蘋果汁中砷的形態分析

【HPLC/ICP-MS法分析蘋果中的砷】

本文使用高效液相色譜和等離子電感耦合等離子體質譜儀對蘋果汁中的砷的形態檢進行分析，此法簡單、重現性好、快速，是目前滿足分析各種砷形態要求的最簡單方法。

由于砷能夠以多種形態存在(有些有毒，而有些無毒)，因此分辨出果汁中存在的各種的砷形態非常重要。先使用HPLC分離不同價態的砷，然后通過ICP-MS檢測的方法是目前滿足這一要求的最簡單方法。而對于果汁中砷形態分析最大的挑戰在于果汁的高含糖量對HPLC和ICP-MS都會產生影響。本文用多種蘋果汁樣品，針對HPLC/ICP-MS方法來分離和測定各形態砷的能力進行了驗證。

實驗部分

樣品及樣品前處理

蘋果汁樣品購于當地雜貨店。樣品前處理主要是在分析前將樣品用流動相進行2倍稀釋(不含甲醇)，并將pH值調到7.0。所有定量分析都通過外標曲線法實現，并且所有的標準系列溶液都與樣品按照同樣的方法準備。

儀器條件

表1中列出了本實驗分析所使用的ICP-MS儀器條件。HPLC的儀器條件按照前期實驗得到的條件設置。1由于沒有發現蘋果汁中有砷的干擾物質存在，因此在本研究所有的分析過程中都采用標準模式(即通用池中沒有使用氣體)。

表1. ICP-MS儀器條件

結果和討論

通過對多個蘋果汁樣品的分析，發現樣品中有以下幾種砷形態存在：三價砷(As3)、五價砷(AS5)、一甲基砷(MMA)，和二甲基砷(DMA)。這些形態的砷是進一步研究的重點。

圖1為濃度為0.5 μg/L的砷混合標準溶液的色譜圖，由圖可見，本研究所用的方法能夠在4min內將我們感興趣的形態分離開。

圖1. 分離濃度為0.5 μg/L，含有As3、AS5、MMA和DMA的砷標準溶液色譜圖。

為了研究蘋果汁基體對分離效果的影響，將砷標準溶液的色譜圖與蘋果汁樣品的色譜圖進行比較。圖2列出了濃度為0.5 μg/L的砷混合標準溶液測得的色譜圖與蘋果汁樣品的色譜圖。由圖2 可見，果汁基體對As3和DMA的保留時間有輕微影響，但是對峰形不產生影響。這些保留時間的變化通過適當的保留時間搜索窗口可以很容易說明。

圖2. 濃度為0.5 μg/L的As混合標準溶液色譜圖(黑色)和蘋果汁樣品色譜圖(藍色)

圖3表明本研究使用的分離方法具有較好的穩定性。列出了在超過2.25h內將同一個蘋果汁樣品連續進樣30次得到的色譜圖和各個形態的濃度。

圖3. 同一個蘋果汁樣品連續進樣30次得到的色譜圖和每個形態的濃度。

圖4為本研究中使用的標準系列溶液的色譜圖。由于果汁樣品中砷含量較低，因此在本研究中標準系列的濃度范圍為0.1~1 μg/L，標準曲線線性系數大于0.999。

圖4. 濃度范圍為0.1~1.0μg/ L的標準系列溶液的色譜圖。

為了測試方法的穩定性，許多樣品都被多次測定。圖5為某一典型濃度連續進樣超過5次得到的色譜圖和定量結果圖。結果的一致性表明方法具有較好的短期重復性。而方法長期可重復性實驗的結果列于圖6。圖6中列出了超過8h實驗得到的穩定性散點圖(所有濃度都按照第一個樣品標準化)。在該項實驗中，對許多果汁樣品都進行了分析，并且每進樣6針就分析一次0.5 μg/L的標準溶液進行穩定性檢查。所有檢測結果與初始測定值的偏差都在10%范圍內，表明色譜和NexION ICP-MS都具有較好的可重復性。

圖5. 同一蘋果汁樣品連續進樣5次得到的色譜圖和濃度結果(單位為μg/L)。

圖6.每進樣6個蘋果汁樣品后測定一次0.5μg/ L標準溶液，連續分析8個小時得到的穩定性散點圖-所有濃度都按照初始結果進行歸一化處理。

表2列出了許多不同蘋果汁樣品的測試結果。本研究還通過將8個 樣品中各形態砷的結果進行加和得到的結果(說明砷形態與砷作為某一形態的組成成分之間濃度的不同)與ICP-MS直接測得(即只用ICP-MS分析，不適 用HPLC)的總砷結果進行比較驗證本研究方法的準確性，由表3可見，本研究所用方法具有較好的準確性。

表2. 不同蘋果汁樣品的測定結果(單位均為μg/L)

表3. 總砷直接測定結果與各形態砷測定結果加和比較(單位均為μg/L)

小結

本研究提出并證明了一個測定蘋果汁樣品中砷形態的簡單、重現性好、快速的方法。為了進一步驗證這個方法，使用了不同的儀器和不同批次的色譜柱在多日內進行了重復分析測試，相似的結果也驗證了該方法的可靠性。