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40000字硕士毕业论文食品和水的多元形态分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40000字
论点:化合物,形态,大米
论文概述:

本文建立了硝酸提取, HPLC-ICP-MS 联用技术对大米样本中四种砷形态分析测定的方法,目前国内对此类报道较少。所述方法采用硝酸加热提取样品,是一种装置简单、快速、准确的前处理方法。

论文正文:

第一章导言

1.1砷形态化合物研究
砷是自然界中常见的元素,通常以硫化物的形式存在,包括雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、毒砂(FeAsS)等。目前已发现30多种砷形态化合物,主要分为无机砷和有机砷,其中无机砷包括三价砷(Asⅲ)和五价砷(Asⅴ);无机砷与有机官能团结合形成有机砷化合物,主要包括单甲基砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)、砷甜菜碱(AsB)、砷胆碱(AsC)、三甲基砷氧化物(TMAO)等。常见砷形态化合物见表1-1。
砷的毒性与其化合物的毒性密切相关。常见的砷中毒是由无机砷氧化物及其含氧酸引起的。根据砷形态化合物的LD50,毒性为砷ⅲ、砷ⅴ、单甲基亚砷酸(MMAⅲ)、二甲基亚砷酸(DMAⅲ)、单甲基亚砷酸(MMAⅴ)、二甲基亚砷酸(DMAⅴ)、砷甜菜碱(AsB)、砷胆碱(AsC)、砷糖等。这表明无机砷(砷ⅲ、砷ⅴ)毒性最强,被国际癌症研究机构(IARC)认定为一级致癌物。过量摄入会诱发皮肤色素沉着、肺癌、肝癌等症状、心血管疾病和神经系统疾病。甲基丙烯酸甲酯ⅲ和二甲基丙烯酸甲酯ⅲ与无机砷毒性相同。一些研究发现它们具有酶抑制和脱氧核糖核酸损伤的作用。然而,目前在环境中还没有发现它们。它们通常在人体尿液中作为人体无机砷的代谢物被检测出来。甲基丙烯酸甲酯ⅴ和二甲基丙烯酸甲酯ⅴ也是确定的致癌物,毒性低于前两者。长期摄入会增加癌症的发病率。AsB、AsC和砷糖一般被认为是无毒的,在摄入和从尿样中排出后在体内转化为DMAⅴV。因此,食品中砷的分析应伴随砷形态的分析。砷形态化合物含量作为评价环境食品安全性的指标,比砷总量作为评价指标更有实用价值。
砷化合物广泛存在于食品和环境中。陆地植物从环境中吸收砷,并从土壤、水、空气体中吸收砷化合物进入体内进行新陈代谢和富集。砷化合物通过环境和饲料被陆生动物摄入,一些饲料添加剂含有砷化合物,如洛克沙胂、阿散酸等。砷化合物被动物摄入后,可在体内代谢并转化为有毒砷化合物,通过粪便排出体外,污染环境;海带、海藻、紫菜等海洋植物富含海水中的砷化合物,砷含量极高,但大部分是AsC或砷糖,食用后对人体危害较小。鱼类和虾等海洋动物也能从水中吸收砷化合物。体内砷含量相对较高,主要是AsB,对人类和环境几乎无害。受区域或环境污染的影响,环境中的水、土壤和岩石中也存在不同形式的砷化合物。由于不同样品基质中砷化合物的不同形式,需要建立不同的分析方法来研究食品和环境中的砷化合物。

1.2碘和溴形态化合物的研究和检测方法概述

1.2.1碘和溴化合物的研究
碘在元素周期表中排名第53位,其主要形式为碘酸盐(IO3-)、碘化物(ⅰ-)、甲基碘和可溶性总有机碘。碘酸盐(IO3-)和碘离子(ⅰ-)在环境中更常见。碘摄入量与人体健康有关。高碘甲状腺肿可能发生在高碘摄入量或长期碘缺乏的人快速补碘后。碘摄入量不足将导致地方性甲状腺肿和地方性克汀病(即痴呆)。尿碘是监测人体碘含量是否合格的指标。正常人的尿碘含量为每天100-300μ GL-1。碘的总量一直受到广泛关注,但缺乏关于不同形式碘对人体影响的研究。一些专家通过动物模型研究了高碘对身体的损害,发现碘对身体的损害程度不仅与碘摄入量有关,还与碘的形态有关。高剂量碘酸钾会对身体造成更大的伤害,而高剂量碘化钾不会造成伤害或伤害更小。溴是自然界中的微量元素,其常见形式是溴酸盐离子(BrO3-)和溴离子(Br-),其中溴离子对动物无害。溴酸盐是一种致癌物质,在自然界中很少发现,但是溴-当它参与臭氧消毒时容易产生溴-3。一些研究认为,长期饮用含0.5μg·L-1·布罗3的水,致癌率为1/105。随着溴酸盐浓度的增加,致癌率成比例增加。美国环境保护署将饮用水中溴酸盐的限量设定为10 μ GL-1。目前,我国各种饮用水和矿泉水质量标准规定臭氧消毒水中溴酸盐含量小于10μ GL-1。水是人体摄入碘和溴的主要来源之一,对碘和溴总量的分析不完整。只有通过分析碘和溴的形态,才能解释饮用水的安全性,并为研究溴和碘在人体内的作用机理提供可靠的数据。

