这种试剂盒定量检测砷化氢气体量来推算大米里的砷含量。

他们研发的方法需要大约一个小时，包括四个步骤。首先，研究人员将5克大米样品在硝酸中煮沸约30分钟，以砷酸的形式将无机砷提取出来。一旦溶液冷却后，他们将其转移到烧瓶中，之后，他们就可以使用该试剂盒Arsenator：添加氨基磺酸和硼氢化钠，与砷酸反应产生砷化氢气体。然后，烧瓶顶部放置一片浸渍有溴化汞的滤纸来捕获产生的砷化氢气体，这个反应形成多彩的络合物，H₂As-HgBr。滤纸颜色越深（从淡黄色到深褐色），大米中无机砷的浓度越大。为了确定砷的浓度，滤纸的颜色可以与标准颜色进行目测比较，或在有条件的地方使用分光光度计来测定。对于5克样品，该方法具有50微克/千克的无机砷测量下限，这比欧盟的砷含量限制低一半。

图片来源：Anal. Chem., DOI: 10.1021/acs.analchem.5b02386

研究人员用这种试剂盒分析了30种大米样品，并与使用HPLC-ICP-MS的检测结果进行比较。此试剂盒的结果可重复性达到12%，且与HPLC的结果相差不到7%。此外，该试剂盒根据欧盟限制标准对于婴儿食品的大米砷检测，产生假阳性和假阴性结果的比例不到10%，而对于一般人食用大米的检测准确性达到100%。作为一种可在现场使用的初级筛选方法，这个测量精确度超出了研究者的预期，Feldmann说。

不过，因为这个方法涉及煮沸强酸并产生砷化氢气体，所以试验必须在通风良好的条件下由受过训练的人员进行，并要进行适当的废物处理。

达特茅斯学院的环境分析化学家Brian P. Jackson评价这种方法是很好的创新。由于最近关于大米砷含量的限制法规，他说，“这种在野外现场使用的试剂盒，允许生产商和供应商迅速知道大米中的砷含量是否超标，会有很大的市场需求。”

1. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.5b02386  

2. http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/10/Simple-Kit-Tests-Rice-Arsenic.html