引言蘋果汁是維生素、礦物質和膳食纖維的寶貴來源，是一種健康的飲品。也是許多父母給孩子作為代替碳酸飲料的選擇。1然而，人們對蘋果汁 2 中砷的存在日益擔憂，因為蘋果汁中的砷含量很高，并且以往使用的殺蟲劑中含有砷，而這種溶液的砷在使用后可能會在土壤中存留數十年之久。這由于涉及兒童的食品安全特別令人關注，因為兒童比成人產生的劑量反應更敏感。3盡管從砷的總量分析中可獲得有用的信息，但它提供的關于砷的影響也可能是片面的，因為不同化學形態的砷具有不同水平的毒性。相比之下，形態研究能夠提供大量關于毒性的信息，因為此研究與元素的化學形態以及每個形態的相對豐度有關。對于砷來說，無機形式（[As III]和砷suan鹽[As V]）毒性最大，而甲基化的砷（二甲基胂suan[DMA]、一甲基胂酸[MMA]等）毒性較小。因此，美國食品和藥物管理局設置的蘋果汁中無機砷的限值為 10μg/L，4 大于此限值的濃度會對兒童帶來中毒反應。1、2、3、5
為了分離不同化學形態的砷，通常使用色譜技術，如 HPLC，其中ICP-MS 是許多分析實驗室選擇的檢測器。這是因為它的線性動態范圍寬，檢測限低，以及具備分辨復雜干擾的能力。對于除了 As以外的分析物，ICP-MS 具有分辯元素同位素的額外能力，能夠讓用戶使用同位素稀釋法，大大提高了分析的準確度。HPLC-ICP-MS 用戶面臨的挑戰是大多應用在強酸中或強堿流動相使用鹽緩沖液，以實現對想要的不同化學形態元素基線分離。在金屬系統中，這種情況可能會導致泵和自動進樣器部件在長期使用過程中受到腐蝕，而對于與流動相接觸的組件，這種影響會更加明顯。盡管這些系統可以在某種程度上用 20% HNO3 沖洗進行鈍化，但腐蝕也還是存在。10 任何形成的鐵銹都有可能脫落、堵塞，有時還會對昂貴的色譜柱造成不可逆轉的損害。使用 NexSARHPLC 系統可以有效防止這種問題，該系統具有的惰性、非金屬管路解決了生銹問題。此外，使用這種設計可以確保其他分析物的背景低，這些分析物通常在痕量形態應用中具有分析價值，例如 Cr和 Fe。
對于用戶來說，還有更多的挑戰，盡管對泵有著合理的操作，每天結束時用弱有機溶液沖洗泵，鹽晶體仍可能在泵密封后形成。這會對密封處造成損害，影響分析結果，并且增加維修成本，增加儀器停機時間。這個問題可以通過使用 NexSAR HPLC 泵有效緩解，它具有密封后清洗的能力，在泵密封后主動清洗，減少密封處磨損。此項研究中，商品蘋果汁中的四個砷形態用高效液相色譜法測定，這種方法是為了實現能快速、準確地分離和分析低濃度 As 形態。這種可靠且經驗證過的方法由 Ernstberger 等人 7,8 開發，用于定量蘋果汁中常見的各種砷形態（As III、As V、DMA、MMA），從而評估其潛在毒性。這項分析使用珀金埃爾默 NexSAR™ HPLC-ICPMS 解決方案進行，它由 NexSAR HPLC 系統聯用 NexION® ICPMS 組成，包括洗脫用的 NexSAR 色譜柱恒溫箱恒溫控制
實驗樣品制備使用流動相制備下列物質 0.1、0.5、1、5、10 和 20μg/L 濃度的標準溶液：As（III）的 999±5 mg/L （美國弗吉尼亞州克里斯琴斯堡，Inorganic Ventures 公司），As（V）的 1003±6 mg/L 砷suan鹽（美國密蘇里州圣路易斯，Sigma Aldrich，二甲基shen酸，大于99.0%）和 MMA 來自 1000mg/L MMA（美國賓夕法尼亞州西切斯特，Chemservice）。選擇這些形態是因為它們在以前曾經在蘋果汁分析中被研究。6、7 選擇的濃度取決于美國食品和藥物管理局規定的無機砷當前檢測水平的濃度范圍。4使用酸性流動相（pH4.0）進行分析，此方法在以前就已經證明可準確對應蘋果汁 pH 值，同時也確保了各種砷形態的完整性。7四種常見的商品蘋果汁在當地雜貨店售賣。不考慮這些果汁在貨架上放置時間。各種砷的化學形態處于平衡狀態，并能在商品蘋果汁中穩定儲存很長時間。6,7 果汁在取樣前經過搖晃確保均勻，每種蘋果汁取 50mL 后用 0.45μm 聚四氟乙烯濾頭（親水，Millex 和西格瑪奧德里奇）過濾，去除不要的微粒物質。直接對未稀釋的樣品進行分析。在這項工作中，需制作校準標準，并重復分析四個蘋果汁樣品。將這四個樣品倒進許多不同的塑料 HPLC 瓶中。空白樣品在每個蘋果汁后分析，用來檢查樣品之間的殘留。因為缺乏有證標準物質，每種形態通過 2μg/L 和 10μg/L 加標確保準確性（As III、As V、DMA 和 MMA）。
