一種定量檢測含鉻物質中鉻元素價態及其含量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于分析領域，涉及檢測樣品中鉻元素價態及含量的方法，具體涉及一種 定量檢測含鉻物質中鉻元素價態及其含量的方法。
【背景技術】
[0002] 在自然環境中，鉻元素主要以兩種價態穩定存在，即Cr(III)和Cr(VI)。這兩 種鉻離子的生理學功能完全相反，Cr(III)是生物體必需的營養元素，影響生物體內葡萄 糖，脂類和蛋白質的正常代謝；而Cr(VI)則是公認的致癌劑和突變劑。生物體如果缺乏 Cr(in)會導致出現類似糖尿病的癥狀。目前有多種形式的Cr(III)補充劑，其中富鉻酵 母被認為是天然存在、有機鉻含量較高且生物利用率較高的Cr (III)補充劑。對富鉻酵母 細胞中鉻元素價態的測定，特別是高毒性的Cr(VI)含量的測定，非常必要。分離液態樣品 中的Cr(III)和Cr(VI)經常利用液相色譜，但在很多色譜分離方法中的流動相為酸性，在 分離過程中會誘導樣品中一部分的Cr(VI)還原為Cr(III)，影響了樣品測量值的準確度。 Cr(III)和Cr(VI)的檢測方法中，感應耦合等離子體質譜（ICP-MS)方法具有高精度，低檢 測限，測量范圍廣和可同時檢測多種元素等優點。測量固態樣品中的Cr (III)和Cr (VI)含 量時，在分離和檢測步驟前需要通過堿法消解將樣品中結合態的鉻離子解離為游離態，堿 性消化液中含有的鎂離子能夠將堿性環境下Cr (III)向Cr (VI)的轉化抑制到最小，但當樣 品中Cr(III)的濃度遠高于Cr(VI)時，如富鉻酵母，樣品中的部分Cr(III)在消化過程中 仍會轉化為Cr (VI)。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種定量檢測含鉻物質中鉻元素價態及其含量的方法。
[0004] 本發明是為了解決無法準確測量富鉻酵母細胞中不同價態鉻元素含量的問題。本 發明提供一種測定富鉻酵母細胞內鉻元素價態的測定方法。
[0005] 本發明提供的測定含鉻物質中鉻元素價態及其含量的方法，包括如下步驟：
[0006] 均為1的標準溶液為標準樣品，將所述標準樣品進行定量測定，得到對應不同總 鉻含量的色譜圖，以總鉻含量為自變量，以其對應的峰面積為因變量，得到所述標準樣品中 總鉻含量的標準曲線；
[0007] 所述總鉻含量為Cr (III)含量與Cr (VI)含量之和；
[0008] 2)將步驟1)所述標準樣品用螯合劑螯合后，過柱分離，再進行定量測定，得到對 應不同Cr (III)和Cr (VI)的含量的色譜圖，以Cr (III)和Cr (VI)的含量為自變量，以其對 應的峰面積為因變量，得到所述標準樣品中Cr(III)和Cr(VI)含量的標準曲線；
[0009] 3)將待測樣品a進行堿法解離，得到解離后的待測樣品b，再將所述解離后的待測 樣品b過柱分離后進行定量測定，得到Cr (VI)對應的峰面積，結合步驟2)所述Cr (VI)含 量的標準曲線，即得到解離后的待測樣品b中Cr (VI)的含量，計為I&VI ;
[0010] 4)將步驟3)所述待測樣品a與酸性消化液加熱混勻后，對所得混合液進行定量測 定，得到總鉻含量對應的峰面積，再結合步驟1)所述總鉻含量的標準曲線，即得到所述待 測樣品中的總鉻含量，計為;
[0011] 5)按照如下公式計算得到步驟3)所述待測樣品a中Cr (III)和Cr (VI)的實際含 量：
[0012] Cr (VI)的實際含量=Cr (VI)測量值I&VIX測量體積X稀釋倍數/取樣量
[0013] Cr(III)的實際含量=待測樣品中的總鉻含量Igg-CMVI)的實際含量。
[0014] 上述方法還包括在所述步驟2)之后步驟3)之前插入如下步驟：
[0015] 將不同(Mill)與Cr(VI)摩爾比值的標準樣品進行堿法解離，得到解離后的標 準樣品，再將所述解離后的標準樣品過柱分離后進行定量測定，得到解離后的標準樣品中 Cr (VI)的含量；
