MS/MS 模式下运行的 Agilent 8900 ICP-MS/MS 在日常食品分析中的优势

  前言

    食品安全问题越来越引起人们的关注和重视，这体现在有关食品中有毒元素和化合物控制的法规越来越严。许多有毒元素（如 As、Hg、Cd、Pb 等）需要日常监测，以确保食品安全。同时，对人体健康有益或必需的矿物质（如 Se、Na、Mg、K、Ca 等）也要测定。

    作为一种快速、高通量、多元素分析技术，ICP-MS 动态范围宽，灵敏度高，越来越多地应用于日常食品分析。由于食品基质差异大且复杂，最近安捷伦高基质进样 (HMI/UHMI) 技术在基质耐受性方面进行了改进，使其在食品应用中具有更多优势。UHMI采用气溶胶稀释降低载入等离子体中的样品基质，使日常分析的基质水平达到百分之几的总溶解固体(TDS)。这一水平远高于 ICP-MS 传统分析所适用的样品上限 0.2% (2000 ppm)。

    随着碰撞/反应池 (CRC) 技术的发展，四极杆 ICP-MS中多原子离子干扰的控制也得到了显著改善。CRC采用动能区分 (KED) 使氦气 (He) 碰撞模式中的多原子离子减少。在一组反应池条件下，基于安捷伦八极杆的 CRC (ORS4) 通常用于抑制各种基质中的多原子离子干扰 [1]。因此，常规四极杆 ICP-MS (ICPQMS)对各种样品基质中规定浓度的所有必需元素进行可靠而准确的定量分析现在成为了可能。

    然而，一些食品分析应用对特定元素需要更高的灵敏度，而另一些复杂的样品基质可能引起光谱干扰，仍然成为 ICP-QMS 分析的挑战。例如，某些带双电荷的稀土元素 (REE) 离子与主要分析物表现出相同的质量，从而阻碍了某些样品类型中低浓度砷(As) 和硒 (Se) 的准确测量 [2, 3]。

    ICP-MS/MS 提高干扰去除能力

    Agilent 8900 串联四极杆 ICP-MS (ICP-MS/MS) 具有独特的串联质谱构造，包括两个扫描四极杆质量分析器，分别在基于八极杆的 ORS4 碰撞反应池的两侧。因此，8900 ICP-MS/MS 能够利用反应池气体和离子/分子反应化学，并结合 MS/MS 模式，解决棘手的光谱干扰问题 [4]。MS/MS 反应化学提供的卓越干扰消除能力使上一代 Agilent 8800 ICP-MS/MS在工业和研究实验室得到了广泛认可，如半导体设备和高纯度化学品/材料制造、生命科学、地球科学、放射性核素以及其他领域 [5-8]。MS/MS 模式还有利于分析某些常规应用中存在的干扰问题的元素，如食品样品、土壤、废水和地下水的分析。由于 Agilent 8900 ICP-MS/MS 的基质耐受性和稳定性能够与安捷伦市场领先的单四极杆 ICP-MS 系统相媲美，因此 8900 ICP-MS/MS 适用于这些高基质样品的常规分析。

    解决 As 和 Se 分析相关的问题

众所周知，砷 (As) 是一种有毒元素，而硒 (Se) 是一种必需元素，Se 过量时也会致毒。因此，许多国家规定了食品、动物饲料、饮用水、地表水和土壤中 As 和 Se 的允许浓度。然而，As 和 Se 会受到多原子离子的光谱干扰，包括 ArCl+、CaCl+、ArAr+、S2O+、SO3+、GeH+ 和 BrH+。在氦 (He) 池模式下运行的 ICP-QMS 可减少这些干扰，从而准确而精密地测量 As 和 Se 的浓度水平，以满足典型的法规要求。

    然而，He 模式不适用于带双电荷的离子叠加。镧系元素或稀土元素 (REE) 能够形成带双电荷的离子(REE++)，这种离子可与 As 和 Se 叠加。在质量转移模式下，以 O2 作为反应池气体，这些带双电荷的离子可避免发生叠加。在此模式下，分析物以反应产物离子 75As16O+ 和 78Se16O+ 的形式得到测量，其质量数分别移至 m/z 91 和 94，从而不受初始 REE++ 叠

加的影响。该反应化学可用于 ICP-QMS 的 CRC 中，但是等离子体中的现有离子可能叠加到新形成的产物离子上。例如，91Zr+ 叠加到 75As16O+，94Mo+ 叠加到 78Se16O+。为确保获得可控且连续的反应化学，ICP-MS/MS 采用 MS/MS 模式。其中，第一个四极杆 (Q1) 作为质量过滤器，将其设定为适当的 As+ 或Se+ 母离子质量。Q1 排除所有其他质量，从而去除了存在的 Zr+ 和 Mo+ 离子，并阻止它们与新的分析物产物离子叠加。

    通常食品和其他天然样品中的 REE 含量低，但在富含 REE 的土壤中生长的农作物吸收这些元素的浓度可能会高。MS/MS 模式与 O2 反应池气体相结合，对高浓度 REE 的意外情况，避免了报告 As 和 Se 错误结果的潜在风险。

    在本研究中，Agilent 8900 ICP-MS/MS 作为一种常规工具用于分析食品样品消解液中的 30 种元素（包括 As 和 Se）。

    结论

    对于高基质样品（如食品消解液样品）中最宽范围的痕量和常量元素，Agilent 8900 标准配置 ICP-MS/MS与 UHMI 相结合提供了常规分析所需要的稳定性和基质耐受性。在 O2 反应池气体与 MS/MS 质量转移模式下，影响痕量水平砷和硒准确测定的带双电荷的 REE 干扰得以消除。大多数其他元素在 He 模式下进行测定，对于复杂多变的基质，这种在使用中充分验证过的方法广泛用于去除常见的基于基质的多原子干扰。尽管并非所有的食品、土壤和沉积物中均含有高浓度的 REE，但是 ICP-MS/MS 与 MS/MS 相结合提高了食品与环境样品中 As 和 Se 测量结果的准确度和可靠性，而这些样品通常含有复杂多变的高 TDS基质。利用预设方法和自动调谐大大简化了方法开发，确保获得可重现的性能，不受操作者经验丰富与否的影响。