第二章水稻中砷形态化合物的研究

砷化合物的毒性取决于其现有形式和浓度。无机砷的毒性比有机砷高得多。由于不同形式砷化合物的毒性差异很大,使用高灵敏度的分析技术来分析食品中的砷化合物受到了极大的关注。水稻在自然生长过程中,根系通过一系列生长作用吸收和富集土壤和水中的砷,并富集砷化合物。水稻组织中砷含量的富集程度与区域污染有关,水稻籽粒中砷含量高于根、茎、叶。由于水稻中的砷化合物是自然生长和富集的,植物组织复杂,提取水稻中的砷形态不仅要保证完全提取,还要防止预处理方法破坏砷形态。1988年,粮农组织/世卫组织提出,正常成人每日可容许的无机砷摄入量应为0.135毫克/升。
由于中国特殊的饮食习惯,大米是国民饮食的主要组成部分,砷化合物的特殊毒性使得以总砷作为评价指标无法客观反映大米的安全性。2005年,中国将大米中无机砷的含量限制在0.15毫克千克-1。根据63公斤正常人的体重,每天需要800克大米才能达到粮农组织的限制,这相当于正常人每天需要一公斤以上的大米。因此,中国制定的标准比欧美更严格,符合中国国情。2009年,中国公布了一种新的食品中无机砷的国家标准测定方法。本标准使用超声波提取法从植物固体样品、动物固体样品和液体样品中提取砷化合物。但是,在基础工作中发现,用该方法测定大米中砷含量还存在一些问题,因此本实验为大米中砷形态化合物的分析建立了一种准确可行的方法。高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱具有分辨率高、准确度高、灵敏度高等优点,已成为元素形态分析的主要技术。本实验以高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法为分析方法,加热提取0.15 mol-1硝酸(体积比,1%),对大米中4种砷形态化合物进行分析。该方法快速、准确、简便,已用于2011年国家食品安全标准大米中无机砷含量的测定。

第三章鱼类砷形态化合物的研究.............................................46-60
3.1实验部分.............................................46-48
3.1.1实验仪器和设备.............................................46[/溴/] 3.1.2实验药物和试剂.............................................46-47
3.1.3标准库存解决方案配置.............................................47
3.1.4电感耦合等离子体质谱条件.............................................47
3.1.5液相色谱条件.............................................47
3.1.6样品预处理.............................................47
3.1.7结果计算.............................................47-48
3.2结果和讨论.............................................48-58
3.3本章总结了第4章中碘和溴形态化合物的分析.............................................58-60
.............................................60-78
4.1饮用水中碘,溴的形态分析.............................................60-71
4.1.1实验部分.............................................60-62
4.1.2结果和讨论.............................................62-70
4.1.3实验总结.............................................70-71
4.2电感耦合等离子体质谱法测定尿碘.............................................71-78
4.2.1实验部分.............................................71-72
4.2.2结果和讨论.............................................72-76
4.2.3本实验总结.............................................76-78
第五章结论和下一步计划.............................................78-80
5.1文件摘要.............................................78-79
5.2论文创新点.............................................79
5.3进一步工作计划.............................................79-80

结论

目前,元素形态分析已成为元素分析的热点之一。高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱是元素形态分析的主要方法。食品中砷化合物的分析一直是元素形态分析的重点之一,碘和溴的形态研究逐渐成为元素形态分析的重要组成部分。本文从以下两个方面进行了研究并取得了预期的结果:
首先,建立了硝酸萃取-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定大米中四种砷化合物的分析方法。优化了样品预处理和仪器检测条件。四种砷化合物标准曲线的线性范围为0.5-400μ GL-1,相关系数优于0.9990,检出限为0.06-0.08μ GL-1。根据标准对照品的回收率和准确度,标准加入回收率分别为ⅲ:114.3%-118.2%,DMA: 73.7%-85.4%,MMA: 89.3%-91.1%,ⅴ:73.7%-85.7%。砷ⅲ的回收率略高,砷ⅴ的回收率略低,这可能是无机砷之间的少量转化造成的,这一现象与文献报道一致。大米标准参考物质(SRM1568a)的测量值符合参考值范围。用相对标准偏差评价方法的精密度。不同浓度砷化合物的相对标准偏差均低于6%。用该方法测定了10份大米样品。实验结果表明,被测大米样品中砷的形态主要为砷ⅲ和二甲基亚硝胺或砷ⅲ和砷ⅴ,各化合物的含量与当地地理环境有关。该方法简便、快速、准确,适用于大米样品中砷的测定。
其次,建立了超声波提取-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定鱼类样品中5种砷化合物的方法,并对样品预处理和仪器检测条件进行了优化。五种砷化合物标准曲线的线性范围为0.5-400μ GL-1,线性相关系数大于0.9990,检出限为0.04-0.08μg·L-1-1,各砷化合物的相对标准偏差小于5%。五种砷化合物的回收率分别为:砷锑97.0%-111.0%,砷砷锑94.8%-114.4%,铁锰80.0%-90.7%,锰铝80.0%-90.7%,砷钒81.9%-95.0%。用建立的方法分析了鱼类样品中砷的形态化合物。鱼类中砷化合物的主要形态为砷硼,部分样品中含有二甲基甲酰胺或砷ⅲ。鱼类砷形态的分布和含量与鱼类的生长环境有关。