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Determination of Arsenic Species in Beverages by HPLC-ICP-MS
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작성자 : 사이언스21 | 조회: 52 | 날짜: 2019-05-08 17:19:18

Determination of Arsenic Species in Beverages by HPLC-ICP-MS



Introduction
The species or chemical form of elements determines their mobility, bioavailability and toxicity. Liquid chromatography or ion chromatography allow a separation of these species. The subsequent detection by mass spectrometry provides a highly sensitive method for their quantification. Hence, LC-ICP-MS and IC-ICP-MS provide an essential tool for assessing benefits and/or risks of elements present in the sample. Arsenic speciation plays an important role in the characterization of food samples since it is absorbed from the soil into food plants like rice or apple and orange trees. Mostly accumulated in the fruit, the related products need to be characterized for their arsenic content. The inorganic trivalent arsenic(AsIII) and pentavalent arsenic(AsV) for example are the most toxic arsenic forms, whereas the organic monomethyl arsenic(MMA) and dimethyl arsenic(DMA) have significantly reduced toxicities, while arsenobetaine(AsB) is not toxic at all.

The application note describes a gradient method for the PQ LC HPLC system developed to separate five arsenic species with special attention to well separated chromatographic signals in shortest time. To test the method‘s applicability for real samples, commercially available apple juice and orange juice samples were analyzed.


Materials and Methods
Samples and Reagents
•Ammonium carbonate for preparation of Mobile Phase A and B

• Mobile Phase A-6.25 mM(NH4)2CO3 and Mobile Phase B-60 mM (NH4)2CO3
•Arsenic species: AsIII, AsV, MMA, DMA
•Internal standard: AsB
The calibration solutions were prepared in concentration ranges of 0.1, 0.5, 1, 5 and 10 μg/L for all arsenic species. The apple juice and orange juice samples were diluted 1:1 with mobile phase A.


Instrumentation
The characterization of the samples was performed using a PQ LC HPLC system with autosampler, quaternary pump(metal free, PEEK) and column oven coupled to a PlasmaQuant® MS ICP-MS (Table 1 and 2).




Results and Discussion
Arsenobetaine was used as internal standard for the whole experiment.
The observed variation throughout all injections was less than 0.5%.
Figures 1-4 show the excellent calibrations obtained between 0.1 and 10 μg/L with good linear correlations (Table 4).




The results obtained for the commercially available apple and orange juice are listed in table 4. The respective chromatograms that underline the performance of the method are shown in figure 5 and 6.



AsV was the major species in both juice samples (Table 4). The apple juice contained about 1.8 μg/L total arsenic, mainly in inorganic form (Figure 5). With 0.66 μg/L the orange juice contained less total As but also mainly present as inorganic As (Figure 6). Both samples contained less than 2 μg/L total arsenic, which can be considered harmless. The current limit value of the Drinking Water Ordinance for Arsenic is 10 μg/L.




Conclusion
The developed method provides a robust and reliable tool for the identification of arsenic species in beverages. The obtained chromatograms for real samples reveal a stable performance with good match of internal standard(AsB) signals. Stable retention times and a clear separation within seven minutes underline the robustness of the method. Combining the PQ LC, HPLC system with the PlasmaQuant® MS, ICP-MS offers an easy and sensitive solution for the identification of arsenic species in food samples. The method is ideal for routine testing of arsenic species in foods such as beverages.


원소의 종 또는 화학적 형태는 이동성, 생체 이용률 및 독성을 결정한다. 액체 크로마토 그래피 또는 이온 크로마토 그래피는 이러한 종들의 분리를 허용한다. 질량 분석법에 의한 후속 검출은 그 정량화를 위해 매우 민감한 방법을 제공한다. 따라서 LC-ICP-MS와 IC-ICP-MS는 표본에 존재하는 원소의 유익성 또는 유해성을 평가하는 데 필수적인 도구를 제공한다.


비소 사양은 토양에서 쌀이나 사과, 오렌지 나무와 같은 식물로 흡수되기 때문에 음식 샘플의 특징화에 중요한 역할을 한다. 대부분 과일에 축적된 관련 제품들은 비소 함량에 대해 특징이 필요하다. 예를 들어 무기 3가 비소 (AsIII)와 5가 비소(AsV)는 가장 독성이 강한 비소 형태인 반면, 유기 모노 메틸 비소(MMA)와 디메틸 비소(DMA)는 독성이 현저히 낮고 비소노베테인(Asenobethine, AsB)은 전혀 독성이 없다. 이 응용 노트는 최단 시간에 잘 분리된 크로마토 그래피 신호에 특별한 주의를 기울여 5종의 비소 종을 분리하기 위해 개발된 PQ LC HPLC 시스템의 그래디언트 방법에 대해 설명한다. 실제 샘플에 대한 방법의 적용 가능성을 테스트하기 위해 상업적으로 판매되는 사과 주스 및 오렌지 주스 샘플을 분석했다.


원소의 종류 또는 화학적 형태는 이동성, 생명 가용성 및 독성을 결정한다. 액체 크로마토그래피 또는 이온 크로마토그래피는 이러한 종들의 분리를 허용한다. 질량 분석법에 의한 후속 검출은 정량화를 위해 매우 민감한 방법을 제공한다. 따라서, LC-ICP-MS와 IC-ICP-MS는 표본에 존재하는 요소의 유익성 및/또는 위해성을 평가하기 위한 필수 도구를 제공한다.


대부분 과일에 축적된 것으로, 관련 제품은 비소 함량이 특징일 필요가 있다. 예를 들어 무기질 삼발 비소(AsIII)와 오발렌 비소(AsV)는 가장 유독성 비소 형태이며, 유기성 모노메틸 비소와 디메틸 비소(DMA)는 유독성이 현저하게 감소된 반면 비소노베테인(Asenobethine, AsV)은 전혀 독성이 없다. 애플리케이션 노트는 최단 시간에 잘 분리된 크로마토그래픽 신호에 특별한 주의를 기울여 5종의 비소를 분리하기 위해 개발된 PQ LC HPLC 시스템의 구배 방법을 설명한다. 실제 샘플에 대한 방법의 적용 가능성을 테스트하기 위해, 상업적으로 이용 가능한 사과 주스와 오렌지 주스 샘플이 분석되었다.


Reference(참고문헌): Analytik-jena Application noteMay
Data Services(자료제공): Analytik-Jena Application note.
The Person in Charge(담당자): Choi Jungmi
Maker(제조사): Analytik-Jena
e-mail(이메일):jung-mi.choi@analytik-jena.com
Country of Origin(원산지):Germany
Model Name(모델명): HPLC-ICP-MS


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