分子生物·生理生化·组织培养高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法在苹果无机砷形态分析中的应用研究

臧宏伟 张伟 王春晓

摘 要：采用高效液相色谱技术对苹果中的无机砷进行价态分离，采用电感耦合等离子体质对不同价态的砷进行定量测定。结果表明，两者串联使用可以很好地对苹果中不同形态的砷进行测定，是目前比较先进的一项检测技术。

关键词：高效液相色谱;电感耦合等离子体质谱;无机砷;苹果

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）05-0012-03

Abstract：Inorganic arsenic of apple were performed on liquid chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry （HPLC-ICP-MS）.Using the method developed in this study，we have successful determined the different species of arsenic in apple samples.The results showed that this method can fully meet the requirements of determination of inorganic arsenic in apple.

Key words：HPLC;ICP-MS;Inorganic arsenic;Apple

砷广泛分布于环境中，其在人体中的代谢受其化学形式和物理性状的影响，不同形态的砷化合物对人体作用差别很大，有些表现为剧烈性损害，而有些则对人体健康几乎没有影响[1-3]。砷的化合物包括：亚砷酸（Ⅲ）、砷酸（Ⅴ）、甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）、三甲基砷酸（TMAO）、砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC），其毒性大小从强到弱的排序为：As（Ⅲ）>As（Ⅴ）>MMA>DMA>TMAO>AsB和AsC[4，5]。可以看出，无机砷的毒性最大，甲基砷和二甲基砷的毒性远小于无机砷，而甜菜碱和砷胆碱等被认为是无毒的。要对砷进行形态分析，关键是将各种不同形态砷进行分离，再利用不同检测技术进行测定。

烟台红富土苹果久享盛名，是北方秋冬季节的当家果品。2012年有媒体报道，一种小作坊式生产，无任何标志的药袋被山东部分果農大量使用。用这种药袋包裹幼果直到成熟，药物能够直接与苹果接触，其主要成分被披露为福美胂和退菌特。此次“药袋”事件，将享誉海内外的烟台苹果推上了风口浪尖。因此，对苹果中无机砷形态进行分析，探明套袋技术对苹果内在品质的影响意义重大。苹果中砷、无机砷的含量水平一般比较低，多以有机砷的形态存在[6，7]。传统方法只测定样品的总砷含量，不能给出有效评价样品毒性大小的信息，因此需要进行有效分离、准确测定无机砷或各种形态砷化物的方法。

1 材料与方法

1.1 样品制备 为进一步评估套药袋苹果的潜在风险，抽取14个样品进行无机砷分析，样品选取套袋果和不套袋果各1个样品进行对比分析。取样参照《新鲜水果和蔬菜取样方法》（GB/T 8855-2008）规定执行。样品经匀浆后于-20℃冰箱中冷冻保存。

1.2 样品前处理 称取4g样品（准确至0.001g），加0.15mol/L硝酸溶液25mL，放置过夜，于90℃恒温箱中浸提2.5h，每30min振摇1min，提取完毕，取出冷却至室温，8000r/min离心15min，取上清液，经0.45μm有机滤膜过滤后进样测定。

1.3 主要试剂 无水乙酸钠：分析纯;硝酸钾：分析纯;磷酸二氢钠：分析纯;乙二胺四乙酸二钠：分析纯;硝酸：优级纯;无水乙醇;氨水。

1.4 仪器和设备 液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用仪（LC-ICP-MS）：型号为LC-20A，iCAP Qc。

1.5 仪器参考条件

1.5.1 液相色谱参考条件 色谱柱：阴离子交换色谱分析柱（4×250mm）;流动相：含10mmol/L无水乙酸钠、3mmol/L硝酸钾、10mmol/L磷酸二氢钠、0.2mmol/L乙二胺四乙酸二钠的缓冲液，20%氨水调节pH为10，加入1%的无水乙醇;洗脱方式：等度洗脱;进样体积：50μL。

1.5.2 电感耦合等离子体质谱仪条件 载气为高纯氩气，流速为0.85L/min，补偿气0.15L/min，泵速0.3rps，检测质量数m/z=75（As），m/z=35（Cl）。

2 结果与分析

由表1、2数据看出，苹果中As（Ⅲ）含量低于As（V）含量，分别为0.0055mg/kg、0.018mg/kg，相差1个数量级水平。有5个样点套袋苹果总无机砷含量低于不套袋苹果，2个样点套袋苹果总无机砷含量高于不套袋苹果，说明苹果套袋技术可以降低果实中无机砷的含量。由于果实的无机砷来源既有果实从土壤和水中自身吸收的，也有外施农药、叶面肥引入的，套袋技术可以使果实很大程度避免喷洒农药和叶面肥导致的无机砷污染。一些相关研究结果也表明，苹果套袋能降低苹果果实中的重金属含量及农药残留量，是苹果安全生产的有效措施[8，9]。而芝罘、栖霞2个样点则说明，不良的果袋可能会使果实无机砷含量增加，不但没有隔绝外界的污染，反而会使涂抹了药剂的果袋中的无机砷被果实吸收。因此，选择优良的、合格的育果袋，对苹果安全生产非常重要。

3 讨论

元素形态分析技术将是未来元素检测的主流[10，11]。在食品安全问题日益受到人们高度重视的时代，研究对苹果中的无机砷进行了形态分析，同时将套袋果实无机砷含量与不套袋果实无机砷含量进行了比较，得到了初步的研究结论，对果品质量安全的精准管控有现实意义。在今后的研究中，需要进一步对苹果中无机砷含量进行分析研究，选取更多的样点，以得出普遍的结论，这既顺应了时代发展对果品安全的要求，也利于指导苹果实际生产。

液相色谱与适当的检测器联用是目前砷形态分析的主要方法。采用液相色谱分离砷形态有很多优点，无需柱前衍生，这就减少了柱前的污染与损失。分析砷形态模式有空间排阻色谱、离子对色谱，其中常用的有2种，分别是阴离子交换色谱和阳离子交换色谱。高效液相色谱仪与电感耦合等离子体质谱联用可以快速准确测定食品中无机砷形态，且方法效率较高，其优越性也比其他检测方法多，但也有缺点，主要就是价格较高。根据被测元素的不同价态组分存在物理和化学性质的差异，体现在色谱柱中的保留时间上，达到不同价态分离。检测样品经提取净化，液相色谱在线分离。电感耦合等离子体质谱法是将样品溶液以气溶胶形态引入高频等离子体中，砷在高温下电离成离子，产生的离子经过离子光学透镜聚焦后进人四极杆质谱分析器按照荷质比分离，通过其质谱信号强度进行定量分析。与原子光谱相比，电感耦合等离子体质谱法具有更好的分辨率，高的灵敏度、精度和更广的动态线性范围等优点。ICP-MS作为HPLC的检测器，跟踪被测元素在各形态中的信号变化，使得色谱图变得简单，消除了基体干扰，有助于元素形态确认和进行定量分析。因此，目前高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用已成为砷元素形态分析的最佳方法。

参考文献

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