元素的不同形態(tài)具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性，如無(wú)機(jī)砷的毒性比較大，有機(jī)砷的毒性較小或者基本沒(méi)有毒性。因此，元素總量的分析已經(jīng)不能對(duì)其毒性、生物效應(yīng)以及對(duì)環(huán)境的影響做出科學(xué)的評(píng)價(jià)，“元素形態(tài)分析”作為一個(gè)嶄新的應(yīng)用研究領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于公共食品安全有著重要意義。經(jīng)過(guò)近三十多年的發(fā)展，目前元素形態(tài)分析已經(jīng)成為分析科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。

　　在中國(guó)元素形態(tài)分析的研究領(lǐng)域中，中國(guó)的倪哲明、江桂斌、張新榮、嚴(yán)秀平、牟世芬、韓恒斌、王秋泉、韋超等科研人員進(jìn)行了大量高水平的前沿研究，吉天、海光、瑞利等儀器公司也相繼推出了基于原子熒光的形態(tài)分析儀器。

　　2012年初，賽默飛世爾科技(以下簡(jiǎn)稱賽默飛)采用離子色譜系統(tǒng)與等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)用技術(shù)，建立了離子色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜（IC-ICP-MS） 法檢測(cè)蘋(píng)果汁中的不同形態(tài)的微量砷元素，再一次引起大家的關(guān)注。那么，目前用于元素形態(tài)分析的方法有哪些？中國(guó)元素分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展前景如何？基于此，儀器信息網(wǎng)編輯采訪了中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)所/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心韋超先生和賽默飛世爾科技高級(jí)應(yīng)用化學(xué)師Julian David Wills先生。

韋超先生

　　Instrument：韋超老師，您好，首先請(qǐng)介紹一下目前用于元素形態(tài)分析的方法及各自的優(yōu)缺點(diǎn)?

　　韋超老師：目前元素形態(tài)分析多用儀器聯(lián)機(jī)分析方法，傳統(tǒng)化學(xué)法用的比較少。聯(lián)機(jī)分析法中主要是液相色譜（LC）、氣相色譜（GC）、毛細(xì)管電泳（CE）、離子色譜（IC）等分離設(shè)備和電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）、原子熒光（AFS）和原子吸收（AAS）等元素檢測(cè)儀器聯(lián)用，隨著有機(jī)質(zhì)譜的發(fā)展，GC-MS和LC-MS/MS也越來(lái)越多地應(yīng)用于元素形態(tài)分析。

　　傳統(tǒng)化學(xué)法由于其檢出限和抗干擾性的問(wèn)題，目前應(yīng)用受到一些限制，原有的一些國(guó)標(biāo)方法(如銀斑法測(cè)無(wú)機(jī)砷)也面臨著替換問(wèn)題。聯(lián)機(jī)分析法，結(jié)合了LC、GC、CE、IC的高效在線分離功能和ICP-MS、AFS和AAS(注：AFS和AAS一般還需要附加氫化物發(fā)生或冷阱等裝置)等低檢出限、高抗干擾性的元素檢測(cè)能力，是當(dāng)前形態(tài)分析的主流方法;相關(guān)文獻(xiàn)很多，目前元素形態(tài)分析方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也集中在這個(gè)方面。

　　有機(jī)質(zhì)譜應(yīng)用于形態(tài)分析是一個(gè)新的發(fā)展方向，其具備復(fù)雜基體中化合物結(jié)構(gòu)鑒定的能力，在當(dāng)前化學(xué)分析儀器中發(fā)展最快、受到的關(guān)注最多，利用其方法在高水平的學(xué)術(shù)期刊上也最容易發(fā)表文章。

　　Instrument：賽默飛日前宣布創(chuàng)建了IC-ICP-MS方法并用于蘋(píng)果汁中砷元素形態(tài)的分析，Julian David Wills先生，請(qǐng)您介紹一下這種方法的技術(shù)難點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)有哪些?IC和ICP-MS聯(lián)接是否屬業(yè)界首次?

