CEM微波消解助力檢測葡萄干、蘇丹娜和醋栗中的重金屬污染
在過去幾年里，研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)葡萄及其產(chǎn)品（例如果汁和葡萄酒）受到嚴重污染。最新的研究指出，蘋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 80 年代末至 90 年代在全球還被廣泛使用。盡管自 20 世紀初以來人們就已經(jīng)意識到砷殘留可能帶來的問題，但在整個 1940 年代，鉛砷酉夋鹽作為國內(nèi)使用蕞廣泛的農(nóng)藥之一，被用于數(shù)百萬英畝的農(nóng)作物上。由于許多果園至今仍在使用鉛砷酉夋鹽，因此砷污染的風險仍然存在。這些重金屬農(nóng)藥的設計本就旨在具有持久性，即使在被禁用數(shù)十年后，仍可能對環(huán)境和健康造成問題。在這項研究中，研究人員從美國、英國和德國的多家商店收集了受歡迎的有機及普通葡萄干、蘇丹娜和醋栗樣本。隨后，通過微波消解處理樣本，并利用感應耦合等離子體質譜法（ICP-MS）進行檢測，以確定其中的重金屬污染程度。
二、引言干果市場之所以持續(xù)顯著增長，很大程度上是因為公眾對于干果的營養(yǎng)價值和便利性有了更深刻的認識。干果是指那些通過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，營養(yǎng)價值大打折扣。
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，這些物質的濃度可能更為顯著。在本研究中，我們將對葡萄干、蘇丹娜和醋栗進行調(diào)查，實質上，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養(yǎng)價值，包括維生素 C 和 K，這些對于維持健康的血液凝固功能至關重要。然而，干制越橘卻幾乎喪失了這些營養(yǎng)素。在本研究報告中，我們將對這些干果進行檢測，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
所有樣本均購自英國、新澤西和北卡羅來納的超市。
SPEX CertiPrep 標準品
• 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: 初始校準驗證標準品
試劑
• 高純硝酸（HNO3）
• 去離子水（18 MΩ）
四、樣品制備初始樣本準備
一些樣本在 SPEX SamplePrep Freezer/Mill® 中進行了研磨。
• 研磨條件
• 2 克干果
• 程序
• 預冷 20 分鐘
• 研磨5個循環(huán)（每個循環(huán)2分鐘）
• 每個循環(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行，并從隨后的結果中扣除
• 樣本消解后稀釋至 30 毫升，然后在 ICP-MS 分析前按 1:10 稀釋
圖2. 配備 iWave 溫度傳感器的 MARS 6
儀器條件
使用 Meinhard 霧化器和氣旋噴霧室，在 Agilent ICP-MS 7900 上運行痕量元素樣本，采用表 1 中報告的譜線。使用補充氦氣來提高砷和鉻的響應。
表1. 監(jiān)測的ICP-MS元素
五、結果
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，所有容器都達到了相同的溫度，以確保每個樣本都能彳切底消解。“一鍵式食品方法”具有木及高的適應性，并能精確控制能量輸出，從而允許不同樣本基質在單個批次中運行。210 °C 的最高溫度確保了所有樣本的完荃消解，無需額外的切碎或研磨工作。對樣本進行的研磨處理獲得了與完整水果相媲美的結果。
圖3. MARS 6 的溫度和功率圖表
表 2 顯示了各種干果中重金屬的濃度。值得關注的是，某些有毒重金屬如鉛（Pb）、鍶（Sr）和砷（As）的水平較高。
表2. 展示了干果中重金屬成分的含量（每 30 克平均份量中所含微克數(shù)）
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比其他樣本高得多。這很可能是由于水果生長的環(huán)境條件不同所致。
• 攝入超過建議的日常攝入量或將這些水果與其他食物（如面包涂抹料）一同食用，可能會導致重金屬濃度超出建議的每日允許量。
• 越橘樣本結果的相對一致性可能歸因于它們?nèi)可L在同一個地理區(qū)域。
• 對于砷的含量，葡萄干似乎并不比葡萄或葡萄酒引起更大的健康擔憂。
