引言 大米是世界上一半以上人口的主食。由于其無麩質和礦物質含量高，大米的粉狀食品通常是第一批給嬰兒食用的固體食品之一。它也是很受乳糜瀉患者和無麩質飲食者歡迎的谷物。然而，近年來，人們越來越關注大米中砷含量 高的問題，這種致癌的非金屬含量可能遠遠超過環境中的濃度。1 大米中砷的潛在來源有很多，如種植稻米的土壤、灌溉用水以及大氣沉降物。土壤和水中的高濃度砷可能是因為該地區的自然地質和對這種非金屬的瀝濾造成的，也可能是經過各種不同的人為活動造成的。2 無機砷形態（As III 和 As V）是砷在地面環境存在的普遍形式，也是毒性強的。稻田中常見的還原性和缺氧條件可以促進某些 As 形態向常見的有毒和致癌性 As 形態（As III）轉化還原。當周邊環境中的 As 被水稻吸收后，它可能會被代謝并甲基化成毒性較小的 As形態，而這種甲基化的程度很大程度上取決于植物的部位（根、芽、葉和種子）。因此，如果要評估水稻作物中砷的總濃度，這將僅僅研究水稻中砷的所有不同形態，可能導致我們對其潛在毒性得出不準確的結論。正是這個原因形態研究才有必要。

因為中國是大米生產國，中國政府發布了《食品安全國家標準》（GB 5009.11-2014），幫助評估大米和大米制品中的砷形態。在此文件中，確定 HPLC-ICP-MS 為分析技術。2017 年，中國發布了 GB 2762，規定了無機砷含量的最高允許濃度（0.2mg/kg）。許多砷形態分析方法中遇到的挑戰之一是需要一種能夠控制各種砷形態洗脫的溶劑梯度。這需要一個能精確阻抗匹配的穩定等離子體，它能夠處理溶劑梯度的變化及可能對電離的影響。另外，由于該方法可能增加泵密封件的磨損，因此具有能夠在泵密封件后部進行有效清洗的機械泵將大大減少密封件的損壞，從而減少了停機時間和維護工作量。 在本研究中，使用梯度陰離子交換法根據 GB 5009.11 對商業大米樣品和有證標準物質中的五種砷形態進行了表征。分析使用了珀金埃爾默 NexSAR™ HPLC-ICP-MS 形態解決方案，它由NexSAR 惰性 HPLC 和 NexION® ICP-MS 構成。

實驗 樣品制備 用以下試劑在 0.15 M HNO3 中（超純，68%，蘇州晶瑞化學股份有限公司，中國江蘇蘇州）制備濃度為 0.2、1、5、50 和 100μg/L的標準溶液：一甲基胂（MMA；25.1±0.8μg/g），二甲基砷（DMA；52.9±1.8μg/g）和砷甜菜堿（AsB；38.8±1.1μg/g）（中國計量科學研究院，中國北京）。選擇這些形態進行評估是因為國家標準以及它們在大米中的高含量要求。標準溶液濃度按照GB 5009.11 中規定的建議濃度進行配制。按照對每種砷形態單獨分析的洗脫時間確定其形態。 商業大米從當地商店購買作為進行分析的樣品，有證標準物質（CRM，GBW（E）100348，中國北京）用于方法驗證。將樣品（0.5 g）在分析天平（梅特勒-托利多，美國俄亥俄州哥倫布）上精確稱量，三份，考慮了樣品中的不均勻性，并放入 15mL 聚丙烯試管中（美國紐約市康馬克市科晶）。將硝酸（10mL0.15 M HNO3）加入每個樣品中，并用試管攪拌，確保樣品浸入酸中。此后，將樣品放入 90℃干燥箱中（DHG-9000，上海一恒科學儀器有限公司，中國上海）三小時，每半小時搖晃 1 分鐘。取出后，冷卻樣品，用離心機（TDL-60B，上海安亭科學儀器廠，中國上海）8000 轉速離心 15 分鐘。倒出上層清液用 0.45μm 注射器式濾器（聚四氟乙烯，親水，Millex，Sigma Aldrich™，美國密蘇里州圣路易斯市）過濾，去除顆粒物質。

用與制備樣品相同的方式制備方法空白樣品和有證標準物質，從而確保分析的準確性。作為方法考察的一部分，對加標大米樣品（所有砷形態 5μg/L）進行分析，從而進一步驗證樣品中關于個別砷形態的分析方法。 流動相用 HNO3（蘇州晶瑞化學股份有限公司），H3PO4（85%，美國飛世爾科技， NH4OH（≥25%，西格瑪奧德里奇，美國馬薩諸塞州柏林頓）制備。在分析中，將標準溶液、大米提取物、有證標準物質和空白樣品倒入無金屬聚丙烯 HPLC 小瓶中，并在不稀釋的情況下進行分析。為了說明色譜基線梯度的變化，將旁路樣品（只進流動相）作為分析順序的一部分進行分析，并從空白、樣品和有證標準物質色譜圖中減去。

儀器 所有分析使用 NexSAR 形態分析 HPLC 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、冷卻惰性自動進樣器和帶脫氣器的容積盤組成。此系統和 NexION ICP-MS（珀金埃爾默）一起使用。關于 HPLC 和 ICP-MS 的儀器條件分別如表 1 和表 2 所示。樣品和標準物質在標準模式下操作，在標準模式下，用校正方程來補償 ArCl+多原子干擾。所有分析和數據收集使用Clarity™色譜軟件（DataApex，布拉格，捷克共和國）操作。

使用規定的流動相測出 AsB、As III、DMA、MMA 和 As V 的 50ng/L 標準物質（圖 3）的信噪比分別為 15、13、13、17 和 23，其中 As III 和 DMA 的理論檢測限為 11.5ng/L、6.5ng/L 為 As V、MMA 為8.8ng/L 和 AsB 為 10ng/L。

未加標大米樣品、加標（5μg/L）大米樣品和 10μg/L 標準物質的譜圖重疊如圖 4 所示。此重疊圖表明，樣品基質對不同砷形態的保留cps）時間無影響，通過精確的泵流速保證了方法的穩定和重現性。AsB、強度（As III、DMA、MMA 和 As V 的加標回收率良好，分別為 105、92、95、97 和 96%（圖 5），進一步驗證了此方法，并證明了樣品基質中每種單獨的砷形態的準確性。此方法還通過使用有證標準物質（GBW（E）100348）進行了驗證，其中圖 6 顯示了有證標準物時間（min） 質和 10μg/L 標準溶液的譜圖重疊情況。有證標準物質的保留時間 與標準溶液相同，無機砷的回收率為 100%，總砷含量回收率為99%，進一步證實了該方法分析的準確性。

使用這種方法對從當地商店購買的大米樣品中 As 形態濃度進行了評估（表 3）。As III、As V 和 DMA 均高于方法檢測限值，其中無機砷的總量（As III 和 As V）低于 0.2mg/kg 的規定限值（GB 2762）。AsB 和 MMA 都低于方法檢出限，這里沒有進行記錄。

結論 本研究根據 GB 5009.11 提出的方法使用 NexSAR 惰性 HPLC 系統和 NexION ICP-MS 評估大米樣品中的砷形態、加標大米樣品和大米有證標準物質。結果顯示，使用該形態分析解決方案和梯度洗脫法能簡單且準確地定量低含量砷形態濃度。其中，NexION 穩定的等離子體和 HPLC 泵確保精確的流動相流速是實現這一點的關鍵。在評估的商業大米中，發現無機砷含量低于規定量。