[0016] 按照如下公式計算Cr (III)轉化為Cr (VI)的轉化率：
[0017] 轉化率％= (Cr(VI)測量值-Cr(VI)加入值）*100/Cr(VI)測量值
[0018] 其中，Cr(VI)測量值為該步驟所得解離后的標準樣品中Cr(VI)的含量；
[0019] Cr (VI)加入值為該步驟中Cr (VI)的實際加入量。
[0020] 上述方法的步驟2)中，所述螯合劑為pH值為7. 0、濃度為5mM的EDTA · Na2的水 溶液，螯合溫度為75°C，螯合時間為3h ;
[0021 ] 所述堿法解離的方法均包括如下步驟：
[0022] 向所述標準樣品或待測樣品a中加入堿性消化液、MgCl2和磷酸鉀緩沖液后加熱攪 拌后冷卻至室溫，離心，收集所得上清液，并用水洗滌所得沉淀，將所述上清液和洗液混合 并調節pH值至7. 0,過濾，收集濾液得到所述解離后的標準樣品或解離后的待測樣品b ;
[0023] 所述堿性消化液具體為由NaOH、NaC03和水組成的混合液；其中，NaOH在所述堿性 消化液中的濃度為20g/l，NaC0 3在所述堿性消化液中的濃度為30g/l ;
[0024] 每0. 03g標準樣品或待測樣品a對應的所述堿性消化液的體積用量具體為5~ 20ml，對應的MgCl2的體積用量具體為0. 04~0. 20g，對應的磷酸鉀鹽緩沖液的體積用量具 體為(λ 05 ~(λ 2ml ;
[0025] 所述磷酸鉀緩沖液的濃度具體為1. 0M，pH值具體為7. 0 ;
[0026] 所述加熱攪拌步驟中，溫度具體為90_95°C，時間為60_90min ;
[0027] 所述離心步驟中，相對離心力為3000g_5000g，時間為4min_8min ;
[0028] 所述過濾步驟中，所用濾膜的孔徑為0. 22 μ m-0. 45 μ m，具體為0. 45 μ m。
[0029] 所述步驟2)-3)中，過柱分離所用色譜柱均為高效液相弱陰離子交換柱，具體為 安捷倫高效液相1260,色譜柱更具體為Agilent Bio WAX，2.1X50mm，檢測器為安捷倫感應 耦合等離子體質譜7700 ;
[0030] 所述分離步驟中，流動相為pH值為7. 0的濃度為40~100mM的ΝΗ4Ν03水溶液，流 速為0. 1~0. 5ml/min，具體為0. 2ml/min，進樣量為10μ 1~40μ 1 ;Cr(III)的保留時間 為1. 1-1. 3min，具體為1. 2min ;Cr(VI)的保留時間為1. 9-2. 3min，具體為2. 2min ;數據采 集時間為5min ;
[0031] 所述步驟1)至4)中，定量測定的方法均為感應耦合等離子體質譜法，所用模式為 氦氣模式，氦氣流速為5ml/min ;載氣的流速為1. 051/min ;采樣深度為8mm ;同位素檢測為 52Cr〇
[0032] 所述步驟3)中，固體的待測樣品的取樣量為0.0 lg~0. 05g。
[0033] 所述步驟4)中，酸性消化液由體積比為4 :1的濃硝酸和高氯酸組成的混合液；濃 硝酸的質量百分濃度為70 %，高氯酸的質量百分濃度為70-72% ;
[0034] 所述酸性消化液的體積用量為5~20ml，具體為10ml ;
[0035] 所述步驟4)加熱步驟中，溫度為130_160°C。
[0036] 所述待測樣品為含鉻元素的樣品，具體為含鉻元素的固態樣品，更具體為富鉻酵 母細胞。
[0037] 本發明優化了樣品的分離檢測方法，分離、檢測過程中保持了環境中的pH始終處 于中性環境，避免了樣品在分離過程中Cr(III)的氧化和Cr(VI)的還原；分離檢測樣品的 速度快，縮短了樣品的測量時間；所需樣品進樣量小；確定了堿法消化對樣品中Cr(VI)濃 度的影響，能夠準確定量測量富鉻酵母樣品中Cr (III)和Cr(VI)的含量。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發明中實施例1的不同Cr (III) :Cr (VI)比值混合物色譜圖。
