CEM微波消解助力檢測(cè)葡萄干、蘇丹娜和醋栗中的重金屬污染

一、摘要

在過(guò)去幾年里，研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)葡萄及其產(chǎn)品（例如果汁和葡萄酒）受到嚴(yán)重污染。最新的研究指出，蘋(píng)果汁和葡萄酒中檢出了砷元素。含砷的農(nóng)藥，尤其是鉛砷酉夋鹽，直到 20 世紀(jì) 80 年代末至 90 年代在全球還被廣泛使用。盡管自 20 世紀(jì)初以來(lái)人們就已經(jīng)意識(shí)到砷殘留可能帶來(lái)的問(wèn)題，但在整個(gè) 1940 年代，鉛砷酉夋鹽作為國(guó)內(nèi)使用蕞廣泛的農(nóng)藥之一，被用于數(shù)百萬(wàn)英畝的農(nóng)作物上。由于許多果園至今仍在使用鉛砷酉夋鹽，因此砷污染的風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。這些重金屬農(nóng)藥的設(shè)計(jì)本就旨在具有持久性，即使在被禁用數(shù)十年后，仍可能對(duì)環(huán)境和健康造成問(wèn)題。在這項(xiàng)研究中，研究人員從美國(guó)、英國(guó)和德國(guó)的多家商店收集了受歡迎的有機(jī)及普通葡萄干、蘇丹娜和醋栗樣本。隨后，通過(guò)微波消解處理樣本，并利用感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）進(jìn)行檢測(cè)，以確定其中的重金屬污染程度。

二、引言

干果市場(chǎng)之所以持續(xù)顯著增長(zhǎng)，很大程度上是因?yàn)楣�眾�?duì)于干果的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和便利性有了更深刻的認(rèn)識(shí)。干果是指那些通過(guò)自然曬干或采用其他方法去除了原有水分的水果。一般而言，干果富含對(duì)人體健康有益的抗氧化劑和纖維。然而，一些干果如越橘或蔓越莓，在加工過(guò)程中被添加了糖分以提升口感，這使得它們相較于葡萄干類食品而言，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值大打折扣。

重金屬，特別是砷，已被發(fā)現(xiàn)存在于葡萄及葡萄酒中，這其中也可能包含其他有毒金屬。葡萄藤能吸收土壤中天然存在的砷，或是曾經(jīng)使用的含有砷和其他重金屬的農(nóng)藥中的砷。在干果中，這些物質(zhì)的濃度可能更為顯著。在本研究中，我們將對(duì)葡萄干、蘇丹娜和醋栗進(jìn)行調(diào)查，實(shí)質(zhì)上，這些都是葡萄干的不同形式。醋栗是由黑科林斯葡萄制成的葡萄干，其制作過(guò)程與葡萄干類似，都是自然曬干。蘇丹娜則是在水和油的混合液中浸泡以加快干燥過(guò)程，這一處理也賦予了它們金黃色的外觀。新鮮越橘含有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，包括維生素 C 和 K，這些對(duì)于維持健康的血液凝固功能至關(guān)重要。然而，干制越橘卻幾乎喪失了這些營(yíng)養(yǎng)素。在本研究報(bào)告中，我們將對(duì)這些干果進(jìn)行檢測(cè)，以探究我們的零食中究竟含有哪些金屬成分。

三、材料

樣本

• 葡萄干

• 蘇丹娜

• 醋栗

• 櫻桃

• 越橘

所有樣本均購(gòu)自英國(guó)、新澤西和北卡羅來(lái)納的超市。

SPEX CertiPrep 標(biāo)準(zhǔn)品

• CLMS-1: ICP-MS 多元素溶液

• CLMS-2: ICP-MS 多元素溶液

• CLMS-3: ICP-MS 多元素溶液

• CLMS-4: ICP-MS 多元素溶液

• CL-ICV-1: 初始校準(zhǔn)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)品

試劑

• 高純硝酸（HNO₃）

• 去離子水（18 MΩ）

四、樣品制備

初始樣本準(zhǔn)備

一些樣本在 SPEX SamplePrep Freezer/Mill^® 中進(jìn)行了研磨。

• 研磨條件

• 2 克干果

• 程序

• 預(yù)冷 20 分鐘

• 研磨5個(gè)循環(huán)（每個(gè)循環(huán)2分鐘）

• 每個(gè)循環(huán) = 2 分鐘冷卻

• 沖擊速率 = 每秒 16 次沖擊

圖1.SPEX SamplePrep Freezer/Mill^®

樣本消解與分析

• 樣本在 CEM MARS 6 iWave 微波單元使用 MARSXpress Plus 容器進(jìn)行消解（圖 2 ）

• 將 0.25 克樣本加入容器中，并加入 10 毫升高純硝酸

• 所有樣本和空白樣消解都使用了“食品”一鍵式方法

• 溫度：210 °C

• 升溫：20分鐘

• 保持：15分鐘

• 功率：220 – 1800 W

• 每批消解空白樣都與系列樣本一同運(yùn)行，并從隨后的結(jié)果中扣除

• 樣本消解后稀釋至 30 毫升，然后在 ICP-MS 分析前按 1:10 稀釋

MARS 6 搭載 MARSXpress 容器能夠彳切底消解混合批次中的所有樣本。圖 3 顯示了一個(gè)典型的溫度/功率曲線，其中編程溫度為 210 °C 并保持該溫度 15 分鐘。圖中的條形圖表明，所有容器都達(dá)到了相同的溫度，以確保每個(gè)樣本都能彳切底消解。“一鍵式食品方法”具有木及高的適應(yīng)性，并能精確控制能量輸出，從而允許不同樣本基質(zhì)在單個(gè)批次中運(yùn)行。210 °C 的最高溫度確保了所有樣本的完荃消解，無(wú)需額外的切碎或研磨工作。對(duì)樣本進(jìn)行的研磨處理獲得了與完整水果相媲美的結(jié)果。

六、結(jié)論

總體而言，所有樣本都適合人類食用。然而，有些樣本的有毒重金屬含量確實(shí)比其他樣本高得多。這很可能是由于水果生長(zhǎng)的環(huán)境條件不同所致。

• 攝入超過(guò)建議的日常攝入量或?qū)⑦@些水果與其他食物（如面包涂抹料）一同食用，可能會(huì)導(dǎo)致重金屬濃度超出建議的每日允許量。

• 越橘樣本結(jié)果的相對(duì)一致性可能歸因于它們?nèi)�部生長(zhǎng)在同一個(gè)地理區(qū)域。

• 對(duì)于砷的含量，葡萄干似乎并不比葡萄或葡萄酒引起更大的健康擔(dān)憂。