1、 研究方法
1.1 土壤中砷含量的測定
1.1.1 實驗原理
五價砷在酸性條件下,由抗壞血酸的作用被還原為三價砷。氫氣與三價砷生成氣態的砷化氫,被帶到石英管爐中。受熱后就會被還原為原子態的砷,在砷空心陰極燈發射光譜,熒光強度與砷含量成正比。
1.1.2 樣品的前處理方法
量取樣品0.1000g 左右倒于50ml 小燒杯中,加入5ml 硝酸、3ml 硫酸、1ml 高氯酸, 在電熱板上加熱(不要沸騰) , 蒸至剩余1ml 左右。取5ml 硝酸、3ml硫酸、1ml 高氯酸,按上述操作蒸至2ml 左右,以此為樣品空白。
1.1.3 樣品測量
將經過消化的空白溶液樣品轉移至50ml容量瓶中,加入10ml硫脲-抗壞血酸混合溶液、再加鹽酸2.5ml直到反應20min?;旌虾?,30min后測定其熒光強度。從標準曲線中算出樣品和空白的砷含量。在100ppb 的砷的標準溶液中, 分別吸取2.00 ml、4.00 ml、 5.00 ml 、7.50 ml 、10.00ml 于50ml 容量瓶中,再分別加入10ml 的5%硫脲-抗壞血酸、5ml的鹽酸到上述的容量瓶中,反應20min 中后定容至刻度,混勻,繪制標準曲線。臨用前現配。
1.2 米糠砷含量與土壤砷含量的關系
1.2.1 材料與試驗設計
試驗材料為黑龍江地區的21個水稻品種,下文均用編號代替具體品種名稱。將各水稻品種分別種于建三江、佳木斯和密山三個土壤砷含量水平不同的試驗點,各點土壤pH值和砷含量,以及其他栽培條件同常規大田生產。
1.2.2 測定
采用Agilent7500a型ICP-MS測定樣品As含量,采用Agilent公司的環境標準樣品做標準曲線,采用型測試儀進行電位法測定土樣值(水土比為25︰1)。
2、 實驗結果
2.1 土壤中砷含量的測定結果
2.1.1 土壤中砷含量測定結果
經過連續三次測定的結果如表1。
2.1.2樣品前處理的選擇
消化系統的選擇:土壤樣品與標準的最佳選擇,三種消化系統相比,考慮到確保樣品完全分解,但也減少消化液量,減少對環境的污染,同時也對樣品溶液的酸度通過儀器進行測量,保證測量流體酸度的是小于10%,不同的消化系統的測量結果如表2所示。從表2結果分析,我們選擇第三消化法消化方式。
消化溫度的選擇:與標準的ESS-1土壤樣品的消解條件相比,溫度進行了優化。測量結果顯示在表3。從表3分析可知,在120℃到180℃的消化溫度,砷的測量值都與保證值吻合良好(小于2%),考慮到儀器的電源、砷的消化效率,選取了140℃條件,樣品消解。
2.1.3 酸度的影響
熒光強度與酸度有一定的關系,這一數據對鹽酸進行了測試,及結果是酸度增加,熒光強度也增加。酸度從5% ~ 25%顯著增加時,熒光強度在效果上也是增強的,即增加酸度,熒光強度略有增加。但是,隨著酸度持續增高,熒光強度反而下降,其原因可能是由于高酸度的砷化氫和氫濃度過度稀釋,試劑用量大的結果,反應介質選擇的最終酸度為10%。
2.2 米糠砷含量與土壤砷含量的關系
2.2.1實驗水稻品種糙米砷含量的比較
建三江、佳木斯、密山三個測試點的三種沖積土壤類型,其土壤的pH值分別為6~7,酸性,中性,經過依次對土壤中含砷量進行測定,其砷含量為:建三江點10.23mg/kg、佳木斯點為5.36mg/kg、密山點只有3.24mg/kg,含量最低,這一結果表明三個測試點之間土壤中砷的含量存在很大的差異,但均低于國家規定的土壤中砷含量平均值(10.25mg/kg)。從供試的21個水稻品種糙米的平均砷含量檢測結果表明,在土壤中生長的水稻,土類型相同的樣品,砷含量變化的趨勢同土壤砷含量變化趨勢存在一定的相關性。
2.2.2 土壤砷含量與稻米砷含量的關系
主要累積在土壤耕層中的砷和稻米中的砷含量之間存在相關的關系,土壤中砷的積累達到一定水平時,可引起植物中砷的積累。因此,在正常情況下稻米中砷的含量較高時,一般情況下環境砷含量都比較高,土壤顆粒也表現出高水平的砷含量。土壤砷含量變化范圍較大,從最低的1.781mg/kg到最高的19.400mg/kg。我們推測,稻米中砷含量的高低,除了與土壤中總砷含量高低有直接關系,也可能與影響土壤砷含量相關的因素直接有關,如土壤有機質含量的有效性,土壤溶液的pH值,土壤中的游離鐵含量,土壤的陽離子交換量,土壤Eh值等;也可能與有效影響土壤砷運輸能力相關的因素有關,如水稻根表鐵膜的存在或不存在,在水稻體內的氧運輸能力等。
2.2.3 稻米砷含量對米糠蛋白中砷含量的影響
采用相同米糠蛋白提取工藝條件下,對3個試驗點所得稻米進行制備米糠蛋白。稻米中砷含量對米糠蛋白中砷含量高低有著直接影響,兩者之間成正比。
3、 結論
土壤中的砷含量在一定程度是決定米糠蛋白中砷含量的主要因素,但同時,影響土壤砷含量的相關因素和有效影響土壤砷運輸能力的相關因素,對米糠蛋白中砷含量的影響也客觀存在。
減少種植水稻的土壤中砷的含量,是控制米糠砷含量最直接、最有效的方式。通過對不同測試點,用原子熒光光譜法進行砷含量測定,結果表明:在實驗中,土壤中的砷含量由低到高點,不同水稻樣品加工出來的米糠蛋白中砷含量平均值也呈現出從低到高的趨勢。
參考文獻:
[1]金世合,陳正行.米糠蛋白提取和功能性質研究[J]. 糧食與油脂, 2003\\(6\\): 21-22.
[2] SLAUDER S R M. The properties of rice bran as foodstuff[J]. CerealFoods World, 1990, 35\\(7\\): 632-636.
[3]李喜紅,代紅麗,,魏安池.酶法從脫脂米糠中提取蛋白質[J].糧油加工與食品機械,2005\\(6\\): 62-64.
[4]云洪霄,張磊.大米中無機砷的測定方法[J].衛生研究,2010, 3:316-320.
[5]張瑰,胡小玲,吳博文.雙道原子熒光法測定食品和化妝品及飲用水中砷和汞[J].中國熱帶醫學, 2005,5\\(2\\):314-316.
[6]趙東海,張建平,王云.米糠蛋白提取工藝和功能性質評價.食品工業, 2005, \\(5\\): 9-11.