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使用HPLC-ICP-MS 對嬰兒米粉中的無機砷進行形態分析
閱讀：953 發布時間：2021-11-29前言：大米是攝入無機砷 (iAs) 的主要來源 [1]。砷自然存在于環境中，而人類活動 也會引入砷，比如二十世紀七十年代之前，人們通過使用含砷農藥引入了 砷。水稻能夠從環境中有效富集砷，因為種植水稻的水淹地區有利于水稻 對砷化合物的吸收 [2,3]。 無機砷是一種已知的致癌物，長期暴露于低水平的砷中會增加患膀胱癌、 肺癌和皮膚癌以及 2 型糖尿病和心血管疾病的風險 [4]。與精白米相比，糙 米中的砷含量更高 [1,5,6]。美國大米樣品中無機砷的濃度比世界其他地方的 更高，而美國銷售的嬰兒米粉的原料通常都是美國產大米 [2]。
本應用簡報介紹了使用 FDA 元素分析手冊 (EAM)：4.11 節高效液相色譜/電感耦合等離子體質譜 (HPLCICP-MS) 方法對嬰兒米粉中的砷進行形態分析。等度陰離 子交換 HPLC 用于砷形態分離，ICP-MS 則作為砷形態檢 測器，在 m/z 775 處對含砷的色譜峰進行監測。ICP-MS等離子體質譜儀采用了氦氣碰撞反應池模式以消除可能共洗脫的不同 形態的氯造成的干擾。所有砷形態的檢測限和定量限 （LOD 和 LOQ）均低于 15 µg/g，相對標準偏差 (%RSD) 均 低于 7%。該方法可以提供大米以及大米相關的嬰兒米 粉中的砷濃度信息，這對于了解砷對嬰兒的健康風險是 非常有必要的。
標準參比物質 (SRM) 在砷形態測定以及總砷測定時，使用 NIST（美國國家標 準技術研究院）標準參比物質 (SRM) 1568a 和 1568 米粉 作為質量控制物質（表 1）。NIST 1568 的總砷標準值為 410 ± 30 µg/kg，NIST 1568 的 As(III)、DMA 和 As(V) 分別 為 85 ± 17、285 ± 57 和 31 ± 6 µg/kg。 儀器 形態分析使用的儀器為 Agilent 1200 Infinity 液相色譜系 統，該系統由真空脫氣單元、二元泵、自動進樣器和 10 通閥（兩通已堵塞）組成。另外使用一臺外部泵 (LC20AD, Shimadzu) 用于內標添加。利用 1/16 × 0.0025 × 12 英 寸 Peek 管 (Upchurch Scientific) 將 HPLC 系統與 Agilent 7700x ICP-MS 連接起來，并配置 MicroMist 霧化器和 Scott 雙通道霧化室。儀器運行條件見表 2。 標準溶液 按照 FDA 方法 (EAM 4.11) 對儲備形態標樣進行梯度稀 釋，得到標準溶液（每天均需重新配制）。所有的砷儲 備標準溶液 (As(III)、DMA、MMA、As(V)) 均為水溶液， 濃度為 1000 µg/mL。使用 ICP-MS 對 DMA 和 MMA 標樣 的砷濃度進行驗證。使用 ICP-MS 砷標樣校準曲線測定 1 µg/g MMA 和 DMA 標樣的總砷濃度。這些濃度用于對 儲備標樣濃度進行重新計算，得到的新濃度值用于后續 計算。 將 200 µg/mL 的儲備溶液用流動相稀釋至合適的濃度， 得到工作標樣。所有的標準溶液均于 4 °C 下避光保存。 在實驗的當天上午配制新鮮的混合標準溶液。形態分析 方法中使用的內標為 2 ng/g As(V) 的流動相溶液，柱后 進內標以監測并校正信號漂移。總量測定方法中使用的 內標為含 18% 異丙醇的銠/鍺溶液（100 mg/L ICP-MS 內 標混合溶液）。
在流動相溶液中加入 0.2 ng/g As(III)、DMA、MMA 和 As(V)，用于測定 LOD 和 LOQ。在流動相中加入 5 ng/g As(III) 和砷甜菜堿 (AsB)，配制分辨率檢查標準，用以 監測 AsB 與 As(III) 的分離。當大約 50% As(III) 轉化成 As(V) 時，配制一個新的分辨率檢查標準。 樣品 嬰兒米粉購自美國伊利諾伊州、加州、德克薩斯州以及 北達科它州不同地點的多個零售商店。31 種嬰兒米粉 來自 7 家不同的生產商。表 3 列出了從嬰兒米粉容器上 得到的信息。
樣品前處理 對所有嬰兒米粉進行總砷和砷形態分析。直接對容器中 的嬰兒米粉進行分析，無需進一步干燥或均質化處理。 在總砷分析時，使用的是限熱消解法，消解后的樣品直 接進 ICP-MS 分析，無需 HPLC 分離。 總砷以及形態分析均使用限熱消解法 [3]。本實驗中所 有樣品前處理均采用稱重法。精確稱取 1 g 嬰兒米粉樣 品置于預先稱重的 50 mL 聚丙烯離心管（帶頂蓋）中。 向管中加入 10 g 0.28 M HNO3，然后旋轉 10-30 秒。然后 將蓋緊蓋的管置于預熱的限熱消解系統中，95 °C 保持 90 分鐘。
待樣品冷卻后，加入 6.7 g 去離子水。將米粉懸浮液以 3500 rpm 的速率離心 10 分鐘。上清液通過連接在 3 mL 一次性注射器上的 0.45 µm 尼龍注射式過濾器。將最開 始通過過濾器的大約 1 mL 濾液舍棄到廢液中，取 1 g 濾 液轉移至 15 mL 去皮重的離心管中。向離心管中加入 2 g pH 校正溶液（向流動相中加入氫氧化銨，pH 調至 9.95 ± 0.05）。 使用 pH 校正溶液將最終方法空白和樣品的 pH 調至 6-8.5。將得到的部分樣品溶液轉移至聚丙烯自動進樣器 進樣瓶，待 HPLC-ICP-MS 分析。
……
結論 本研究證明了 FDA 元素分析手冊 (EAM)：4.11 節的 HPLC-ICP-MS 方法可成功應用于嬰兒米粉中砷形態分 析。靈敏度（LOD 和 LOQ）和精密度 (%RSD) 足以檢測 低濃度的所有砷形態，包括比之前 FDA 關于嬰兒米粉 研究中發現的 iAs 更低的濃度。本研究為大米以及大米 相關的嬰兒米粉中的砷含量評估提供了大量非常必要的 新信息。