苹果汁中砷形态检测方案(等离子体质谱)

应 用 文 章 HPLC/ICP-MS 作者： Helmut Ernstberger Ken Neubauer PerkinElmer， Inc. Shelton， CT 前言 准确、快速测定苹果汁中的砷形态 在过去的几年中，由于大众媒体的宣传大家对苹果汁中砷(As)的存在的关注大幅增加。砷可以由苹果树通过自然环境吸入或人为使用农药和/或加工过程中污染进入苹果汁。不管如何，砷进入果汁 并在其中存在是一个问题，尤其是因为苹果汁通常是孩子们饮用的。 在2013年，在美国EPA规定饮用水中砷含量限值为10pg/L以后，美国FDA提出苹果汁中无机砷含量限值为10pg/L。如果样品测试结果超出此限值，应对样品进行砷的形态分析，以确定砷以何种形态存在。很可能在将来，苹果汁中砷的限值会由于儿童的敏感性而降低。 砷可以分为两类：无机砷和有机砷。无机砷是有毒的，典型的发现于苹果汁中的有机砷的毒性则相当低。因此，比较只检测苹果汁中总砷含量来说，区别和测量苹果汁中各种形态的砷更为重要。 本研究在我们前期对苹果汁中砷的形态分析的研究'的基础上，结合了几种改进的方法和更深研究的分析。 实验部分 样品前处理 7个苹果汁样品购买于当地杂货店。样品分析前经过0.45um滤膜过滤，样品不经过稀释直接分析。 所有的定量测定都是在0.1-15pg/L的外标曲线的范围内进行，这个范围既能准确测定低浓度，也能包含限值(10ug/L) 。以下试剂用于制备校准溶液： As3 1000ppm (2%HCl， SpexCertiPrep)、As5 1000ppm (2%HNO3， PerkinElmer)、二甲基砷98% (Sigma)、甲基砷99.0% (Chem Service) 。所有的校准溶液都是用流动相中的水相部分稀释。 仪器条件和参数 所有的测试都是使用PerkinElmer AltusTM HPLC与NexlON@350D ICP-MS联用进行。详细的HPLC和ICP-MS的条件请见表1和表2，这是由我们之前的工作1确定的。由于没有苹果汁中的氯不会造成对砷的干扰，尽管可以使用反应模式，但本实验还是采用标准模式。所有的数据采集使用Waters@Empower3软件。下列试剂用于流动相制备：1-辛烷磺酸钠(98%， Sigma-Aldrich)、丙二酸 (99%， malonic acid)、甲醇(Optima grade， Fisher Scientific) 。 结果与讨论 通过我们以前的实验得知，所有的苹果汁样品中都测出含有两种无机砷(As3和As5)和一种有机砷(二甲基砷， DMA)， 表格1. Altus IHPLC 仪器条件 Parameter Condition Column C18，4.6x250 mm， 5 pm Mobile Phase Octanesulfonic Acid (2 mM)+ Malonic Acid (2 mM)+Methanol (1%) pH 4.0 (adjusted with 10% NHOH) Flow Rate 1.5 mL/min Separation Scheme Isocratic Column Temperature 50°℃ Injection Volume 20 uL LC Vials Plastic， 1.5 mL 只有一些样品测出还有第二种有机砷(一甲基砷，MMA)。考虑到两种无机砷在苹果汁中的存在，实验中的所有样品的pH值会被测定。pH值的范围3.4-3.6，在这个pH值范围内认为As3和As5是稳定的。当前苹果汁样品和在冰箱中储存了9天的样品的测量结果确认了形态的稳定性：所有形态的准确测量结果的有效水准百分比差异在7%之内， As形态的稳定性确定于苹果汁的pH值、用流动相配制的有和苹果汁同样pH值的1pg/L混合校准溶液，每天分析一次，超过八天。经过观察，形态的相对丰度没有变化，确认了As所有形态在微酸条件下的稳定性，这表明了校准表扬可以用流动相配制而不必考虑形态相对丰度的变化。 要检验在色谱中未稀释的苹果汁的基体效应，苹果汁样品、加标的苹果汁样品，流动相配制的校准溶液的色谱图比较见图1，色谱图表明苹果汁基体在这个色谱分析方法中除了对As3的保留时间有轻微的移动以外，几乎没有影响。这验证了分离方法的稳定性，确认了苹果汁样品可以不通过稀释直接分析，从而简化了样品制备过程。 在这个已经确定的色谱分析方法下，分析校准样品，并分析7个苹果汁样品。所有形态校准曲线相关系数r2>0.999。图2显示了重叠的空白和5个低浓度校准样品的色谱图。 图1.浓度为2 Hg/L 标准混合溶液的色谱图，未稀释的苹果汁和含有浓度2 ug/L砷物质的未稀释的苹果汁 表格2.NexION 350D ICP-MS仪器条件 Parameter Condition Nebulizer Glass Concentric Spray Chamber Glass Cyclonic RF Power 1600 W Nebulizer Flow Optimized for<2%oxides Mode Standard Isotope 75As Dwell Time 500 ms Sampling Rate 2 points/second 根据我们以往的实验，我们认为能够检测到低的浓度，因此混合低浓度标样的目的是为了准确测量低浓度样品。为了准确定量限值(10ug/L)，高浓度校准曲线也进行了测定(5， 10， 15 pg/L)，只不过由于避免不能显示出低浓度标样，所以没有在图2中显示。 建立校准曲线以后，测试7个苹果汁样品，结果见表3.结果表明，所有样品的砷含量都大大低于了限值要求的10ug/L。有趣的是，我们注意到无机砷的含量总是比有机砷高，这与我们前期分析的不同的苹果汁商品结果是一致的1。 由于没有苹果汁中砷形态的有证标准物质，所以我们用加标回收实验对方法的准确度进行评价，每个样品都加入了2个不同浓度的标样：2pg/L(代表低浓度) 和10pg/L(限值)。表4指出了加标回收结果，所有的结果都在±10%以内，这证明了方法的准确度。 在确定准确度以后，短期稳定性和长期稳定性都进行了测定。短期稳定性是用连续注射相同样品来计算。图3显示了30分钟内连续注射一个苹果汁样品(样品5)7次的重复数据，包含了每个砷形态的浓度和相对标准偏差(RSDs)。和预期一样，低的RSDs表明了很好的短期稳定性，其中最低含量的形态(DMA) 的RSD最高。 表格3.苹果汁样品的测定结果(单位为Hg/L) Sample As5 As3 MMA DMA Sum 1 0.94 0.52

确定