　　Julian David Wills先生：賽默飛創(chuàng)建的IC-ICP-MS方法不是IC和ICP-MS的首次聯(lián)接，但是是戴安的IC和賽默飛的ICP-MS的第一次聯(lián)接。該方法通過(guò)IC將不同形態(tài)的砷元素分離，利用ICP-MS檢測(cè)IC中分開(kāi)的各種形態(tài)的元素，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在高的檢測(cè)靈敏度和低的檢出限，該方法可用于分析不同種類的果汁類飲品，主要元素形態(tài)的分析都可以達(dá)到ppb級(jí)，而且穩(wěn)定性和重復(fù)性都很好。

　　相比傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，IC和ICP-MS聯(lián)用為砷元素的分離以及不同形態(tài)砷元素的檢測(cè)提供了強(qiáng)有力的分析和檢測(cè)手段，具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力，在國(guó)內(nèi)或國(guó)際也有越來(lái)越多的研究人員通過(guò)這種方法做出了研究成果并發(fā)表。

　　IC-ICP-MS方法中，IC 采用戴安的IC-5000系統(tǒng)，柱子是Dionex IonPac™ AS7 (2 mm i.d. 250 mm length)，該陰離子交換柱不僅能有效分離6種不同形態(tài)的砷，還可以將每一種洗脫組分集中到一個(gè)很窄的峰，提高了靈敏度。另外比較慢的流速(0.3mL/min)還可以減少樣品和流動(dòng)相的消耗。

　　IC與ICP-MS可以直接相連，操作非常簡(jiǎn)單。而且，ICS-5000不是唯一一款可以與ICP-MS聯(lián)接的儀器，其它型號(hào)的IC，比如ICS-1100，ICS-1600，ICS-2100等也可以與賽默飛的ICP-MS聯(lián)用。除此之外，還有很多可以與ICP-MS相聯(lián)接的儀器，比如GC、LC、CE等，而且，LC-ICP-MS的接口與IC-ICP-MS的接口類似。

　　Instrument：韋超老師，您如何評(píng)價(jià)賽默飛推出的IC-ICP-MS形態(tài)分析方法?

　　韋超老師：賽默飛推出的IC-ICP-MS聯(lián)用方法，用于果汁中砷元素的形態(tài)分析，其優(yōu)勢(shì)主要是利用Dionex的陰離子交換柱的高效分離能力，使用單一流動(dòng)相可以將6種不同形態(tài)的砷化合物或離子團(tuán)進(jìn)行基線分離，且淋洗時(shí)間控制在10分鐘內(nèi)。目前國(guó)內(nèi)也有部分儀器廠商針對(duì)砷、汞、硒等元素生產(chǎn)元素分析聯(lián)用儀，主要使用液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光/原子吸收，雖然其分離度、檢出限等性能指標(biāo)略遜于LC/IC/GC-ICPMS聯(lián)用，但其價(jià)格更親民一些，適用于國(guó)內(nèi)基層實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用推廣。

　　Instrument：韋超老師，您作為中國(guó)形態(tài)分析方面的專家，請(qǐng)介紹一下您及您的團(tuán)隊(duì)在元素形態(tài)分析方面的工作?

　　韋超老師：目前我單位有四名同事，包括我、巢靜波、吳冰和崔彥杰，從事關(guān)于元素形態(tài)分析的計(jì)量研究，具體的說(shuō)，包含標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究、高準(zhǔn)確度方法研究和相關(guān)國(guó)際比對(duì)等方面。

　　在量值溯源性和準(zhǔn)確性方面，形態(tài)分析對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的需求是非常必要和迫切的。近年來(lái)，我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究方面作了很多工作，具體成果包括：水中三甲基鉛成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(2種);砷元素形態(tài)分析溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(系列)包括亞砷酸根、砷酸根、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜堿和砷膽堿;甲基汞溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);魚(yú)肉中總汞與甲基汞成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);乙基汞溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);凍干人尿中砷形態(tài)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì);硒元素形態(tài)分析溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(系列)包括亞硒酸根、硒酸根和硒代蛋氨酸;三丁基錫溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等。

　　高準(zhǔn)確度方法又稱權(quán)威方法或者絕對(duì)測(cè)量法，我們?cè)谶@方面的工作也取得了不少成果：汞元素形態(tài)(甲基汞、無(wú)機(jī)汞)分析同位素稀釋-液相/氣相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用方法研究;硒元素形態(tài)(無(wú)機(jī)硒、硒代蛋氨酸)分析同位素稀釋-液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用方法研究;錫元素形態(tài)(無(wú)機(jī)錫、三丁基錫)分析同位素稀釋-液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用方法研究;砷元素形態(tài)(亞砷酸根)庫(kù)侖法研究;鉻元素形態(tài)(三價(jià)鉻離子、重鉻酸根)庫(kù)侖法研究等。以上方法均可通過(guò)同位素比值測(cè)量或物理量測(cè)量直接溯源至SI基本單位，是國(guó)際計(jì)量界認(rèn)可的高準(zhǔn)確度測(cè)量方法。除此之外我們還以相對(duì)測(cè)量方法(如LC-ICPMS法、LC-HG-AFS法和GC-ICPMS法)研究了鉛、溴等其它元素或砷、汞、硒、錫的其它形態(tài)。

