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安捷倫8900 ICP-MS在日常食品分析中的優(yōu)勢
閱讀：301 發(fā)布時間：2024-12-20前言食品安全問題越來越引起人們的關(guān)注和重視，這體現(xiàn)在有關(guān)食品中有毒元素和化合物控制的法規(guī)越來越嚴,。許多有毒元素（如 As,、Hg、Cd,、Pb 等）需要日常監(jiān)測,，以確保食品安全。同時,，對人體健康有益或必需的礦物質(zhì)（如 Se,、Na、Mg、K,、Ca 等）也要測定,。作為一種快速、高通量,、多元素分析技術(shù),，ICP-MS 動態(tài)范圍寬，靈敏度高,，越來越多地應(yīng)用于日常食品分析,。由于食品基質(zhì)差異大且復雜，最近安捷倫高基質(zhì)進樣 (HMI/UHMI) 技術(shù)在基質(zhì)耐受性方面進行了改進,，使其在食品應(yīng)用中具有更多優(yōu)勢,。UHMI采用氣溶膠稀釋降低載入等離子體中的樣品基質(zhì)，使日常分析的基質(zhì)水平達到百分之幾的總?cè)芙夤腆w(TDS),。這一水平遠高于 ICP-MS 傳統(tǒng)分析所適用的樣品上限 0.2% (2000 ppm),。
隨著碰撞/反應(yīng)池 (CRC) 技術(shù)的發(fā)展，四極桿 ICP-MS中多原子離子干擾的控制也得到了顯著改善,。CRC采用動能區(qū)分 (KED) 使氦氣 (He) 碰撞模式中的多原子離子減少,。在一組反應(yīng)池條件下，基于安捷倫八極桿的 CRC (ORS4) 通常用于抑制各種基質(zhì)中的多原子離子干擾 [1],。因此,，常規(guī)四極桿 ICP-MS (ICPQMS) 對各種樣品基質(zhì)中規(guī)定濃度的所有必需元素進行可靠而準確的定量分析現(xiàn)在成為了可能。然而,，一些食品分析應(yīng)用對特定元素需要更高的靈敏度,，而另一些復雜的樣品基質(zhì)可能引起光譜干擾，仍然成為 ICP-QMS 分析的挑戰(zhàn),。例如，某些帶雙電荷的稀土元素 (REE) 離子與主要分析物表現(xiàn)出相同的質(zhì)量,，從而阻礙了某些樣品類型中低濃度砷(As) 和硒 (Se) 的準確測量 [2, 3],。
ICP-MS/MS 提高干擾去除能力Agilent 8900 串聯(lián)四極桿 ICP-MS (ICP-MS/MS) 具有串聯(lián)質(zhì)譜構(gòu)造，包括兩個掃描四極桿質(zhì)量分析器,，分別在基于八極桿的 ORS4 碰撞反應(yīng)池的兩側(cè),。因此，8900 ICP-MS/MS 能夠利用反應(yīng)池氣體和離子/分子反應(yīng)化學,，并結(jié)合 MS/MS 模式,，解決棘手的光譜干擾問題 [4]。MS/MS 反應(yīng)化學提供的干擾消除能力使上一代 Agilent 8800 ICP-MS/MS在工業(yè)和研究實驗室得到了廣泛認可,，如半導體設(shè)備和高純度化學品/材料制造,、生命科學、地球科學、放射性核素以及其他領(lǐng)域 [5-8],。MS/MS 模式還有利于分析某些常規(guī)應(yīng)用中存在的干擾問題的元素,，如食品樣品、土壤,、廢水和地下水的分析,。由于 Agilent 8900 ICP-MS/MS 的基質(zhì)耐受性和穩(wěn)定性能夠與安捷倫市場單四極桿 ICP-MS 系統(tǒng)相媲美，因此 8900 ICP-MS/MS 適用于這些高基質(zhì)樣品的常規(guī)分析,。
解決 As 和 Se 分析相關(guān)的問題,，砷 (As) 是一種有毒元素，而硒 (Se) 是一種必需元素,，Se 過量時也會致毒,。因此，許多國家規(guī)定了食品,、動物飼料,、飲用水、地表水和土壤中 As 和 Se 的允許濃度,。然而,，As 和 Se 會受到多原子離子的光譜干擾，包括 ArCl+,、CaCl+,、ArAr+、S2O+,、SO3+,、GeH+ 和 BrH+。在氦 (He) 池模式下運行的 ICP-QMS 可減少這些干擾,，從而準確而精密地測量 As 和 Se 的濃度水平,，以滿足典型的法規(guī)要求。然而,，He 模式不適用于帶雙電荷的離子疊加,。鑭系元素或稀土元素 (REE) 能夠形成帶雙電荷的離子(REE++)，這種離子可與 As 和 Se 疊加,。在質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下,，以 O2 作為反應(yīng)池氣體，這些帶雙電荷的離子可避免發(fā)生疊加,。在此模式下,，分析物以反應(yīng)產(chǎn)物離子 75As16O+ 和 78Se16O+ 的形式得到測量，其質(zhì)量數(shù)分別移至 m/z 91 和 94,，從而不受初始 REE++ 疊加的影響,。該反應(yīng)化學可用于 ICP-QMS 的 CRC 中,，但是等離子體中的現(xiàn)有離子可能疊加到新形成的產(chǎn)物離子上。例如,，91Zr+ 疊加到 75As16O+,，94Mo+ 疊加到 78Se16O+。為確保獲得可控且連續(xù)的反應(yīng)化學,，ICP-MS/MS 采用 MS/MS 模式,。其中，第一個四極桿 (Q1) 作為質(zhì)量過濾器,，將其設(shè)定為適當?shù)?As+ 或Se+ 母離子質(zhì)量,。Q1 排除所有其他質(zhì)量，從而去除了存在的 Zr+ 和 Mo+ 離子,，并阻止它們與新的分析物產(chǎn)物離子疊加。通常食品和其他天然樣品中的 REE 含量低,，但在富含 REE 的土壤中生長的農(nóng)作物吸收這些元素的濃度可能會高,。MS/MS 模式與 O2 反應(yīng)池氣體相結(jié)合，對高濃度 REE 的意外情況,，避免了報告 As 和 Se 錯誤結(jié)果的潛在風險,。在本研究中，Agilent 8900 ICP-MS/MS 作為一種常規(guī)工具用于分析食品樣品消解液中的 30 種元素（包括 As 和 Se）,。
