大麻和火麻中痕量金属元素检测方案(二手分析仪器)

智能文字提取功能测试中

AgilentTrusted Answers 应用简报食品安全 使用 ICP-MS对大麻和火麻进行多元素分析 使用 Agilent 7800 分析多种大麻、火麻及其相关产品中的25种元素 Craig Jones 和 Jenny Nelson安捷伦科技公司，美国 在美国，大麻仍属于一级管控物质 (Schedule I controlled substance)，而在全球范围内，澳大利亚、加拿大、克罗地亚、捷克共和国、马其顿和波兰等国家已经批准将大麻用于医疗用途。目前，美国的29个州、哥伦比亚特区、关岛和波多黎各已批准综合公共医用大麻计划"。荷兰、西班牙、南非和乌拉圭等国的情况也是如此。 批准药用和消遣用大麻的国家/地区和美国各州要求对大麻及其相关产品进行严格检测以确保安全性，避免污染物(包括有毒元素 As、Cd、Pb和Hg等无机杂质)的影响。这些产品被用作营养补充剂时，矿物质及其他痕量元素的分析可提供必需的标签信息。由于生产过程可能受到污染，生产的每一个阶段都必须进行分析。 此外，美国《美国农业改进法案》(U.S. AgricultureImprovement Act， 又称《农场法案》， Farm Bill) 于2018年12月签署成为法律。该法律中的一项主要条款认可了火麻作为工业商品的合法性。 DEA、USDA 和 FDA 已通过《联邦公报》(FR 53365) 发布了一份联合原则声明。该声明将工业大麻定义为四氢大麻酚干重浓度不超过 0.3% (wt/wt) 的植物大麻(Cannabis sativa L.) 的任何部分或衍生物(包括种子)。 植物和营养补充剂中的痕量元素分析方法已经非常成熟2。通过酸消解将植物样品中的主要成分分解之后，通常使用 ICP-MS进行定量分析，因为该技术能够分析多种元素，而且灵敏度高、分析速度快、稳定性优异、动态范围宽。 本研究使用 Agilent 7800 ICP-MS 对多种大麻和火麻相关产品中的25种元素进行了分析。 仪器 分析采用标准配置的 Agilent 7800 ICP-MS仪器，该仪器配备安捷伦专有的高基质进样(HMI)系统。使用 Agilent SPS 4 自动进样器进样。7800 ICP-MS 配备标准样品引入系统，该系统由 Micromist玻璃同心雾化器、石英雾化室和带2.5 mm 内径中心管的石英炬管组成。接口由镀镍的铜采样锥和镍截取锥组成。 仪器操作条件列于表1中。HMI设置根据目标样品类型的基质水平进行自动调谐。在本例中，HMI稀释倍数为4倍。所有分析物都在氦气(He)碰撞模式下采集。使用简单的方法，He模式可通过动能歧视(KED) 可靠地减小或消除所有常见的多原子干扰。 表1.ICP-MS 运行条件(带阴影的参数在启动过程中针对 HMI条件自动优化) 参数 值 RF 功率 1600 W 采样深度 10 mm 载气 0.80 L/min 稀释(HMI)气体流速 0.15 L/min 氦池气体流速 4.3 mL/min 动能歧视电压 3.0 V 为了便于对比，本实验还使用半质量调谐采集 As 和 Se 的数据，用于校正由双电荷稀土元素 (REE) 引起的峰重叠。使用ICP-MS MassHunter 软件自动调谐仪器，完成半质量校正。该软件还可以采集整个质量数区域内的半定量数据(或称筛选数据)，这种模式被称为“快速扫描”。快速扫描能够采集到校准标样中可能不存在的元素的数据。 标准参比物质(SRM) 本研究分析了购自美国国家标准技术研究院 (NIST) 的多种SRM，以验证样品前处理中的消解过程。实验所用的 SRM 包括： NIST 1547 桃叶、NIST 1573a 西红柿叶和 NIST 1575 松针。使用 NIST 1640a 天然水验证校准程序。 样品 本研究分析了多种大麻和火麻相关产品，包括大麻、大麻片剂、大麻二酚酊剂、咀嚼糖果和火麻基润肤霜。 标样和样品前处理 使用1%HNO禾0.5%HCI的混合物制备校准标样。Na、Mg、K、Ca和 Fe的校准范围为 0.5-10 ppm。 Hg 的校准范围为 0.05-2 ppb。其余所有元素的校准范围为 0.5-100 ppb。 称取样品(大约0.15g大麻植物和0.3-0.5g大麻产品)放入石英容器中，加入4mL HNO，和1mLHCI， 采用如表2所示的程序对样品进行微波消解。加入 HCI 的目的是确保Ag 和Hg 在溶液中保持稳定。使用与配制标样时所用的相同酸混合液稀释消解后的样品。使用相同的方法制备 SRM，以验证消解是否彻底并确认分析物的定量回收率。火麻以类似的方式进行分析。 四种样品(.(见表6)各平行制备三份，在分析之前向样品中加入安捷伦环境加标混合溶液(部件号5183-4686)。