[0039] 圖2為本發明中實施例2的僅測樣品中Cr (VI)的色譜圖。
[0040] 圖3為本發明中實施例2的測量樣品中Cr (III)和Cr (VI)的色譜圖。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明并不限于以下實施例。所 述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。
[0042] 實施例1、液態樣品Cr (III)和Cr (VI)分離，檢測方法的優化。
[0043] 1)制作總鉻的標準曲線：
[0044] 以 Cr(III)和 Cr(VI)濃度分別為 0· 1，0· 5，1，5，10,50 和 100μ g/Ι，且 Cr(III)與 Cr (VI)摩爾比值均為1為標準樣品，將該標準樣品通過ICP-MS進行定量測定，得到對應不 同總鉻含量的色譜圖，以總鉻含量為自變量，以其對應的峰面積為因變量，得到標準樣品中 總鉻含量的標準曲線；
[0045] 2)制作 Cr (III)和 Cr (VI)標準曲線：
[0046] 將前述標準樣品用濃度為5mM、pH 7. 0的EDTA · Na2水溶液作為螯合劑進行螯合， 螯合溫度為75°C，螯合時間為3h，然后經高效液相弱陰離子交換柱進行分離，通過ICP-MS 進行定量測定，得到對應不同Cr (III)和Cr (VI)的含量的色譜圖，以Cr (III)和Cr (VI)的 含量為自變量，以其對應的峰面積為因變量，得到標準樣品中Cr (III)和Cr (VI)含量的標 準曲線；
[0047] 上述通過ICP-MS進行定量測定步驟中，所用模式均為氦氣模式，氦氣流速為5ml/ min ;載氣的流速為1. 05L/min ;采樣深度為8mm ;同位素檢測為52Cr。
[0048] 所用弱陰離子交換柱均為Agilent Bio WAX column (2. 5 μ m)，流動相 為pH7. 0的75mM的NH4N03水溶液，流動相的流速為0. 2ml/min，進樣量為10 μ 1。
[0049] Cr (III)和Cr (VI)保留時間分別為1. 2和2. 2min，檢測限均為0. 1 μ g/1。樣品分 析時間為4min。
[0050] 3)再按照如上方法，將Cr (III)與Cr (VI)摩爾比值替換為10,100和1000,所得 Cr (III)與Cr (VI)的分離情況見圖1。由圖可知，用該方法可有效地分離Cr (III) :Cr (VI) 比值在1~1000的樣品。
[0051] 實施例2、固態樣品鉻元素價態分析方法的建立
[0052] 由于固態樣品需要堿法消解后再進行分離測定，故需要檢測堿法消解及螯合處理 后對樣品分離和檢測的影響。
[0053] 1、堿法消解對樣品中Cr (VI)分離測定的影響。
[0054] 吸取20 μ g/1 Cr (III)標準溶液和1 μ g/1 Cr (VI)標準溶液于一潔凈三角瓶中， 準確量取5ml消化液，0. 04g MgCl2和0. 05ml濃度為1. 0Μ、ρΗ值為7. 0的磷酸緩沖液，室溫 連續攪拌樣品5min后加熱樣品至95°C并維持60min后逐漸冷至室溫，過程中持續攪拌樣 品。4000g離心5min取上清液，用去離子水分三次洗滌沉淀，將上清液和洗液合并至一個干 凈的容器中，將容器置于攪拌器上，緩慢逐滴向消化杯中加入5M硝酸溶液調節pH至7. 0,持 續攪拌。將待測液用孔徑為0.45 μ m的膜抽濾并轉移至250ml容量瓶中，定容。樣品按照 實施例1中列出的分離和檢測條件進行測量。所得結果見圖3。
[0055] 圖2顯示了分別將混合標準溶液用堿法消解處理或不處理后，樣品Cr (VI)的色譜 峰出峰情況，結果表明經堿法消解后Cr(VI)峰的保留時間和峰面積都未改變，檢測富鉻酵 母的色譜峰，其Cr (VI