實驗部分有證標準物質(zhì) (CRM)購自美國國家標準技術(shù)研究院 (NIST) 和 High-PurityStandards Inc. (Charleston, SC, USA) 的五種食品 CRM用于本研究的分析,。所用的 CRM 分別為 NIST 1567b小麥粉、NIST 1568b 米粉,、NIST 1515 蘋果葉,、NIST 1573a 番茄葉和 High Purity Standards 混合食品溶液。樣品前處理由于需要測量包括 Hg 在內(nèi)的幾種揮發(fā)性元素，食品 CRM 在密閉容器中利用 Milestone ETHOS 1 高級微波消解系統(tǒng)進行消解。準確稱取約 1.0 g 各種粉狀 CRM（NIST 1567b,、NIST 1568b）和 0.5 g 各種其他類型樣品（NIST 1515、NIST 1573a）,，倒入密閉微波容器中。將 6 mL HNO3 和 1 mL HCl（電子級 (EL)酸,，Kanto Chemicals）加入微波容器中。室溫下放置 15 min 后,，按照表 1 的加熱程序進行微波加熱,。將所有 CRM 溶解，得到澄清溶液,，然后用超純水 (Merck, Darmstadt, Germany) 將該溶液稀釋至100 mL 的最終體積,。
儀器配備標準樣品引入系統(tǒng)的 Agilent 8900 ICP-MS/MS（標準配置）用于測試,，該系統(tǒng)包括玻璃同心霧化器、石英霧化室和 Ni 接口錐,。8900 ICP-MS/MS 標準配置中包含 UHMI 技術(shù),，能夠分析高達 25% NaCl溶液的基質(zhì) [11]。等離子體條件的選擇依據(jù)樣品的類型和預期的基質(zhì)水平,，使用 MassHunter 軟件的“預設(shè)等離子體"功能實現(xiàn),。采集條件多重調(diào)諧方法用于食品樣品的多元素分析,，從而使所有元素均可在最佳反應(yīng)池氣體模式下得以采集,。對于每一個分析物元素，在最佳調(diào)諧和反應(yīng)池條件下,，多重調(diào)諧可對樣品自動分析,。He 模式用于除 P、S,、As 和 Se 之外的所有元素,，而這幾種元素用 O2 反應(yīng)池氣體在質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下測定。該方法基于一個適用于食品樣品的預設(shè)方法,，改進后包括 O2 反應(yīng)池氣體模式,。選擇預設(shè)等離子體條件“UHMI-4"，其中數(shù)字 4 表示近似的氣溶膠稀釋倍數(shù),。UHMI 設(shè)置自動將預定義和校準參數(shù)應(yīng)用于 RF功率,、采樣深度、載氣流速和稀釋氣流速,，為目標樣品類型提供精確且可重現(xiàn)的等離子體條件,。透鏡電壓自動調(diào)諧以獲得最大靈敏度。表 2 匯總了儀器操作參數(shù),。
……
結(jié)果與討論ISTD 和 CCV 穩(wěn)定性圖 3 展示了 15 h 內(nèi)分析 183 個樣品序列的 ISTD 信號穩(wěn)定性。所有樣品的 ISTD 回收率均在初始校準標樣值的 ±20% 范圍內(nèi),。這些 ISTD 回收率可與 ICPQMS 常規(guī)分析所獲得的結(jié)果相媲美，這證明 8900ICP-MS/MS 具有同等的穩(wěn)健性,。校準標樣的中點濃度用作 CCV 溶液。15 h 內(nèi)分析獲得的 CCV 回收率穩(wěn)定,，如圖 4 所示,，所有元素均在±10% 范圍內(nèi),。這再次證明,，對于常規(guī)食品消解液分析,，8900 ICP-MS/MS 具有高基體耐受性,。CRM 回收率結(jié)果將五種食品 CRM 作為未知樣品進行分析,，以此評估方法的準確度。在批次中,，每種 CRM 測量24 次,。計算每種元素的平均濃度和相對標準偏差(%RSD)，并與標準值進行比較,，結(jié)果如表 4-8 所示,。在優(yōu)選測量模式下,，所有元素的結(jié)果與標準值和參考值一致性良好,。在 He 模式和 O2 質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下，As 和 Se 獲得了測定結(jié)果,，以便與樣品中可能含有意外高濃度 REE 時的結(jié)果相比較,。NIST 1515蘋果葉 CRM 中含有低濃度 (µg/kg) As 和 Se（表 6）和高濃度 REE。Nd,、Sm 和 Gd 的參考（非標準）值分別為 17,、3和 3 mg/kg。針對蘋果葉以及在較低程度上的番茄葉而言,，在 O2 質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下,，As和 Se 獲得了更準確的回收率。這表明這兩種參比物質(zhì)中相對較高水平的 REE 可能導致潛在的誤差,。