精白米中砷形态检测方案(二手分析仪器)

返回目录 使用 HPLC-ICP-MS 快速测定精白米中的五种砷形态 应用简报食品安全 作者 Bing Yue中国北京国家食品安全风险评估中心 Juane Song、 Ke Xie、Zhao-jun Yun和 Jian-qiu Mi 安捷伦科技公司，中国北京 前言 众所周知，砷(As)是一种有毒元素，可存在于环境和食品中。因此，多个国家和地区对其进行了严格监管。然而，由于砷的生物毒性在很大程度上取决于其化学形态，因此砷形态分析比总砷分析更为重要。例如，如果已知一种海藻样品含有高浓度砷，但主要以 AsB 形式存在，那么食用该样品就没有潜在风险，因为AsB 是无毒的。在砷的五种主要形态 As(V)、MMA、As(III)、DMA 和 AsB 中，只有两种无机形态 (As(III) 和 As(V)) 是有毒的。这些无机砷还对人体有致癌作用，因此尤其需要对食品中的无机砷进行测定。以大米为主食的国家对大米中的砷特别关注。水稻可从土壤和水中吸收砷。与其他农作物相比，水稻的生长需要大量的水，因此更可能发生砷积聚。 本研究展示了使用配备 Agilent ZORBAX SB-Aq 色谱柱的 Agilent 1260 HPLC系统与 Agilent 7900 ICP-MS 联用对大米中有毒砷形态的快速测定方法。 仪器 将包含四元泵、自动进样器和真空脱气机的 Agilent 1260HPLC 系统与 Agilent 7900 CP-MS 联用。使用 PFA 管线将色谱柱出口端轻松连接至 ICP-MS 雾化器。在整个分析过程中， Agilent ZORBAX SB-Aq(部件号880975-914，4.6 mm 内径x 250 mm， 5 pm) 反相色谱柱保持在室温下运行。流动相为20mM 柠檬酸和5mM己烷磺酸钠，用氢氧化钠调节至 pH= 4.3。实验中对 5pL和 100pL两种进样量进行了评估。 HPLC 和 ICP-MS操作参数见表1。 配备八极杆反应池系统 (ORS) 碰撞/反应池 (CRC)的 Agilent7900 ICP-MS 能在多种干扰条件下对砷进行高灵敏度和高特异性分析。一些法规指导中规定必须使用盐酸提取食品样品以模拟胃内条件。而在本研究中，基于 ArCl 和 CaCl开成的多原子离子可能对砷的唯一同位素 (m/z 75) 造成质谱干扰。然而，在氦气模式下运行 7900 ICP-MS ORS 可有效去除这类基体中多原子对砷的干扰。 表 1. Agilent 1260 HPLC 和 7900 ICP-MS 的运行条件 ICP-MS参数 RF功率 1550 W 取样深度 8mm 载气 0.6 L/min 尾吹气 0.5 L/min 反应池气体 He， 4mL/min KED 3V 监测的同位素 75As、35CI 驻留时间 1.0 s/5As； 0.1s/35CI HPLC参数 流动相 等度洗脱， 20mM C.H，0，和5mM CHNaO，S， 用NaoH调节至pH=4.3 色谱柱 Agilent ZORBAX SB-Aq 流速 1.2 mL/min 温度 室温 进样量 5 pL 或 100 pL 运行时间 4 min 化学品与试剂 As(V)、MMA、As(III)、DMA和 AsB 的标准储备溶液购自 NIMC (中国北京国家计量科学研究院)。高纯柠檬酸(≥99.5%)、己烷磺酸钠(≥98%)和氢氧化钠(≥99.99%) 购自 Sigma Aldrich 化学品公司(英国)。使用超纯级 HNO，(英国Sigma Aldrich 公司)进行样品前处理。 样品前处理 精白米购自中国以下地区：江苏、福建、辽宁、重庆和江西。 将精白米样品碾碎并用30目滤网过筛，制成米粉。称取1.00g米粉置于聚丙烯离心管(50mL)中。加入 15 mL0.15 M HNO， 然后涡旋混合30秒。将盖紧盖的管在室温下放置过夜；然后置于90°℃烘箱中2.5小时，每30分钟振荡30秒。提取完成后，将样品置于4°℃冰箱中冷却。将冷却的米粉悬浊液以 8000 rpm 离心15分钟，然后用0.22 um 聚醚砜 (PES) 过滤器对上清液进行过滤。在4°℃下储存滤液并在24小时内完成分析，以最大限度减少砷的形态间转换。 结果与讨论 分离与定量 制备6种不同浓度的校准标准溶液(含5种砷形态)： 1 ppb、5 ppb、10 ppb、50 ppb、100 ppb 和 200 ppb， 并进行分析。