　　另外，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)非常關(guān)注元素形態(tài)分析方面的計(jì)量學(xué)研究，相繼開(kāi)展了十余次該領(lǐng)域的國(guó)際比對(duì)，以驗(yàn)證各個(gè)國(guó)家的元素形態(tài)測(cè)量校準(zhǔn)能力，特別是其溯源性和國(guó)際的等效一致程度。自2005年以來(lái)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)所(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)獲得良好的成績(jī)，確保了我國(guó)元素形態(tài)分析的量值溯源和國(guó)際等效一致。

　　Instrument：請(qǐng)您介紹一下中國(guó)目前有關(guān)形態(tài)分析的方法標(biāo)準(zhǔn)建立情況?

　　韋超老師：目前中國(guó)有關(guān)形態(tài)分析的方法標(biāo)準(zhǔn)主要有：GB/T5009.17 -2003 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定;GB/T5009.11 -2003食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定;GB/T 20188-2006小麥粉中溴酸鹽的測(cè)定 離子色譜法;GB/T 22932-2008皮革和毛皮 化學(xué)試驗(yàn) 有機(jī)錫化合物的測(cè)定;行業(yè)性標(biāo)準(zhǔn)主要有：SNT 2316-2009 動(dòng)物源性食品中阿散酸、硝苯砷酸、洛克沙砷殘留聯(lián)的檢測(cè)方法 液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法。以上形態(tài)分析的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的推出，填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白，在國(guó)際上也屬于先進(jìn)水平。

　　Instrument：形態(tài)分析聯(lián)用技術(shù)的市場(chǎng)需求及發(fā)展前景如何?

　　韋超老師：經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，形態(tài)分析聯(lián)用技術(shù)的學(xué)術(shù)研究已經(jīng)獲得了豐厚的成果，但是相關(guān)的市場(chǎng)需求還沒(méi)有完全激發(fā)出來(lái)。第一個(gè)原因是相關(guān)的國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)較少，目前僅對(duì)部分產(chǎn)品的甲基汞、無(wú)機(jī)砷等有強(qiáng)制限量標(biāo)準(zhǔn)，從法規(guī)上對(duì)產(chǎn)品廠商的約束較少，開(kāi)展相關(guān)檢測(cè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室也不多;第二個(gè)原因是形態(tài)分析聯(lián)用技術(shù)的成本較高，如ICP-MS儀器單價(jià)就要一百萬(wàn)人民幣以上(國(guó)產(chǎn)形態(tài)聯(lián)用分析儀器也在二十萬(wàn)元以上)，同時(shí)技術(shù)難度較大，分析人員需要具備較高的專業(yè)素養(yǎng)。以上兩個(gè)原因?qū)е滦螒B(tài)分析聯(lián)用技術(shù)的市場(chǎng)還處于培育階段。

　　但考慮到我國(guó)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的蓬勃發(fā)展和人民群眾對(duì)食品安全環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，形態(tài)分析聯(lián)用技術(shù)市場(chǎng)的發(fā)展前景還是十分樂(lè)觀的，一旦相關(guān)技術(shù)法規(guī)、限量標(biāo)準(zhǔn)得以確立完善，聯(lián)用儀器開(kāi)發(fā)生產(chǎn)形成規(guī)?；瑢?huì)帶來(lái)爆發(fā)性增長(zhǎng)。

　　Julian David Wills先生：面對(duì)當(dāng)前食品安全頻發(fā)的現(xiàn)狀，亟待建立一種簡(jiǎn)單、高效并且準(zhǔn)確的快速檢測(cè)方法。而IC-ICP-MS具有高的靈敏度、低的檢出限，未來(lái)將會(huì)有很多的用戶。不過(guò)，IC-ICP-MS方法還不是美國(guó)或者歐盟用于砷元素形態(tài)分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。

　　備注：據(jù)悉，用于食品當(dāng)中砷元素形態(tài)分析的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)通過(guò)審核，并將于近期頒布，其中AFS與色譜聯(lián)用是第一方法，ICP-MS是第二方法。業(yè)內(nèi)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，一旦相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施，將有力推進(jìn)該系列儀器的推廣，對(duì)相關(guān)儀器生產(chǎn)廠商來(lái)說(shuō)是一個(gè)利好的消息。

　　采訪編輯：葉建

　　附錄：

表一：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)研制的元素形態(tài)分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

表二：國(guó)際物質(zhì)量咨詢委員會(huì)(CCQM)組織的元素形態(tài)分析相關(guān)國(guó)際比對(duì)