食物中重金屬的毒性檢測

被重金屬污染的食物和水危及人類和動物。在水稻的突出例子中，鉻，汞甚至砷等元素根據氧化狀態具有不同的毒性。這里的物種分析是完美識別各自狀態的有效方法。

重金屬污染食物和飲用水的危險無處不在，需要不斷的控制。盡管各種不同的金屬都參與了重要的身體過程，但過量攝入相同的元素可能對健康有害，甚至會導致各種類型的癌癥。為保護人口，某些重金屬的最大限量在歐盟法規1881/2006 中規定。2015年6月，法規2015/1006修訂了大米中的砷限制。自2018年以來，所有歐盟成員國都被要求為米制品中的無機砷設定新的最高限量。

食物中有毒的砷的危險

砷毒在歷史，電影和電視中明顯存在。無機砷的攝入明確證實了肺癌，皮膚癌和膀胱癌風險的嚴重增加。一方面，飲用水本身可能被砷污染，另一方面，地殼中的植物可以從土壤和水中吸收砷，從而將其儲存起來。因此，在當今全球化的世界中，受砷污染的食品即使在無砷地區也能夠到達其他人群。特別是稻米能夠吸收比其他谷物品種多10倍的砷，過去已證明其產生的最高水平為20至900μg/ kg 。

砷的氧化狀態和鍵形式

元素的毒性由其不同的氧化態和鍵合形式決定。除了無機砷，大米還含有有機砷化合物。無機砷比有機砷化合物毒性更大。另外，可以區分毒性更強的砷(III)和砷(V)。因此，各個元素狀態的清晰定性和定量確定至關重要。

與LC-ICPMS分離化學性質

氧化態的區別以及化學狀態稱為物種分析。可靠和令人印象深刻的調查方法是選擇性HPLC技術與高靈敏度ICPMS技術(電感耦合等離子體質譜法)的耦合。復雜的樣品通過色譜分離成各個組分，并通過ICPMS分析其含砷量。在下面的步驟中，記錄色譜圖，其中檢測發生在砷特定的質荷比75。

圖2：來自惰性Shimadzu Prominence HPLC和ICPMS-2030的在線LC-ICPMS系統用于直接物種分析。

本文利用Shimadzu ICPMS-2030與島津HPLC(Prominence，惰性液相色譜系統)的在線組合，展示了對水稻中有機和無機砷的高度敏感和準確的物種分析。該LC-ICPMS系統(見圖2)可以通過單一軟件界面方便地進行控制，因此可以對高度復雜的樣品進行舒適且無故障的檢測。

樣品制備和測量條件

測試了兩種認證的大米樣品：白米(認證的標準物質：NMIJ CRM 7503-a)和糙米(認證的標準物質：NMIJ CRM 7532-a)。

為了分析，將每種樣品0.5g加入到2ml 0.15摩爾硝酸中，在100℃下攪拌并加熱6小時。隨后，用蒸餾水將溶液補足至10g，并以3000rpm離心20分鐘。用微孔過濾器(0.45μm孔徑)過濾上清液并用流動相稀釋兩次。

通過與Shimadzu ICPMS-2030在線耦合的惰性Prominence HPLC系統測量大米樣品。可以通過標準添加試劑盒將內標添加到樣品以及校準標樣中。通過校準曲線法進行無機砷物質(As(III)和As(V))以及二甲基砷酸(DMAA)的定量。表2總結了HPLC和ICPMS的各個測量設置。

結果：大米中的砷物種

表1：來自惰性Prominence HPLC和ICPMS-2030的Shimadzu LC-ICPMS系統的測量條件

表2：使用Shimadzu LC-ICPMS系統收集的兩份認證大米樣品中砷濃度的比較。

經鑒定的大米樣品的分析結果列于表1中。可以看出，兩種水稻品種都以砷(III)為主。這里還有糙米顯示砷污染顯著增加。將收集的數據與認證材料的參考值進行比較時，可以看到明確的一致意見。無機砷的總量和水稻中二甲基砷酸的測定濃度都與參考值一致。另外，RSD值(相對標準偏差)為1.1?2.6%的重復性良好。圖3顯示了無機物質以及二甲基砷酸的色譜圖。

圖3 LC-ICPMS記錄的砷物種分析色譜圖

清楚地識別重金屬

通過組合LC-ICPMS系統，可以進行高度靈敏和準確的物種分析。從定性和定量的角度來看，這是一種獨特識別重金屬狀態的有效方法。通過色譜分析，首先分離樣品的各個組分，然后通過ICPMS檢測其重金屬含量。