儀器所有分析使用 NexSAR 形態分析 HPLC液相色譜系統（珀金埃爾默公司，美國康涅狄格州謝爾頓市），它由 NexSAR 200 惰性 HPLC 泵、NexSAR 冷卻惰性自動進樣器、NexSAR 帶脫氣器的溶劑托盤和NexSAR 柱溫箱（珀金埃爾默公司）組成。此系統聯用 NexION ICPMS（珀金埃爾默公司）。關于 HPLC 和 ICP-MS 的具體情況分別如表 1 和表 2 所示，它們參考自以前的研究。7 在方法開發過程中，監測 m/z 75 和 77 以檢查 75As+上是否存在 75ArCl+干擾。因為沒有檢測到 ArCl+，剩下的研究中用標準模式進行樣品分析。所有分析和數據收集使用 Clarity™軟件 8.1 版操作。
結果與討論As V、MMA、As III 和 DMA 標準物質（0.1–20μg/L）的相關系數分別為 0.99990、0.99999、0.99999 和 0.99998（圖 1），圖 2 所示為校準標準重疊。后者（圖 2）顯示泵的流速可靠而一致，表示無論濃度多少，保留時間都有重現性。由于 NexSAR HPLC 系統的惰性流體通道，砷的色譜基線可以忽略不計，其中 0.1 ppb 標準物質的信噪比（S/N）在 12 到 7 之間，適用于砷的各種化學形態。這使得砷的檢測水平遠低于美國食品和藥物管理局的要求限值，也確保了化學形態，如低豐度的 MMA，可以很容易地定量。化學形態的檢測對毒性有更全面的看法，這一點很重要，這些化學形態存在于低濃度中。另外，研究中使用了許多質量平衡公式，定量分析物能達到痕量水平這個會大大地提高分析物的回收率，從而提高此類結果的整體質量。
蘋果汁基質復雜，所對于未稀釋樣品要得到復現性結果時具有挑戰性。此項研究中發現，注射不同樣品瓶中的相同樣品具有復現性（圖 3），所有分析物的相對標準差（% RSD）低于 2%。另外，樣品和校準標準的低色譜基線中可忽略的波動證明了該技術在不同基質中的穩定性，以及此應用中 HPLC 檢測用的塑料小瓶的合適性。重疊部分也表示，進樣量是十分穩定的，每次注入時都近乎一致。需要指出，更高質量的溶劑和化學物品能降低色譜基線（S/N）。因此，圖 3 顯示，低 ppt 的分析物可以準確定量，其中這項研究中 As V、MMA、As III 和 DMA 的濃度分別是 0.94、0.09、0.77 和 0.20μg/L，濃度的分析物（MMA）的 S/N 是 6.圖 3 還顯示，分離和準確定量每個樣品蘋果汁中已發現的四種最常見和相關的砷的形態可以在三分鐘內完成。這種洗脫時間是五分鐘，比砷形態研究中使用的傳統技術快，如陰離子交換色譜法。這項工作沒有制定內部標準，顯示的重現性表示不需要內部標準；然而，如果需要內部標準，而以前的研究已經顯示了砷甜菜堿（AsB）可以在三分鐘后使用合適的方法洗脫。7 每個蘋果汁樣品之后的空白分析表明注入間無殘留。無殘留極為重要，尤其是在商業實驗室，樣品之間沖洗的減少意味著減少溶劑使用、降低管理費用和提高生產率。為了評估蘋果汁基質對分析準確性的影響，將每種砷形態的低濃度（2μg/L）和高濃度（10μg/L）加標溶液加入未稀釋樣品中。圖 4 顯示 2μg/L 和 10μg/L 加標的色譜圖與樣品的比較。與純樣品相比發現，加標樣品的保留時間相似，加標回收率也很好，每種砷形態在99%-111%之間（As V、MMA、As III 和 DMA 的 2μg/L 加標回收率分別為：103、111、100 和 99%，10μg/L 加標為：106、103、111 和 101%）。這證明了此方法在較大線性動態范圍內的準確性高，并表明樣品可以以相對簡單的方式制備。
圖 5 顯示了數據收集的結果。如以前的研究中所發現的，砷的主要形態是無機形式 As III 和 As V，DMA 是第三豐富的，而 MMA 只存在于少數樣品中。6，7 很明顯，每種蘋果汁都含有各種不同濃度的化學形態砷，但是所有樣品中無機砷 5 的操作限值在 16-34%之間變動，低于美國食品和藥物管理局規定的毒性理學關注閾值。4結論本研究顯示，使用反相離子對法可在三分鐘內分離和準確量化市面上可買到的蘋果汁中主要的砷形態，包括主要的毒性形式（As III 和 As V）。這項工作使用 NexSAR HPLC-ICP-MS 形態分析解決方案操作，其中濃度單位為 μg/L 和 ng/L。本研究分析的所有蘋果汁樣品中無機砷的濃度小于美國食品和藥品管理局建議的檢測限值 10μg/L。4通過對重復性、殘留和加標回收率的研究，證明了所提出方法具有的優勢以及設備的可靠性和穩定性。另外，NexSAR 泵和自動進樣器的惰性管路以及泵在密封后清洗確保了樣品可以在低酸堿度（本研究中的 pH 值為 4.0）和鹽緩沖液下正常操作，不會有腐蝕和嚴重損壞密封的風險。
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