分子生物·生理生化·組織培養高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜法在蘋果無機砷形態分析中的應用研究

臧宏偉 張偉 王春曉

摘 要：采用高效液相色譜技術對蘋果中的無機砷進行價態分離，采用電感耦合等離子體質對不同價態的砷進行定量測定。結果表明，兩者串聯使用可以很好地對蘋果中不同形態的砷進行測定，是目前比較先進的一項檢測技術。

關鍵詞：高效液相色譜;電感耦合等離子體質譜;無機砷;蘋果

中圖分類號 TS207.3 文獻標識碼 A 文章編號 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

砷廣泛分布于環境中，其在人體中的代謝受其化學形式和物理性狀的影響，不同形態的砷化合物對人體作用差別很大，有些表現為劇烈性損害，而有些則對人體健康幾乎沒有影響[1-3]。砷的化合物包括：亞砷酸（Ⅲ）、砷酸（Ⅴ）、甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）、三甲基砷酸（TMAO）、砷甜菜堿（AsB）和砷膽堿（AsC），其毒性大小從強到弱的排序為：As（Ⅲ）>As（Ⅴ）>MMA>DMA>TMAO>AsB和AsC[4，5]。可以看出，無機砷的毒性最大，甲基砷和二甲基砷的毒性遠小于無機砷，而甜菜堿和砷膽堿等被認為是無毒的。要對砷進行形態分析，關鍵是將各種不同形態砷進行分離，再利用不同檢測技術進行測定。

煙臺紅富土蘋果久享盛名，是北方秋冬季節的當家果品。2012年有媒體報道，一種小作坊式生產，無任何標志的藥袋被山東部分果農大量使用。用這種藥袋包裹幼果直到成熟，藥物能夠直接與蘋果接觸，其主要成分被披露為福美胂和退菌特。此次“藥袋”事件，將享譽海內外的煙臺蘋果推上了風口浪尖。因此，對蘋果中無機砷形態進行分析，探明套袋技術對蘋果內在品質的影響意義重大。蘋果中砷、無機砷的含量水平一般比較低，多以有機砷的形態存在[6，7]。傳統方法只測定樣品的總砷含量，不能給出有效評價樣品毒性大小的信息，因此需要進行有效分離、準確測定無機砷或各種形態砷化物的方法。

1 材料與方法

1.1 樣品制備 為進一步評估套藥袋蘋果的潛在風險，抽取14個樣品進行無機砷分析，樣品選取套袋果和不套袋果各1個樣品進行對比分析。取樣參照《新鮮水果和蔬菜取樣方法》（GB/T 8855-2008）規定執行。樣品經勻漿后于-20℃冰箱中冷凍保存。

1.2 樣品前處理 稱取4g樣品（準確至0.001g），加0.15mol/L硝酸溶液25mL，放置過夜，于90℃恒溫箱中浸提2.5h，每30min振搖1min，提取完畢，取出冷卻至室溫，8000r/min離心15min，取上清液，經0.45μm有機濾膜過濾后進樣測定。

1.3 主要試劑 無水乙酸鈉：分析純;硝酸鉀：分析純;磷酸二氫鈉：分析純;乙二胺四乙酸二鈉：分析純;硝酸：優級純;無水乙醇;氨水。

1.4 儀器和設備 液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯用儀（LC-ICP-MS）：型號為LC-20A，iCAP Qc。

1.5 儀器參考條件

1.5.1 液相色譜參考條件 色譜柱：陰離子交換色譜分析柱（4×250mm）;流動相：含10mmol/L無水乙酸鈉、3mmol/L硝酸鉀、10mmol/L磷酸二氫鈉、0.2mmol/L乙二胺四乙酸二鈉的緩沖液，20%氨水調節pH為10，加入1%的無水乙醇;洗脫方式：等度洗脫;進樣體積：50μL。

1.5.2 電感耦合等離子體質譜儀條件 載氣為高純氬氣，流速為0.85L/min，補償氣0.15L/min，泵速0.3rps，檢測質量數m/z=75（As），m/z=35（Cl）。

2 結果與分析

由表1、2數據看出，蘋果中As（Ⅲ）含量低于As（V）含量，分別為0.0055mg/kg、0.018mg/kg，相差1個數量級水平。有5個樣點套袋蘋果總無機砷含量低于不套袋蘋果，2個樣點套袋蘋果總無機砷含量高于不套袋蘋果，說明蘋果套袋技術可以降低果實中無機砷的含量。由于果實的無機砷來源既有果實從土壤和水中自身吸收的，也有外施農藥、葉面肥引入的，套袋技術可以使果實很大程度避免噴灑農藥和葉面肥導致的無機砷污染。一些相關研究結果也表明，蘋果套袋能降低蘋果果實中的重金屬含量及農藥殘留量，是蘋果安全生產的有效措施[8，9]。而芝罘、棲霞2個樣點則說明，不良的果袋可能會使果實無機砷含量增加，不但沒有隔絕外界的污染，反而會使涂抹了藥劑的果袋中的無機砷被果實吸收。因此，選擇優良的、合格的育果袋，對蘋果安全生產非常重要。

3 討論

元素形態分析技術將是未來元素檢測的主流[10，11]。在食品安全問題日益受到人們高度重視的時代，研究對蘋果中的無機砷進行了形態分析，同時將套袋果實無機砷含量與不套袋果實無機砷含量進行了比較，得到了初步的研究結論，對果品質量安全的精準管控有現實意義。在今后的研究中，需要進一步對蘋果中無機砷含量進行分析研究，選取更多的樣點，以得出普遍的結論，這既順應了時代發展對果品安全的要求，也利于指導蘋果實際生產。

液相色譜與適當的檢測器聯用是目前砷形態分析的主要方法。采用液相色譜分離砷形態有很多優點，無需柱前衍生，這就減少了柱前的污染與損失。分析砷形態模式有空間排阻色譜、離子對色譜，其中常用的有2種，分別是陰離子交換色譜和陽離子交換色譜。高效液相色譜儀與電感耦合等離子體質譜聯用可以快速準確測定食品中無機砷形態，且方法效率較高，其優越性也比其他檢測方法多，但也有缺點，主要就是價格較高。根據被測元素的不同價態組分存在物理和化學性質的差異，體現在色譜柱中的保留時間上，達到不同價態分離。檢測樣品經提取凈化，液相色譜在線分離。電感耦合等離子體質譜法是將樣品溶液以氣溶膠形態引入高頻等離子體中，砷在高溫下電離成離子，產生的離子經過離子光學透鏡聚焦后進人四極桿質譜分析器按照荷質比分離，通過其質譜信號強度進行定量分析。與原子光譜相比，電感耦合等離子體質譜法具有更好的分辨率，高的靈敏度、精度和更廣的動態線性范圍等優點。ICP-MS作為HPLC的檢測器，跟蹤被測元素在各形態中的信號變化，使得色譜圖變得簡單，消除了基體干擾，有助于元素形態確認和進行定量分析。因此，目前高效液相色譜與電感耦合等離子體質譜聯用已成為砷元素形態分析的最佳方法。

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