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ICP-MS/MS 進行蘋果汁中砷的形態(tài)分析
閱讀：388 發(fā)布時間：2024-8-26食品中潛在有毒元素和化合物的存在日益受到公眾的密切關(guān)注，因此，食品生產(chǎn) 者及管理部門就要求有快速、可靠的篩選方法來準確定量食品和飲料中這些污染 物的含量。對于砷 (As) 而言，它在食品中的富集濃度可能會通過以往含砷農(nóng)藥 如砷suan氫鉛（砷suan鉛）或砷suan鈣的使用而上升。這些化合物作為收獲前農(nóng)藥在 20 世紀廣泛用于控制水果類作物（主要是蘋果）上的害蟲，如蘋果蠹蛾、蘋果 蛆和果蠅。雖然在 1970 年禁止了這些農(nóng)藥的廣泛使用，但是砷suan鉛和砷suan鈣非 常穩(wěn)定并可長期存留于土壤之中，因此在其應用被禁止很長時間以后仍可以影響 在污染土壤中生長的作物。
食品安全中的砷形態(tài)分析非常重要，因為元素的毒性程度 強烈依賴于其存在的化學形態(tài)或種類。無機砷 如亞砷suan鹽 (As(III)) 和砷suan鹽 (As(V)) 具有高毒性和致癌 性，而有機砷如單甲基胂酸 (MMA) 和二甲基胂酸 (DMA) 卻毒性較低，砷甜菜堿 (AB) 更被認為是無毒的。因此對許 多類樣品包括飲用水、食品和飲料、藥品和石油化學制品 中的無機砷含量水平已經(jīng)開展日常監(jiān)測。 針對多種類型的樣品，如飲用水和尿液 [1]，已建立了通過 HPLC 分離各種含砷化合物然后使用 ICP-MS 進行檢測的完 善分析方法。
本研究開發(fā)了一種新的樣品制備方法，包括樣品過濾和采用 去離子水稀釋，用于蘋果汁中低濃度水平砷形態(tài)的快速、 日常檢測。使用文獻 1 建立并經(jīng)確證的方法來分離和定量 分析六種商品蘋果汁中的上述五種砷形態(tài)，以確定這種日常 消費的果汁中是否含有潛在有害濃度水平的砷形態(tài)。 美國環(huán)境保護署 (USEPA) 已建立了飲用水中總砷的最高污 染物水平 (MCL) 為 10 µg/L。但我們必須考慮到食品 中的砷是總膳食攝入量的一部分，USEPA 和歐洲食品安全 局推薦的是每天 0.8 - 8 µg/kg 體重。正常飲食中砷的 其他膳食來源包括海產(chǎn)品、稻米等。
實驗部分 樣品制備 六種不同的蘋果汁樣品（蘋果汁 #1 - #6）購自日本某超 市。蘋果汁樣品采用兩種一次性過濾器過濾（美國密理博 公司的 Millex-LH，然后是日本 TOSHO 公司的 TOYOPAK ODS M）。采用 Millex-LH 過濾器去除蘋果汁中的固形物，然后采用 TOYOPAK ODS M 過濾器去除非極性化合物，防 止 HPLC 色譜柱過載。按照制造商的說明對兩種過濾器進 行清洗和活化。過濾后，蘋果汁樣品用超純水稀釋一倍。 應避免劇烈的樣品消解和高稀釋倍數(shù)，以減少 砷形態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，并且保證獲得原樣品低的檢測限。
為了評價方法對低濃度砷形態(tài)的準確檢測能力，我們評估 了樣品制備過程中砷形態(tài)污染的可能性。按如下方式進行 空白樣品制備，用于識別源于不同樣品制備步驟的任何可 能污染：前言：食品中潛在有毒元素和化合物的存在日益受到公眾的密切關(guān)注，因此，食品生產(chǎn) 者及管理部門就要求有快速、可靠的篩選方法來準確定量食品和飲料中這些污染 物的含量。對于砷 (As) 而言，它在食品中的富集濃度可能會通過以往含砷農(nóng)藥 如砷suan氫鉛（砷suan鉛）或砷suan鈣的使用而上升。這些化合物作為收獲前農(nóng)藥在 20 世紀廣泛用于控制水果類作物（主要是蘋果）上的害蟲，如蘋果蠹蛾、蘋果 蛆和果蠅。雖然在 1970 年禁止了這些農(nóng)藥的廣泛使用，但是砷suan鉛和砷suan鈣非 常穩(wěn)定并可長期存留于土壤之中，因此在其應用被禁止很長時間以后仍可以影響 在污染土壤中生長的作物。
