Rapid determination of five arsenic species in polished rice using HPLC-ICP-MS

Význam tématu

Arsen je známý toxický prvek přítomný v životním prostředí i potravinách. Jeho toxicita závisí na chemické formě, přičemž pouze inorganické formy As(III) a As(V) jsou karcinogenní a představují zdravotní riziko. Rýže je zvláště náchylná k akumulaci arsenu kvůli vysoké spotřebě vody při pěstování.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit rychlou a citlivou metodu pro stanovení pěti forem arsenu (As(III), As(V), monometylarsenát, dimetylarsenát a arsenobetaine) v leštěné rýži pomocí spojení vysokotlaké kapalinové chromatografie (HPLC) a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS).

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky rýže byly extrahovány 0,15 M HNO3 při 90 °C po 2,5 hodinách s periodickým protřepáním, poté chlazeny, odstřeďovány a filtrovány (0,22 μm). Chromatograficky byly analyzovány isokraticky na koloně Agilent ZORBAX SB-Aq (4,6×250 mm, 5 μm) s mobilní fází 20 mM kyseliny citronové a 5 mM sodného hexan-sulfonátu upravenou na pH 4,3. Detekce probíhala na Agilent 7900 ICP-MS s ORS4 v heliovém módu pro odstranění interferencí ArCl+ a dalších polyatomických rušivých signálů.

• Agilent 1260 HPLC se čtyřkanálovou pumpou, autosamplerem a vakuovým odplyňovačem
• Agilent ZORBAX SB-Aq kolona
• Agilent 7900 ICP-MS s Octopole Reaction System (ORS4) v heliovém módu

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda zajistila separaci pěti forem arsenu během 4 minut s vynikající lineární odezvou v rozsahu 1–200 ppb a detekčními limity 0,010–0,667 ppb v závislosti na objemu injekce. Validace na NIST 1568a a 1568b potvrdila shodu s certifikovanými nebo literárními hodnotami. Spikování vzorků přineslo obnovy 85–110 % a reprodukovatelnost pod 4 % (pro jednotlivé formy) a pod 2 % (pro iAs). Analýza 20 komerčních vzorků rýže odhalila přítomnost As(III), As(V) a DMA ve všech vzorcích, přičemž koncentrace inorganického arsenu a DMA zůstaly pod limitem 0,2 mg/kg dle Codex Alimentarius.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá doba analýzy (4 min) umožňuje vysokou vzorkovou propustnost. Vysoká citlivost, přesnost a selektivita usnadňují rutinní monitoring toxických forem arsenu v potravinářských a environmentálních laboratořích. Metoda splňuje požadavky regulačních norem pro stanovení inorganického arsenu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj směřuje k automatizaci extrakce, aplikaci na různorodé matice (obilniny, zelenina, vodní produkty), integraci online koncentračních technik a zlepšení detekčních limitů. Kombinace s dalšími spektrometrickými metodami přispěje ke komplexnímu profilu stopových prvků.

Závěr

Navržená HPLC-ICP-MS metoda je rychlá, robustní a spolehlivá pro separaci a kvantifikaci pěti forem arsenu v leštěné rýži. Ověření na referenčních materiálech a reálných vzorcích potvrzuje její vhodnost pro rutinní analytické laboratorní provozy.

Reference

• 1. Narukawa T., Inagaki K., Kuroiwa T., Chiba K. The extraction and speciation of arsenic in rice flour by HPLC-ICP-MS. Talanta. 2008;77:427–432.
• 2. Huang J. H., Ilgen G. Blank value, adsorption, preconcentration, and preservation for arsenic speciation of environmental water samples. Analytica Chimica Acta. 2004;512:1–10.
• 3. Caruso J. A., B’Hymer C., Heitkemper D. T. An evaluation of extraction techniques for arsenic species from freeze-dried apple sample. Analyst. 2001;126:136–140.
• 4. Llorente-Mirandes T. et al. A fully validated method for the determination of arsenic species in rice and infant cereal products. Pure and Applied Chemistry. 2012;84(2):225–238.