液相色谱和等离子体质谱联用在莲藕和莲子中砷、汞和铅的同时形态分析的应用

发布时间：2020-04-01 02:34

【摘要】：金属形态分析已成为人类健康风险评估、环境监测和食品质量控制的宝贵工具。砷、汞和铅均是对人体有毒害的元素,不同形态砷、汞和铅的毒性有很大差异,因此测定砷、汞和铅的不同形态是十分有必要的。开发可靠的多元素形态分析方法,可以降低分析所需的成本,减少浪费和节约时间。高效液相色谱(HPLC)具有高选择性的优点,等离子体质谱(ICP-MS)以高灵敏度、低背景、宽线性范围(7~9个数量级)等特点脱颖而出,是分析金属元素的最佳方法之一。高效液相色谱和电感耦合等离子体质谱的联用方法(HPLC-ICP-MS)集合了各自的优点,是多元素形态分析中使用最广泛的技术之一。论文第一章从形态分析的意义、砷、汞和铅的形态及其单元素形态分析方法、多元素形态分析的优越性、多元素形态分析的研究进展等几方面进行了论述。第二章建立了一种同时对砷和汞进行形态分析的HPLC-ICP-MS方法。使用自制5cm C_(18)反相色谱柱,所用的流动相为4 mM TBAH(pH 6.0)和20 mM Cys+4 mM TBAH(pH 6.0),四种砷(As(III)、DMA、MMA、As(V))和三种汞形态(Hg(II)、MeHg、EtHg)同时分析仅需约11 min。分离汞形态的含硫试剂会与As(III)络合从而抑制甚至禁止As(III)的洗脱,因此先采用4 mM TBAH(pH 6.0)洗脱As(III),然后切换为20 mM Cys+4 mM TBAH(pH 6.0)洗脱其他形态物种的梯度程序来消除这种干扰。As(III)、DMA、MMA、As(V)、Hg(II)、MeHg、EtHg的检出限分别是0.092、0.081、0.078、0.15、0.016、0.027和0.032μg L~(-1)。峰高和峰面积的重现性(用RSD值表示)均低于4%。并成功应用于莲藕中砷和汞元素的同时形态分析,检测到莲藕中DMA和甲基汞含量分别为3.5-7.9和0.6-1.0μg kg~(-1)。第三章首次建立了一种同时对砷、汞和铅形态分析的HPLC-ICP-MS方法。所用的分析柱为15 cm C_(18)液相色谱柱,流动相A为2 mM TBAH(pH 5.0)和流动相B为20 mM Cys+2 mM TBAH(pH 5.0),为排除干扰设置梯度程序为:0-1 min 100%A;1-8 min 100%B;8-10 min 100%A,砷(As(III)、DMA、MMA、As(V))、汞(Hg(II)、MeHg、EtHg、PhHg)和铅(Pb(II)、TML、TEL)形态同时分析时间仅需约8 min,分离度均大于1.6。四种砷、汞和三种铅形态的保留时间、峰高和峰面积的RSD值均低于5%。As(III)、DMA、MMA、As(V)、Hg(II)、MeHg、EtHg、PhHg、TML、TEL和Pb(II)的检出限分别是0.036、0.043、0.13、0.20、0.023、0.025、0.036、0.041、0.0076、0.016和0.10 ng mL~(-1)。同时成功应用于莲子中砷、汞和铅元素的同时形态分析,检测到莲子中DMA、甲基汞、乙基汞和三甲基铅含量分别为19.6-28.2、1.2-4.8、1.2-4.1和1.4-2.9μg kg~(-1)。第四章总结了本文所做的工作,并展望HPLC-ICP-MS在多元素形态分析中的进一步创新研究及其在环境、食品、生物等领域的应用。
【图文】：

自然界,植物,酶促反应,植物螯合肽

图 1. 1 自然界中砷的循环[10]物中，根、叶和节的各种细胞中，，砷从根吸收、运输到茎叶和 As 的）同时发生。在植物内部，砷通过改变植物物理和生物化学及分子生植物的滋长和繁殖（见图 1. 2）[11]。As(V)主要通过磷酸转运蛋白（(V)在摄取后立即被还原为 As(III)，并通过酶促反应由植物砷酸还原谷胱甘肽(GSH)来催化非酶促反应得以还原。As(III)与多肽的巯基(-能力，因此可以破坏蛋白质的原始结构或者妨碍酶的催化反应。As者植物螯合肽(PCs)络合并转运至液泡。植物As解毒的重要方式正是成的螯合物。

示意图,植物,示意图,酶促反应

图 1. 1 自然界中砷的循环[10]在植物中，根、叶和节的各种细胞中，砷从根吸收、运输到茎叶和 As 的代谢螯合）同时发生。在植物内部，砷通过改变植物物理和生物化学及分子生物学影响植物的滋长和繁殖（见图 1. 2）[11]。As(V)主要通过磷酸转运蛋白（Pht1），As(V)在摄取后立即被还原为 As(III)，并通过酶促反应由植物砷酸还原酶（或由谷胱甘肽(GSH)来催化非酶促反应得以还原。As(III)与多肽的巯基(-SH)具亲和能力，因此可以破坏蛋白质的原始结构或者妨碍酶的催化反应。As(III)会肽或者植物螯合肽(PCs)络合并转运至液泡。植物As解毒的重要方式正是通过Cs 形成的螯合物。
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.63;TS254.58

【参考文献】