在分析之前，将样品、加标样品和 SRM 稀释5倍，以降低酸浓度。 表2.微波消解参数 步骤 程序升温时间(min) 温度(℃) 保持时间(min) 氮气起始压力(bar) 1 20 240 15 35 校准和校准验证 关键有毒痕量元素 As、Cd、Pb 和 Hg 的代表性校准曲线如图1所示。所有元素在校准范围内均表现出优异的线性。 图 1. As、Cd、Pb 和 Hg的校准曲线 表3汇总了校准数据，包括检测限(DL)和背景等效浓度(BEC)。 表3.在 He模式下采集的校准数据汇总。阴影单元格中As 和 Se 的数据使用半质量校正调谐获得 质量 元素 内标 R DL (ppb) BEC (ppb) 9 Be Li 1.0000 0.0130 0.0055 23 Na 45Sc 1.0000 2.2898 63.9621 24 Mg 45Sc 1.0000 0.2617 0.4355 27 Al Li 1.0000 0.2685 0.5958 39 K 45Sc 0.9999 2.8386 60.8172 44 Ca Li 1.0000 1.0935 14.7211 51 V 1.0000 0.0046 0.0978 52 Cr 45Sc 1.0000 0.0070 0.0339 55 Mn 0.9999 0.0123 0.0772 56 Fe 0.9999 0.0048 0.7538 59 Co 1.0000 0.0007 0.0042 60 Ni 0.9999 0.0127 0.0282 63 Cu Ge 0.9999 0.0060 0.1106 66 Zn 45Sc 0.9999 0.0335 0.2284 75 As Ge 1.0000 0.0162 0.0509 75 As 1.0000 0.0107 0.0420 78 Se 1.0000 0.2533 0.4015 78 Se 1.0000 0.1102 0.4232 95 Mo 0.9998 0.0024 0.0091 107 Ag 115in 0.9998 0.0048 0.0090 111 Cd 0.9999 0.0026 0.0064 137 Ba 175Lu 1.0000 0.0075 0.0361 201 Hg 1.0000 0.0057 0.0182 205 TI 209Bi 1.0000 0.0068 0.0499 208 Pb 175Lu 0.9999 0.0042 0.0300 232 Th 1.0000 0.0006 0.0037 238 U 1.0000 0.0010 0.0027 作为仪器质量控制 (QC)的一部分，使用 NIST 1645a 天然水作为初始校准验证(ICV)标准品。表4中的结果表明，，11640a 中的所有认证元素的回收率都非常出色，回收率在 93%-104%范围内。使用含5 ppm 矿物元素、1 ppb Hg 和 50 ppb所有痕量元素的中等浓度校准标样作为连续校准验证 (CCV) 溶液。在整个运行过程中，重复分析 CCV 溶液六次。 平均回收率和回收率范围也列于表4中。CCV中所有元素的回收率都在预期值±10%范围内。 表4. ICV 和 CCV 回收率测试。阴影单元格中As 和 Se的数据使用半质量校正调谐获得 ICV 的 CCV 回收率 CCV 回收率范围，% 质量 元素 ICV (NIST 1640a) NIST 1640a 标准值(ppb) 回收率 (%) 平均值±1o，(n=6)% 9 Be 3.048 3.026 101 96±4 92-102 23 Na 3082 3112 99 97±3 93-100 24 Mg 1031 1050.2 98 98±2 95-101 27 AI 52.79 53.00 100 100±3 93-104 39 K 597.29 575.3 104 100±3 97-105 44 Ca 5553 5570 100 103±3 96-106 51 V 14.58 15.05 97 97±2 95-100 52 Cr 38.56 40.54 95 97±3 95-103 55 Mn 40.65 40.39 101 99±2 97-102 56 Fe 36.48 36.80 99 99±2 97-102 59 Co 19.65 20.24 97 96±3 93-101 60 Ni 24.50 25.32 97 96±3 92-99 63 Cu 82.79 85.75 97 96±2 94-100 66 Zn 54.23 55.64 97 95±3 92-99 75 As 7.854 8.075 97 95±3 92-99 75 As 7.780 8.075 96 93±3 90-97 78 Se 19.67 20.12 98 95±3 