赫尔穆特•Ernstberger和肯·纽鲍尔
PerkinElmer公司,谢尔顿,CT
介绍
在过去的几年里,担忧砷的存在(如苹果汁)的增长很大程度上由于其在大众媒体的宣传。砷可以输入苹果汁自然通过环境吸收苹果树或anthropogenically通过使用杀虫剂处理期间和/或污染。不管它如何进入果汁,砷的存在是一个问题,特别是苹果汁通常被孩子。
2013年,美国食品和药物管理局提出的一个行动水平10μg / L苹果汁中无机砷,之后美国环保署监管上限10µg / L的饮用水。如果样品读达到或高于这个水平,他们应该进行形态分析,以确定哪些形式的砷。可能在将来,苹果汁的行动水平砷将减少由于儿童的易感性。
砷可以分为两类:无机和有机。而无机砷是有毒的有机形式通常发现苹果汁的毒性要小得多。因此,重要的是要区分和测量的各种形式的砷苹果汁而不是总砷浓度监测。
这项工作建立在我们先前的研究砷物种在苹果汁1通过加入一些改进方法和探索更深入地分析。
实验
样品制备
七个苹果汁样品是在当地的杂货店购买0.45µm过滤器过滤之前的分析。分析进行稀释样品。
定量测量都是针对外部校准曲线从0.1 - 15µg / L。之所以选择这个范围给准确的结果在低浓度,但也包括行动水平(10µg / L)。以下试剂用于制备标准:As3 1000 ppm, 2%盐酸(Spex CertiPrep), As5 1000 ppm 2%硝酸溶液(PerkinElmer) Dimethylarsinic酸98%(σ),味精methylarsonate 99.0%(化学服务)。所有校准标准的水分量也准备了流动相。
仪器条件和参数
所有分析PerkinElmer阿尔特斯™高效液相色谱系统耦合PerkinElmer NexION®350 d。高效液相色谱法和icp方法条件的细节如表1和2所示,基于我们之前的work1。因为任何氯苹果汁样品中没有造成砷干扰,标准模式被用于分析,虽然也可以使用反应模式。所有的数据收集和分析与水做的®授权®3软件。以下试剂用于流动相准备:1-octanesulfonic酸、钠盐(98%,Sigma-Aldrich),丙二酸(99%,在穿越有机物)和甲醇(最适条件等级,费舍尔科学)。
表1。阿尔特斯高效液相色谱条件
表2。NexION 350 d icp条件
结果与讨论
从我们以前的工作,所有苹果汁样品被发现含有两种形式的无机砷(As3和As5)和一种有机砷(dimethylarsinic酸、DMA)。第二个形式的有机砷(monomethylarsonic酸、MMA)只有几件样品中找到。鉴于两种无机砷存在于所有果汁,所有样品在这项研究中测量的pH值。pH值范围从3.4 - 3.6,这表明As3和As5在这些小灵通是稳定的。苹果汁样品测量之前和之后的九天的存储在冰箱里证实物种稳定:百分比结果之间的差异在7%以内为所有物种出席大量准确量化。随着物种的稳定建立在苹果汁的酸性pH值,1µg / L混合标准为流动相,也有类似的pH值为苹果汁,每天超过八天分析。这是观察到的相对丰度物种并没有改变,确认所有作为物种在微酸性条件下的稳定性。言下之意是,流动相的校准标准可以准备而不用担心物种的相对多度发生变化。
检查任何矩阵的影响未稀释的苹果汁色谱法,色谱的苹果汁的样本相比飙升苹果汁样品和标准准备在移动阶段,如图1所示。
图1所示。色谱图2µg / L混合标准,未稀释的苹果汁,未稀释的苹果汁上升2µg / L的砷物种。
这些色谱图表明,苹果汁矩阵对色谱几乎没有影响,只有很轻微的保留时间转变看到As3。这说明分离方法的鲁棒性,可以分析证实,苹果汁样品稀释,从而简化样品制备。
与色谱法建立了校准标准运行,和七个苹果汁样品分析。所有物种产生校准曲线与r2 > 0.999。
图2。色谱图的低级校准标准。