10 ppb校准标准溶液(进样量5pL)的色谱图显示5种砷形态均在4分钟内得到良好分离(图1)。所得结果用于绘制砷形态校准曲线，如图2所示。 表 2. As(V)、MMA、As(III)、DMA 和 AsB 在5pL 和 100pL进样量下的检测限(ppb) 进样量(pL) As(V) MMA As(III) DMA AsB 5 0.106 0.121 0.187 0.267 0.667 100 0.010 0.012 0.025 0.028 0.042 图3显示50 ppt 砷形态标准品混合物的色谱图(进样量100pL)，展示了方方法的超痕量分析能力。 图1.10ppb砷(以砷元素浓度计)形态混合物标准品的色谱图(进样量5pL) 图 3.50 ppt 砷昆态混合物的色谱图(进样量100pL) 有证标准物质 (CRM) 分析 此方法用于分析 NIST 1568a 和 NIST 1568b2种米粉有证标准物质。尽管 NIST 1568a 中仅认证了总砷含量(290±30 ppb)， 但许多文献已对 CRM 进行了良好表征。按上述样品前处理方法提取2种CRM， 并分析5种砷形态。 图2.As(V)、MMA、As(III)、 DMA 和 AsB 的校准图显示出良好线性 表3和4汇总了2种 CRM中无机机形态、MMA、DMA和总砷含量的定量结果、认证值或文献中的报道值。本研究中，由无机砷、MMA、DMA 和 AsB 的总和计算得到总砷含量。如表中所示， NIST 1568b中无机砷(iAs) 和两种CRM 中总砷含量的定量结果与认证值一致，且均处于标准偏差内。每种砷形态的定量结果同样与文献中报道的值直致[1-4]。 检测限 每种砷形态的检测限(DL) 按照等同于标准品色谱图的色谱峰-峰基线噪音 (S/N)三倍的浓度进行计算。结果汇总于表2。如表中所示，当进样量为5pL时，5种砷形态的检测限介于 0.106 -0.667 ppb 之间， 当进样量为100pL时，则介于0.010-0.042 ppb 之间。 表 3. NIST 1568b 米粉中砷形态的定量分析结果° As(V) (pg/kg) MMA (pg/kg) As(III) DMA (ug/kg) iAs (pg/kg) 总砷 (pg/kg) (pg/kg) 本研究 62.0±5.1 10.6±1.3 36.8±5.8 179±7 98.8±3.6 288.4 认证值 11.6±3.5 180±12 92± 10 285±14 数值为10次进样的平均值±SD，无机砷： As(III)和As(V)的总和 表 4.本研究中测定的 NIST 1568a 米粉中砷形态的定量结果与文献值的比较。 NIST 1568a 中总砷含量的认证值为290±30 ppb As(V) (ug/kg) MMA (ug/kg) As(III) (pg/kg) DMA (ug/kg) iAs 总砷(pg/kg) (pg/kg) 参考文献[1] 44±2 12±0.8 52±1 173±2 100 281±2 参考文献[2] 50.3±2.9 14.9±3.9 63.4±3.5 144±4.5 113.7 272.8±9.9 参考文献[3] 53.7±3.3 14.8±1.8 54.7±1.4 165±8 108.4 288.2 参考文献[4] 13.6±2.5 168.0±2.2 104.3±4.4 286.1±3.8 本研究 64±5 14±2 57±4 140±4 121 275±4 数值为10次进样的平均值±SD，无机砷： As(III) 和As(V)的总和 加标样品回收率 本研究测定了5种砷形态的加标样品回收率。将 As(V)、MMA、As(III)、DMA和AsB的混合液分别以1 ppb、5ppb 和 10 ppb 的标度加标至三种大米样品萃取物中。平行制备三份溶液(加标样品1、2和3)。如表5所示，每份加标溶液中各个浓度下的所有砷形态均获得了良好的回收率，均介于85%-110%之间。 精密度 通过对大米样品重复进样10次测定方法的精密度。表6列出了所有砷形态的浓度结果，表明10次分析均具有出色的重现性。所有砷形态的 %RSD 均小于4%，无机砷的%RSD 小于2%。 表6.