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ICP-MS/MS 進行蘋果汁中砷的形態分析
閱讀：423 發布時間：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注，因此，食品生產 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 年禁止了這些農藥的廣泛使用，但是砷suan鉛和砷suan鈣非 常穩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開展日常監測。 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的快速、 日常檢測。使用文獻 1 建立并經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，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。 美國環境保護署 (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，以減少 砷形態的相互轉化，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的準確檢測能力，我們評估 了樣品制備過程中砷形態污染的可能性。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注，因此，食品生產 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 年禁止了這些農藥的廣泛使用，但是砷suan鉛和砷suan鈣非 常穩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的準確檢測能力，我們評估 了樣品制備過程中砷形態污染的可能性。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標準品（每種形態 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，結果可能會出現偏差；但對于食品安全 應用來講，這并不是個問題，因為 AB 即使濃度非常高， 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鍵形 態 — As(III) 和 As(V)，它們的總量可稱為“總無機砷"。 儀器 聯用一臺包括二元泵、自動進樣器和真空脫氣機的 Agilent 1290 Infinity LC 系統及一臺 Agilent 8800 電感耦合等離子體 串聯質譜儀（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 內徑 x 10 mm 聚甲基丙烯酸酯）及一根砷形態分析柱（安捷倫部件號 G3288-80000，4.6 mm 內徑 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 作參數見表 1。
砷形態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分析已經延伸到對極低濃度 （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。
結果與討論 每種砷形態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 各砷形態標 準品的色譜圖，結果表明這五種砷形態具有高檢測靈敏度 和良好的峰分離度。