图2显示了覆盖色谱图的空白(即流动相)和五个最低校准标准。基于我们之前的研究,我们预计砷出现在低水平;因此,多个低级标准运行在低浓度时的准确性。精确测量浓度在行动层面(10µg / L),额外的更高级的校准标准也运行(5、10、15µg / L),但没有显示在图2中,因为低级标准将不可见。
建立了校准曲线后,七个苹果汁样品测定,结果出现在表3。
表3。结果苹果汁样品(所有单位µg / L)
这些结果表明,所有样品砷浓度明显低于行动水平的10µg / L。有趣的是,无机砷总是存在水平大于有机砷,这是符合我们之前的研究,分析了不同商业苹果汁样品1。
因为没有认证的参考材料砷物种在苹果汁,回收率研究被用来评估该方法的准确性。每个样本飙升在两个不同的层次:2µg / L(代表典型的低水平)和10µg / L(行动)。表4显示了回收率的结果,都是在±10%,证明方法的准确性。
表4。飙升的复苏苹果汁样品(所有结果表示为%)
建立的准确性,短期和长期稳定的方法检查。短期稳定性评价通过观察连续注射相同的样本。
图3。覆盖七个连续注射苹果汁样品5,连同相关的浓度和相对标准偏差。
图3显示了覆盖七个连续注射的苹果汁样品(样品5)超过30分钟,随着浓度和相对标准偏差(rsd)为所有物种。RSD为显示良好的短期稳定性较低,最低浓度物种(DMA)最高的相对标准偏差,如预期。
长期稳定评估通过测量2、10µg / L检查标准每三十分钟在8小时分析所有的苹果汁样品。检查标准水平被选来代表低(典型的)和升高(即操作水平)浓度的砷。
图4。2µg / L和稳定性(a) (b) 10µg / L检查标准每30分钟在八小时跑苹果汁样品。
图4显示了两个稳定的情节,每个阅读已经标准化的第一次测量。两个图显示异常稳定,测量在±6%的最初的阅读。
检测范围可以确定在很多方面,都给不同的结果。一般来说,色谱检测极限的函数很多因素,包括注射量、基线噪音,和峰的形状。普遍接受的方式确定色谱检测限制是找到浓度(对于一个给定的注入体积),生成的三倍的峰值振幅的基线噪音。
图5。色谱检测极限附近的砷物种20µL注入:As5 = 20 ng / L;MMA = 70 ng / L;As3 = 40 ng / L;DMA = 70 ng / L。
图5显示了从20µL注入色谱标准含砷物种从0.02到0.07µg / L。这些山峰上面清晰可见基线,可以集成,表明他们是附近的检出限。
自检测测量的限制并不是一个问题在苹果汁(考虑到操作水平10µg / L),也可以使用较小的注射量。较小的注射量有两个主要优点:扩展列寿命和生产高,窄峰值。由于尖锐的峰值低注入量的结果同样的浓度,我们发现检测限制不受比例减少体积。同样的,如果想要降低检测极限,可以使用更大的注入量。然而,色谱上的果汁矩阵的影响可能会更明显。较大的注射量还将缩短柱寿命和产生更广泛的山峰。
这里介绍的工作是完成不使用内部标准。个人注射的再现性好(图3)和优秀的长期稳定(图4)消除内部标准的必要性。然而,如果需要使用内部标准,arsenobetaine (AsB)可以使用。
图6。色谱混合砷标准包含2µg / L的每个物种,包括arsenobetaine (AsB)。
如图6所示,AsB DMA后洗提,所以它的存在不会干扰峰。
结论
这项工作表明砷物种的快速、准确测量在苹果汁。用反相色谱法cation-pairing试剂,该物种的洗脱顺序逆转与更传统的阴离子交换色谱法。相关的分离速度比传统方法有较短的运行时间和更高的好处,窄峰值,使低水平来衡量。样品制备是简化为只需要过滤。商业苹果汁样品分析这种方法和所有发现含有砷浓度显著低于行动水平。方法允许分离的物种在一个3分钟的运行时间和被证明是准确的通过回收率低和高浓度的研究。此外,该方法产生良好的短期和长期稳定
耗材使用
