大米中的砷测定整体解决方案

一、实验背景 

最近有篇名为《BBC警告：中国人最习惯的煮饭方法，竟然会吃进最多砒霜》的文章，在朋友圈疯传。BBC警告中提到：相关教授比较了三种不同的煮饭方法，实验结果如下：

看了这个结果，估计很多人会问：吃了这么多年米饭，我为什么还没被毒死？这个实验里，最重要的是并没有谈到砷的剂量，只是说砷残留物减少了百分之多少。砷在饮水和食物中普遍存在，只不过剂量很低，而抛开剂量谈毒性就是不对的。　

为了辟谣，本文主要说明大米中的砷的检测。

二、实验原理

　　实验要用到原子荧光光谱仪。原理就是通过测量荧光的强度来推断大米中砷的含量。

大米中的砷是微量元素，肉眼不可见。但是我们可以用原子荧光光谱仪让砷发光，就好像萤火虫发出荧光一样，然后对比光的亮度，就知道砷的含量了。

三、实验过程

1、检测机构

本实验是在国家分析仪器质量监督检验中心进行的。

国家分析仪器质量监督检验中心，里面聚集了很多分析仪器，有原子荧光光谱仪、原子吸收分光光度计、液相色谱仪等。

2、具体实验过程

检测大米中的砷，大致就是这么一个过程：大米样品制备→微波消解→原子荧光检测→测出了大米中的总砷。

（1）取样

准备好碾碎的大米，根据食品安全国家标准（食品中总砷与无机砷的测定）用十分之一电子天平称出0.5g 。

（2）样品制备

先把0.5g碾碎大米放入微波消解罐，用3个样品（每个微波消解罐里都有0.5g碾碎大米）与3个空白进行对照实验。这个空白也就是环境噪音，这样与实际样品进行比较，扣除空白的荧光值，就是实际样品的荧光值。

　　分别在6个微波消解罐中加入硝酸，把大米中的有机砷变成无机砷（无机砷中分为三价砷与五价砷）。

还要强调一点，因为硝酸是强酸，比较危险，所以使用移液器来把硝酸从瓶子里取出来，通俗来说移液器就是高级滴管，它的特点是定量很准，按一下吸出来的就是特定的体积，不会因为你手抖而不准。加入硝酸后，大米变成了黄颜色。

最后给微波消解罐加上一个聚四氟乙烯的塑料罐子，它能把硝酸密封在罐子里不挥发出来，同时让微波穿透这个罐子给它加热，促进有机砷在加热情况下变成无机砷。

然后把样品放入微波消解仪中消解，大约30分钟后，消解完成的样品变成了淡蓝色。

  待冷却之后，去掉聚四氟乙烯的塑料罐子，将样品放置电热板上进行赶酸，也就是把里面多余的硝酸挥发掉。

　　这时，再用移液器在3个碾碎大米样品和3个空白样品中加入硫脲+抗坏血酸，就可以把五价砷还原成三价砷。因为三价砷比较容易被原子荧光光谱仪测，三价砷可以与三个氢结合成一种气态化合物，等下检测的时候就要用到这个氢化物。

到这里，大米样品就已经制备好了。

（2）原子荧光检测

首先我们要知道测量的标准，所以，为了测出大米中砷的准确含量，还需要用砷的标准溶液制作标准曲线，标准曲线就相当于天平的砝码，有了砝码才可以称出别的东西的重量。有了这个标准曲线，便可在仪器上测出大米中的荧光响应值，反推出砷的浓度。

为了把砷导入到原子荧光光谱仪中进行浓度测量，还需要把砷变成气态氢化物。怎么把砷气化呢？在酸性环境中，使用硼氢化钾溶液与砷反应，就可以生成气态的氢化物（大致就是一个砷离子与三个氢离子组成一个分子）。然后，气态的氢化物才能进入原子荧光光谱仪中被测量。

以上就是对总砷的实验检测过程。

四、实验结果分析

　　由于砷在米饭中的含量极低，是一种微量元素。能够检测砷的含量的科学仪器并不多，一般用原子荧光仪器、原子吸收仪器与质谱仪器。

　　问题的关键在于，其实单纯检测出砷元素的含量意义并不是太大，因为对砷是否有毒这个问题来说，砷的形态起到了更重要的作用。

　　砷本身分为有机砷和无机砷，这就是砷的形态。有机砷和无机砷的总含量，也有一个名词，叫做“总砷”。无机砷的毒性大，其中的三氧化二砷（砒霜）毒性最高，对人的致死量是1430毫克／公斤体重，这个致死量是挺高的，而大米中不会有这么高的剂量。从化学的角度来说，无机砷中的砷具有两种化合价，三价砷的毒性最强，而五价砷的毒性要低一些，但也是有毒的。而有机砷则基本没有毒性，因为它难以被人的胃肠道吸收，基本以原形排出体外。曾经有科学家做过实验，隔日以2克有机砷喂饲大鼠，持续半年，没有发现动物有异常表现。

　　因此，如果说米饭中的砷有毒，那就等价于认为米饭中的无机砷含量很高，虽然不一定马上致死，但长期摄入含有过量无机砷的食物，确实会增加患皮肤癌、膀胱癌、肺癌及心脏疾病的风险。　

可能有人还会追问：到底大米中砷的含量是多少呢？这是之前有人做的检测数据，可以进行参考：

注：本文仅代表个例，不具有普适性，仅作为方法探讨。

（内容参考仪器信息网）