ICP-MS/MS 进行苹果汁中砷的形态分析

食品中潜在有毒元素和化合物的存在日益受到公众的密切关注，因此，食品生产 者及管理部门就要求有快速、可靠的筛选方法来准确定量食品和饮料中这些污染 物的含量。对于砷 (As) 而言，它在食品中的富集浓度可能会通过以往含砷农药 如砷suan氢铅（砷suan铅）或砷suan钙的使用而上升。这些化合物作为收获前农药在 20 世纪广泛用于控制水果类作物（主要是苹果）上的害虫，如苹果蠹蛾、苹果 蛆和果蝇。虽然在 1970 年禁止了这些农药的广泛使用，但是砷suan铅和砷suan钙非 常稳定并可长期存留于土壤之中，因此在其应用被禁止很长时间以后仍可以影响 在污染土壤中生长的作物。

食品安全中的砷形态分析非常重要，因为元素的毒性程度 强烈依赖于其存在的化学形态或种类。无机砷 如亚砷suan盐 (As(III)) 和砷suan盐 (As(V)) 具有高毒性和致癌 性，而有机砷如单甲基胂酸 (MMA) 和二甲基胂酸 (DMA) 却毒性较低，砷甜菜碱 (AB) 更被认为是无毒的。因此对许 多类样品包括饮用水、食品和饮料、药品和石油化学制品 中的无机砷含量水平已经开展日常监测。 针对多种类型的样品，如饮用水和尿液 [1]，已建立了通过 HPLC 分离各种含砷化合物然后使用 ICP-MS 进行检测的完 善分析方法。

本研究开发了一种新的样品制备方法，包括样品过滤和采用 去离子水稀释，用于苹果汁中低浓度水平砷形态的快速、 日常检测。使用文献 1 建立并经确证的方法来分离和定量 分析六种商品苹果汁中的上述五种砷形态，以确定这种日常 消费的果汁中是否含有潜在有害浓度水平的砷形态。 美国环境保护署 (USEPA) 已建立了饮用水中总砷的最高污 染物水平 (MCL) 为 10 µg/L。但我们必须考虑到食品 中的砷是总膳食摄入量的一部分，USEPA 和欧洲食品安全 局推荐的是每天 0.8 - 8 µg/kg 体重。正常饮食中砷的 其他膳食来源包括海产品、稻米等。

实验部分 样品制备 六种不同的苹果汁样品（苹果汁 #1 - #6）购自日本某超 市。苹果汁样品采用两种一次性过滤器过滤（美国密理博 公司的 Millex-LH，然后是日本 TOSHO 公司的 TOYOPAK ODS M）。采用 Millex-LH 过滤器去除苹果汁中的固形物，然后采用 TOYOPAK ODS M 过滤器去除非极性化合物，防 止 HPLC 色谱柱过载。按照制造商的说明对两种过滤器进 行清洗和活化。过滤后，苹果汁样品用超纯水稀释一倍。 应避免剧烈的样品消解和高稀释倍数，以减少 砷形态的相互转化，并且保证获得原样品低的检测限。

为了评价方法对低浓度砷形态的准确检测能力，我们评估 了样品制备过程中砷形态污染的可能性。按如下方式进行 空白样品制备，用于识别源于不同样品制备步骤的任何可 能污染：前言：食品中潜在有毒元素和化合物的存在日益受到公众的密切关注，因此，食品生产 者及管理部门就要求有快速、可靠的筛选方法来准确定量食品和饮料中这些污染 物的含量。对于砷 (As) 而言，它在食品中的富集浓度可能会通过以往含砷农药 如砷suan氢铅（砷suan铅）或砷suan钙的使用而上升。这些化合物作为收获前农药在 20 世纪广泛用于控制水果类作物（主要是苹果）上的害虫，如苹果蠹蛾、苹果 蛆和果蝇。虽然在 1970 年禁止了这些农药的广泛使用，但是砷suan铅和砷suan钙非 常稳定并可长期存留于土壤之中，因此在其应用被禁止很长时间以后仍可以影响 在污染土壤中生长的作物。

为了评价方法对低浓度砷形态的准确检测能力，我们评估 了样品制备过程中砷形态污染的可能性。按如下方式进行 空白样品制备，用于识别源于不同样品制备步骤的任何可 能污染： 

1. 去离子水空白 

2. Millex 膜过滤器空白 

3. TOYOPAK ODS 过滤器空白 

4. 方法空白（像样品一样过滤两次的去离子水）

所有四个制备空白样品采用文献 1 建立的 HPLC 方法及其 使用的色谱柱和流动相进行检测，色谱图见图 1。四个制 备空白与一个混合砷形态标准品（每种形态 50 ng/L (ppt)） 的叠加色谱图确认，制备空白中未检出砷。

应注意，第一个洗脱出的峰是砷甜菜碱 (AB)，它未保留在 柱子上，因此在柱空体积中被洗脱出来，它还可能与其他 不被柱子保留的中性或阳离子组分共洗脱出来。虽然可利 用所述的 LC-ICP-MS 方法来测量 AB，但如果样品中存在 其他共洗脱物质，结果可能会出现偏差；但对于食品安全 应用来讲，这并不是个问题，因为 AB 即使浓度非常高， 也是没有毒性的。

为了保证食品安全，必须分离并准确定量低浓度的关键形 态 — As(III) 和 As(V)，它们的总量可称为“总无机砷”。 仪器 联用一台包括二元泵、自动进样器和真空脱气机的 Agilent 1290 Infinity LC 系统及一台 Agilent 8800 电感耦合等离子体 串联质谱仪（ICP-MS/MS）。分离采用一根阴离子交换保 护柱（安捷伦部件号 G3154-65002，4.6 mm 内径 x 10 mm 聚甲基丙烯酸酯）及一根砷形态分析柱（安捷伦部件号 G3288-80000，4.6 mm 内径 x 250 mm 聚甲基丙烯酸酯）。 整个实验过程中色谱柱在室温下运行。HPLC 和 ICP-MS 操 作参数见表 1。

砷形态的日常分离分析不需要使用 ICP-MS/MS分离干扰 物，因为对砷 (m/z 75) 有潜在多原子重叠的干扰在色谱中 即已实现分离。如文献 1 所述，无机氯化物在 As(III) 和 MMA 峰之间流出，因此，由氯化物形成的 ArCl + 多原子 离子不会影响任何目标砷化合物的测定。 然而，食品和饮料中的砷形态分析已经延伸到对极低浓度 （低 ng/L 或 ppt 水平）有毒无机化合物的更高灵敏度检测

并且与常规四极杆 ICP-MS 相比，Agilent 8800 ICP-MS/MS 的背景干扰非常低，因此它可能更具分析优势。假如方法 要求可以接受稍高的检测限，上述样品制备和 HPLC 方法 无需任何修改即可全部转移到安捷伦 7700 系列 ICP-MS （灵敏度比 8800 约低 2 倍）上，但其检测限仍在十几 ng/L (ppt) 的范围。

结果与讨论 每种砷形态的检测限通过三倍色谱峰 - 峰信噪比 (S/N) 来计 算，或者有时用 S/N=3 时的分析物浓度来表示。所有五 种砷形态的检测限介于 10 ng/L - 22 ng/L 之间，见表 2。 图 2 显示了用于计算 S/N 和 LOD 的 500 ng/L 各砷形态标 准品的色谱图，结果表明这五种砷形态具有高检测灵敏度 和良好的峰分离度。