為了評價方法對低濃度砷形態(tài)的準確檢測能力，我們評估 了樣品制備過程中砷形態(tài)污染的可能性。按如下方式進行 空白樣品制備，用于識別源于不同樣品制備步驟的任何可 能污染：
1. 去離子水空白
2. Millex 膜過濾器空白
3. TOYOPAK ODS 過濾器空白
4. 方法空白（像樣品一樣過濾兩次的去離子水）
所有四個制備空白樣品采用文獻 1 建立的 HPLC 方法及其 使用的色譜柱和流動相進行檢測，色譜圖見圖 1。四個制 備空白與一個混合砷形態(tài)標準品（每種形態(tài) 50 ng/L (ppt)） 的疊加色譜圖確認，制備空白中未檢出砷。
應注意，第一個洗脫出的峰是砷甜菜堿 (AB)，它未保留在 柱子上，因此在柱空體積中被洗脫出來，它還可能與其他 不被柱子保留的中性或陽離子組分共洗脫出來。雖然可利 用所述的 LC-ICP-MS 方法來測量 AB，但如果樣品中存在 其他共洗脫物質(zhì)，結(jié)果可能會出現(xiàn)偏差；但對于食品安全 應用來講，這并不是個問題，因為 AB 即使?jié)舛确浅８?/span>， 也是沒有毒性的。
為了保證食品安全，必須分離并準確定量低濃度的關(guān)鍵形 態(tài) — As(III) 和 As(V)，它們的總量可稱為“總無機砷"。 儀器 聯(lián)用一臺包括二元泵、自動進樣器和真空脫氣機的 Agilent 1290 Infinity LC 系統(tǒng)及一臺 Agilent 8800 電感耦合等離子體 串聯(lián)質(zhì)譜儀（ICP-MS/MS）。分離采用一根陰離子交換保 護柱（安捷倫部件號 G3154-65002，4.6 mm 內(nèi)徑 x 10 mm 聚甲基丙烯酸酯）及一根砷形態(tài)分析柱（安捷倫部件號 G3288-80000，4.6 mm 內(nèi)徑 x 250 mm 聚甲基丙烯酸酯）。 整個實驗過程中色譜柱在室溫下運行。HPLC 和 ICP-MS 操 作參數(shù)見表 1。
砷形態(tài)的日常分離分析不需要使用 ICP-MS/MS分離干擾 物，因為對砷 (m/z 75) 有潛在多原子重疊的干擾在色譜中 即已實現(xiàn)分離。如文獻 1 所述，無機氯化物在 As(III) 和 MMA 峰之間流出，因此，由氯化物形成的 ArCl + 多原子 離子不會影響任何目標砷化合物的測定。 然而，食品和飲料中的砷形態(tài)分析已經(jīng)延伸到對極低濃度 （低 ng/L 或 ppt 水平）有毒無機化合物的更高靈敏度檢測
并且與常規(guī)四極桿 ICP-MS 相比，Agilent 8800 ICP-MS/MS 的背景干擾非常低，因此它可能更具分析優(yōu)勢。假如方法 要求可以接受稍高的檢測限，上述樣品制備和 HPLC 方法 無需任何修改即可全部轉(zhuǎn)移到安捷倫 7700 系列 ICP-MS （靈敏度比 8800 約低 2 倍）上，但其檢測限仍在十幾 ng/L (ppt) 的范圍。
結(jié)果與討論 每種砷形態(tài)的檢測限通過三倍色譜峰 - 峰信噪比 (S/N) 來計 算，或者有時用 S/N=3 時的分析物濃度來表示。所有五 種砷形態(tài)的檢測限介于 10 ng/L - 22 ng/L 之間，見表 2。 圖 2 顯示了用于計算 S/N 和 LOD 的 500 ng/L 各砷形態(tài)標 準品的色譜圖，結(jié)果表明這五種砷形態(tài)具有高檢測靈敏度 和良好的峰分離度。