大米#4的重现性结果(n=10， 进样量5uL) 样品 As(V)(pg/kg) MMA(ug/kg) As(III) (pg/kg) DMA (pg/kg) AsB (pg/kg) iAs (ug/kg) 大米#4-1 56.10 未检出 107.32 22.29 未检出 163.42 大米#4-2 55.23 未检出 110.39 24.74 未检出 165.62 大米#4-3 56.97 未检出 107.30 23.10 未检出 164.27 大米#4-4 57.68 未检出 108.51 24.19 未检出 166.18 大米#4-5 57.16 未检出 108.46 23.64 未检出 165.62 大米#4-6 56.10 未检出 108.52 24.82 未检出 164.62 大米#4-7 56.43 未检出 108.89 23.96 未检出 165.32 大米#4-8 57.27 未检出 107.90 22.37 未检出 165.17 大米#4-9 56.18 未检出 109.56 22.70 未检出 165.73 大米#4-10 56.71 未检出 108.76 23.35 未检出 165.47 平均值 56.58 - 108.56 23.52 - 165.14 % RSD 1.3% - 0.9% 3.9% 0.5% 样品名称 加标浓度 As(V) MMA As(III) DMA AsB 浓度 (ppb) 回收率(%) 浓度(ppb) 回收率(%) 浓度 (ppb) 回收率(%) 浓度 (ppb) 回收率(%) 浓度 (ppb) 回收率(%) 大米#1 0.48 未检出 - 4.60 - 0.48 未检出 - 加标样品1 1.38 89.2% 1.02 101.5% 5.65 105.6% 1.54 106.1% 1.03 103.2% 加标样品2 1.43 94.5% 0.96 96.2% 5.51 90.8% 1.42 93.9% 1.07 106.5% 1 ppb 加标样品3 1.47 98.1% 0.95 94.3% 5.52 92.2% 1.45 97.4% 0.98 98.4% 大米#2 1.14 - 未检出 5.82 - 1.32 未检出 - 加标样品1 5.52 87.6% 4.96 99.2% 10.98 103.2% 6.23 98.3% 4.82 96.3% 加标样品2 5 ppb 5.65 90.1% 4.77 95.3% 10.88 101.3% 6.45 102.6% 4.97 99.4% 加标样品3 5.77 92.5% 4.34 86.7% 11.35 110.6% 6.62 106.1% 5.13 102.6% 大米#3 0.28 - 未检出 - 3.44 一 0.73 - 未检出 加标样品1 9.65 93.7% 9.68 96.8% 13.35 99.1% 9.72 89.9% 8.91 89.1% 加标样品2 10 ppb 9.89 96.1% 10.08 100.8% 12.97 95.3% 10.29 95.6% 9.54 95.4% 加标样品3 9.53 92.5% 10.62 106.2% 13.10 96.6% 10.65 99.2% 10.48 104.8% 20 种市售大米样品中的砷浓度测定结果列于表7中。如表中所示，20种大米样品中均含有 As(V)、As(III)和 DMA。大米样品中的无机砷和 DMA含量差异很大，可能反映了原水稻生长环境中的砷浓度。虽然各样品中的有毒无机砷浓度不同，但所有大米样品中的无机砷含量均低于食品法典委员会的建议上限 0.2 mg/kg。 表7.20种大米样品中5种砷形态的定量结果 (ug/kg) 样品名称 As(V) MMA As(III) DMA AsB iAs 大米#1 7.27 未检出 68.97 7.16 未检出 76.24 大米#2 17.15 未检出 87.23 19.77 未检出 104.38 大米#3 4.26 未检出 51.57 10.93 未检出 55.83 大米#4 56.10 未检出 107.32 22.29 未检出 163.42 大米#5 17.31 未检出 147.2 26.38 未检出 164.73 大米#6 12.52 未检出 75.82 8.79 未检出 88.35 大米#7 7.14 未检出 53.84 2.67 未检出 68.94 大米#8 14.4 未检出 106.14 27.27 未检出 120.54 大米#9 14.49 未检出 72.24 29.51 未检出 86.73 大米#10 13.73 未检出 101.68 39.41 未检出 