93-99 78 Se 19.74 20.12 98 94±4 90-99 95 Mo 44.18 45.60 97 96±3 91-100 107 Ag 7.810 8.081 97 98±2 96-100 111 Cd 3.884 3.992 97 95±3 92-99 137 Ba 152.2 151.8 100 97±2 94-100 201 Hg 0.0304 95±4 92-101 205 TI 1.592 1.619 98 101±4 98-109 208 Pb 11.89 12.10 98 98±2 94-100 232 Th 0.0025 - 一 97±2 94-100 238 U 23.64 25.35 93 96±2 93-98 为了验证消解过程，本实验分析了三种SRM (表5)。大多 数元素的结果平均值与标准浓度(已列于表中)高度一致。NIST 1547 中的 As以及 NIST 1547 和1573a中的 Se 的实测结果与标准浓度的一致性不佳。某些植物材料中可能含有高浓度的稀土元素(REE)， 也称为镧系元素(LA)。这些元素的第二电离势比较低，因此很容易形成双电荷离子 (REE**)。由于四极杆质谱仪基于离子的质荷比(m/z)对其进行分离，这些双电荷离子会在其真实质量数的二分之一处出峰。因此， 稀土元素：150Nd、150Sm、156Gd、156Dy、160Gd 和 160Dy的双电荷离子会在 m/z 75、78和80处出峰，1峰可能会重叠，进而导致含高浓度 REE 的样品中 As 和 Se 的测定结果出现偏差。7800 ICP-MS 通过“半质量校正”来校正这些干扰， ICP-MSMassHunter 软件会自动设置该功能。表5中带有阴影的单元格中列出了校正后的 As 和 Se 测定结果，证明了半质量校正功能对结果的改善。 请注意，表5中 As 和 Se 的回收率(用#表示)是比较原始标准值(1991年修订版)计算得到的结果。这些标准值后续已从证书(2017年修订版)中删除，因此可能不可靠。 表5.测定三种 SRM 样品的三个重复样得到的平均浓度(ppm)， 表中还列出了标准元素浓度(如适用)以及回收率(%) 元素 NIST 1547 桃叶 NIST 1573a 西红柿叶 NIST 1575 松针 平均实测浓度* 标准浓度 回收率(%)** QC标准(80%-120%) 平均实测 浓度* 标准浓度 回收率(%)** QC标准(80%-120%) 平均实测浓度* 标准浓度 回收率 (%)** QC标准(80%-120%) 9 Be + 23 Na 27.86 23.8 117 合格 119.2 136 88 合格 77.241 63 123 24Mg 4264.2 4320 99 合格 10213.1 12000 85 952.9 1060 90 合格 27Al 251.7 248.9 101 合格 513.3 598 86 合格 584.8 580 101 合格 39K 24330 24300 100 合格 25，728.4 27，000 95 等级：合格 4004.2 4170 96 合格 44 Ca 17371.6 15590 111 合格 53，983.3 50，500 107 合格 2467.6 2500 99 合格 51V 0.349 0.367 95 合格 0.698 0.835 84 合格 52 Cr 1.118 1 112 1.988 1.99 100 合格 2.429 3 81 55 Mn 99.6 97.8 102 合格 238.7 246 97 合格 473.4 488 97 56 Fe 222.8 219.8 101 合格 331.1 368 90 合格 53.167 46 116 合格 59 Co 0.069 0.07 99 0.510 0.57 89 合格 0.074 0.061" 121 60 Ni 0.788 0.689 114 合格 1.442 1.59 91 合格 1.462 1.47 99 63 Cu 3.649 3.75 97 合格 4.330 4.7 92 合格 3.330 2.8 119 合格 66 Zn 17.378 17.97 97 合格 25.953 30.9 84 合格 34.630 30.9 112 合格 75 As 0.183 0.06 304 不合格 0.128 0.112 114 合格 0.048 0.039 123 75 As 0.059 0.06# 98 等级合格 0.109 0.112 97 级：合格 0.047 0.039 121 78 Se 0.448 0.12 373 不合格 0.143 0.054 265 不合格 0.118 0.099 119 78 Se 0.108 0.12# 