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ICP-MS快速分析葡萄酒中的砷形態
閱讀：397 發布時間：2024-8-27砷 (As) 天然存在于環境中，但人類活動也會造成某些地區的砷含量增加。 人為砷來源包括采礦、冶煉和發電等工業過程，以及農業農藥和木材防腐 劑等[1]。一旦發生砷污染，其在環境中可存在數十年。例如，在 20 世紀 70 年代禁止了含砷農用化學品的廣泛使用，但在一些土壤中，砷suan鉛和砷suan 鈣的含量仍然很高。土壤和水中的砷可被農作物吸收。以葡萄酒為例，砷 含量也會受到釀酒過程的影響。 砷在食品和飲料中以多種形式存在，每種形式的毒性各不相同。砷的無機 形式 (iAs) 包括 As(III)和 As(V)，這些形式的毒性 最高，被歸類為 1 類致癌物質。相比之下，砷甜菜堿 (AB) 是新鮮海鮮中含 量最高的 As 形式，對人體基本上無毒。由于不同形態 As 毒性的極大差異以及 iAs 潛在的健康威脅，因此很有必要測定食品中各 種形態砷的含量，而不僅僅是總 As 濃度。美國食品藥 品監督管理局 (FDA) 對蘋果汁中的 iAs 規定了 10 µg/kg (ppb) 的行動限值[2] 含量的控制法規。加拿大（酒商質量聯盟 ，但美國目前尚未頒布葡萄酒中 As (VQA) 大略省）和歐洲（國際葡萄與葡萄酒組織 (OIV) ，安 ）分別 將葡萄酒中總砷的最高可接受限值規定為 100 µg/L 和 200 µg/L (ppb)[3, 4]。
食品砷污染是公眾關注的焦點。因此，非常需要快速可 靠的篩查方法來準確測定食品和飲料中的 iAs 含量，以 滿足現有和未來的法規要求。其中，最有用且可靠的一 種方法是，使用高效液相色譜 (HPLC) 對不同形態的砷 進行分離，然后采用電感耦合等離子體質譜 (ICP-MS) 進行定量分析[5]。 本文所述的方法基于先前由 Jackson 開發的 As 形態分 析方法，該方法將 HPLC 與串聯四極桿 ICP-MS (ICPMS/MS) 聯用[6]。本研究也采用 HPLC-ICP-MS/MS。然 而，與分別分析 iAs 形態不同，在分析之前先用過氧化 氫將 As(III) 氧化為 As(V)[7, 8]。本方法通過轉化 As(III) 并 以 As(V) 的形式分析所有無機形態，能夠在 2 分鐘內 將一甲基胂酸 (MMA) 和二甲基胂酸 (DMA) 與 iAs（呈 As(V) 形態）分離。本方法的分析時間比當前用于 As 形 態分析的 FDA 方法快 10 倍[9]
在本研究中，在 ICP-MS/MS 碰撞/反應池 (CRC) 中采用 氧氣作為反應氣體，以解決對 75As 的光譜干擾，同時保 持出色的靈敏度。結果證明，新方法具有出色的準確性 和重現性。由兩個參與實驗室分析同一種葡萄酒基質， 對本方法進行了進一步驗證
標準品 As (III) 和 As (V) 標準品購自 Spex Cer tiprep (Christiansburg, VA; Metuchen, NJ, USA)。MMA 和 DMA 標準品購自 Chem Service (West Chester, PA, USA)。AB 標準品同樣購自 Chem Service，將其用作 流動注射標記物（內標）進行柱后注射。對于 DMA、 MMA 和總 iAs（As (III) 和 As (V) 總和），制備濃度為 0.1、0.5、1.0、5.0、10 和 20 µg/L (ppb) 的校準標樣。
樣品 在驗證 (V) 研究中使用五種不同的加利福尼亞葡萄酒。 每種葡萄酒分別代表五種主要形式的葡萄酒之一：紅葡 萄酒、白葡萄酒、玫瑰紅葡萄酒、起泡酒和餐后甜酒。 在商品市場菜籃子 (MB) 亞葡萄酒進行了分析。表 研究中，對另外五種加利福尼 1 列出了所有樣品的葡萄酒 類型、栽培品種、種植產地、年份和酒精含量的詳細 信息。
樣品前處理 以 1:1 的比例將 H2O2 加入所有樣品中，將 As(III) 氧化 為 As(V)。用去離子水進一步稀釋每個樣品，使總稀釋 倍數為 5 或 6（兩個稀釋倍數之間的結果沒有差異）。 然后使每個樣品通過 0.45 µm 針頭過濾器，以除去所有 顆粒物。所有 As 形態按以下三種濃度加標至樣品 V-1、 V-4、V-5（均為一式兩份）：5、10、30 µg/kg。
儀器 將配備 Hamilton PRP-X100 5 µm 50 × 2.1 mm 色譜 柱的 Agilent 1260 HPLC 與 ICP-MS (ICP-MS/MS) 聯用。流動相為 Agilent 8800 40 mmol/L 串聯四極桿 碳 酸銨（(NH4)2CO3，痕量金屬級 99.999%，購自 Sigma Aldrich），其中含 3% v/v 甲醇（Optima LC/MS 購自 級， Fisher Chemical），并用氫氧化銨（Optima 級， Fisher Scientific）將 pH 調節至 9.0。ICP-MS/MS 配備標準樣品引入系統，該系統包括帶內徑 2.5 mm 中心管 的石英炬管、石英霧化室、玻璃同心霧化器和鎳接口 錐。按照 FDA EAM §4.10 器操作條件匯總于表 2 中。
快速方法的開發 在本研究中，方法開發的重點在于縮短每個樣品的分析 時間。在本方法的開發過程中，我們參照 Jackson 的 方法，使用較小的進樣量、短離子交換色譜柱、氧氣池 氣體和高流動相線速度[6]。 圖 1 示出了 0.5、1.0、5.0 和 20 µg/kg 代表性校準標 樣組的重疊色譜圖。所有 As 形態均在兩分鐘內得到清 晰分離。只需將 As(III) 氧化為 As(V) 并以 As(V) 的形 式分析所有 iAs，即可相對當前的 FDA 法規方法顯著縮 短分析時間[9]。