115.41 大米#11 20.50 未检出 87.04 285.21 未检出 107.55 大米#12 22.78 未检出 70.94 160.77 未检出 93.72 大米#13 23.74 未检出 122.19 34.53 未检出 145.94 大米#14 13.85 未检出 59.79 361.82 未检出 73.64 大米#15 16.38 未检出 91.34 83.42 未检出 125.38 大米#16 18.48 未检出 110.58 32.25 未检出 129.06 大米#17 10.83 未检出 61.56 6.69 未检出 72.39 大米#18 16.96 未检出 105.14 209.49 未检出 122.1 大米#19 36.04 未检出 97.17 176.12 未检出 133.22 大米#20 16.35 未检出 74.55 587.49 未检出 90.9 结论 本研究采用Agilent 1260 Infinity LC 与 Agilent 7900 ICP-MS联用对精白米中的5种砷形态进行了分离。该方法分析速度快，可在四分钟内测定包括毒性相关无机形态 As(III)和As(V) 在内的5种砷形态，同时具有出色的灵敏度、准确度和精密度。采用在在气模式下运行的ORS 池可去除对砷的任何潜在干扰，例如 ArCl*。 在20种大米样品中均检测出了不同浓度的无机砷和 DMA。然而，所有样品均未超过食品法典委员会的建议限值0.2 mg/kg。 本文中列出的经验证方法适用于快速测定大米和其他食品样品中的痕量As(V)、MMA、As(III)、DMA 和AsB。 ( 参考文献 ) ( 1. Narukawa T.， I n agaki K.， Kuroiwa T.， Chiba K， The extraction a nd speciation of arsenic in r i ce flour by HPLC-ICP-MS'[J]， Talanta 77， 2008， 427-432 ) ( 2. Huang J H， I lgen G， 'Blank value， adsorption， preconcentration， and p r eservation for arsenic speciation of the environmental water samples'[J].Analytica Chimica Acta， 2004，512：1-10. ) 3. Caruso J.A， B'Hymer C， Heitkemper D.T.， 'Anevaluation of extraction techniques for arsenic speciesfrom freeze-dried apple sample’ [J]. Analyst， 2001， 126：136-140. 4. Toni Llorente-Mirandes et al.，'A fully validatedmethod for the determination of arsenic species in riceand infant cereal products'， Pure Appl. Chem.， 2012， vol.84， No.2，225-238 Agilent Technologies 使用配备 Agilent ZORBAX SB-Aq 色谱柱的 Agilent 1260 HPLC系统与 Agilent 7900 ICP-MS 联用对大米中有毒砷形态的快速测定方法。将包含四元泵、自动进样器和真空脱气机的 Agilent 1260HPLC 系统与 Agilent 7900 CP-MS 联用。使用 PFA 管线将色谱柱出口端轻松连接至 ICP-MS 雾化器。在整个分析过程中，Agilent ZORBAX SB-Aq（部件号 880975-914，4.6 mm 内径 x 250 mm，5 μm）反相色谱柱保持在室温下运行。流动相为 20 mM 柠檬酸和 5 mM 己烷磺酸钠，用氢氧化钠调节至 pH = 4.3。实验中对 5 μL 和 100 μL 两种进样量进行了评估。方法分析速度快，可在四分钟内测定包括毒性相关无机形态 As(III) 和As(V) 在内的 5 种砷形态，同时具有出色的灵敏度、准确度和精密度。采用在氦气模式下运行的 ORS4 池可去除对砷的任何潜在干扰，例如 ArCl+。