90 等级：合格 0.064 0.054 119 合格 0.110 0.099" 111 95 Mo 0.054 0.0603 90 合格 0.445 0.46 97 107 Ag + 0.019 0.017 112 111 Cd 0.028 0.0261 107 合格 1.330 1.52 88 合格 0.225 0.233 97 合格 137 Ba 124.9 123.7 101 合格 56.500 63 90 合格 5.371 6 90 合格 201 Hg 0.028 0.0317 88 合格 0.033 0.034 97 合格 0.039 0.0399 98 合格 205 TI 208Pb 0.846 0.869 97 合格 丰 0.170 0.167" 102 232 Th 0.050 0.05" 100 0.091 0.12 76 丰 238 U 0.014 0.015 93 0.028 0.035 80 *n=3，平行制备三个消解样品。**FDA元素分析手册(第3.4节，特殊计算)3.4公式20。QC标准依据 FDA EAM 4.7： NIST标准值的(80%-120%)。 未经认证的参比值。相关 SRM 未提供该元素的标准值或未经认证的参比值 定量结果 表6列出了两种大麻相关产品(大麻片剂和大麻二酚酊剂)以及两批大麻样品(批次A和B)的定量结果。大麻样品A中 As (160.0 ppb)、Cd (11.33 ppb)、Pb (24.00 ppb)和 Co(162.1 ppb) 的浓度相对较高，尽管远远低于现有的法规或指南水平。样品B中Pb 和 Co 的含量也比较高，分别达到55.40 ppb和143.4 ppb。 加标回收率 为检查该方法分析实际样品的准确度，本研究进行了加标回收率测试。向四种样品中加标安捷伦环境加标预混合标准品，此标准品中含有 200 ppb 多种元素、2000 ppb Na、Mg、K、Ca、Fe以及 4 ppb Hg。采用7800 ICP-MS 直接分析方法进行分析，加标样品中的大多数元素均获得了优异的加标回收率。如表6所示，大麻片剂、大麻二酚酊剂和两批大麻样品中所有元素的回收率都在±20%以内。两批大麻样品中K、Ca和Mn的加标结果无效，因为相较于未加标样品中的浓度，加标浓度过低(不到1/20)。 表6.两种大麻相关产品和两批大麻样品的定量数据以及平均加标回收率结果。除常量元素的浓度单位为ppm 外，其他所有元素的浓度单位均为 ppb 元素 大麻片剂 大麻二酚酊剂 大麻A 大麻B 平均加标回收率±1o(%) 实测浓度n=3(ppb) 实测浓度n=3 (ppb) 实测浓度 n=3 (ppb) 实测浓度n=3 (ppb) 9Be 3.785 2.869 5.323 3.660 109±6 23 Na (ppm) 20.03 <0.250** 7.372 50.02 110±4 24 Mg (ppm) 33.19 0.385 5426 5807 113±10 27 Al (ppm) 2.310 0.240 5.024 4.586 112±12 39 K (ppm) 46.30 <250.0** 41156 34101 不适用 44 Ca (ppm) 18.38 0.119 11394 9681 不适用 51V 16.46 1.102 37.04 25.09 116±8 52 Cr 104.8 28.52 81.39 272.5 114±5 55 Mn 183.7 16.34 114103* 229650* 不适用 56 Fe 1914 569.4 252188 219811 114±6 59 Co 5.624 3.177 162.1 143.4 114±5 60 Ni 38.98 16.06 108.2 185.7 113±3 63 Cu 121.6 24.87 10865 13467 108±1 66Zn 172.2 644.7 72504 126816 96±9 75 As 7.045 8.855 159.7 24.43 105±6 75 As 7.840 10.10 160.0 25.94 103+6 78 Se 29.08 51.20 50.68 83.80 95±14 78Se 27.40 38.50 45.78 72.68 94±13 95 Mo 24.12 34.20 3280 1589 118±4 107 Ag 0.877 2.847 8.612 10.78 100±10 111Cd 4.537 5.579 11.33 7.471 110±5 137 Ba 99.94 7.978 345.6 888.7 111±12 201 Hg

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