免衍生化在线固相萃取-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（SPE-HPLC-ICP-MS）测定大米中背景水平甲基汞

《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》：Derivatisation-free determination of background methylmercury in rice by on-line SPE-HPLC-ICP-MSOpen Access

常规高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）在经基体耐受色谱所需稀释后，对大米中背景浓度甲基汞（MeHg）缺乏足够灵敏度。研究人员评估了直接进样和在线固相萃取（SPE），采用硫官能化硅胶预柱直接连接C₁₈ HPLC-ICP-MS，无需衍生化或柱后将MeHg转化为元素汞（Hg）。将直接进样体积从25 μL提高至250 μL，使溶液定量限（LOQ）由9.7 × 10²降至60 ng L^?1，但仍不足以测定含背景MeHg浓度的大米。以10或40 mL上样通过SPE柱，使溶液LOQ分别降至1.3和0.26 ng L^?1。对于0.300 g大米制备至45.0 mL的工作液，后者对应大米当量LOQ为0.039 μg kg^?1。使用经表征的大米材料和NIES CRM no. 13 hair评估一致性；测定值/参考值比值分别为111%和106%。

大米中甲基汞（MeHg，一种有机汞形态）已成为已确立但通常为低水平的膳食暴露途径，已发表调查显示多数商业大米含MeHg处于低μg kg^?1浓度，欧洲市场大米约为0.11–6.45 μg kg^?1，因此可靠测量要求方法定量限远低于1 μg kg^?1。HPLC-ICP-MS（高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱，色谱分离与元素选择性检测联用技术）可避免衍生化并提供直接元素选择性检测，但食品提取液为保护色谱性能而需稀释时灵敏度受限；蒸汽发生LC-ICP-MS和LC-AFS虽可提高灵敏度，却需要将有机汞化学转化为Hg⁰并增加反应化学。早期SPE-HPLC-CV-AFS方法通过硫基在线富集处理大米中低水平MeHg，但柱后氧化/还原步骤可能对共洗脱基体敏感；在线SPE-HPLC-ICP-MS随后已用于水和谷物中超痕量Hg形态，确认了直接ICP-MS检测的潜力。基于此，研究人员评估一种紧凑的硫-硅胶SPE-HPLC-ICP-MS配置，专门用于大米中背景MeHg，重点关注实际方法灵敏度增益和基体水平验证。

研究人员开展的研究比较直接进样与在线SPE-HPLC-ICP-MS，采用硫官能化硅胶预柱直接连接C₁₈分析柱和ICP-MS，不经衍生化或柱后MeHg向元素Hg转化；以混合MeHg和无机Hg标准进行外标校准，计算溶液检出限（LOD，通常为空白标准差3倍对应浓度）和LOQ（定量限，通常为空白标准差10倍对应浓度），并按0.300 g大米制备至45.0 mL工作液换算大米当量。验证采用实验室大米参考材料、NIES CRM no. 13 hair和NIST SRM 1568a rice flour等互补材料。研究结论表明，在线硫基SPE可在保持直接ICP-MS检测的同时显著提高MeHg灵敏度，40 mL上样时大米当量LOQ为0.039 μg kg^?1，与参考材料的一致性分别为111%和106%；该配置为希望从常规四极杆ICP-MS形态分析中获得更高灵敏度的实验室提供了有用途径，但最低大米当量品质因子由溶液空白推导，完整基体特异验证仍需独立大米流程空白和低水平基体加标回收数据。

关键技术方法概括（不超过250字）：以0.300 g细磨大米经25%四甲基氢氧化铵（TMAH）微波加热提取、盐酸酸化、离心和过滤制备工作液；采用直接进样或在线SPE-HPLC-ICP-MS，在线SPE柱为thiol-silica与thiourea-silica 1:1混合的硫官能化硅胶柱（2.1 × 30 mm），外泵以5.0 mL min^?1加载10或40 mL样品，阀切换后由HPLC流动相洗脱至C₁₈柱，ICP-MS使用Pt锥并加氧检测；以混合MeHg和无机Hg标准外标校准；验证材料包括实验室大米参考、NIES CRM no. 13 hair和NIST SRM 1568a rice flour。

3.1 直接进样对背景大米不足（Direct injection is insufficient for background rice）：通过比较25 μL和250 μL直接进样，研究人员发现25 μL进样时MeHg溶液LOD和LOQ约为2.9 × 10²和9.7 × 10² ng L^?1，按工作大米稀释对应大米当量约44和150 μg kg^?1，远高于市场大米浓度；提高至250 μL后溶液LOD和LOQ改善为18和60 ng L^?1，MeHg响应在10–500 ng L^?1线性（R² = 0.9997），但对应大米当量LOQ为9.0 μg kg^?1，仍高于欧洲商业大米0.11–6.45 μg kg^?1范围。因此，仅增加注入提取液体积不能解决灵敏度问题。

3.2 在线SPE提供所需灵敏度（On-line SPE provides the required sensitivity）：通过以硫官能化SPE柱替换样品环，10 mL上样相对250 μL直接进样的MeHg校准斜率约增加47倍（5763对123 peak-area units per ng per L），接近40倍体积比，表明在线配置中保留和转移有效；10 mL上样时溶液LOD和LOQ为0.40和1.3 ng L^?1，MeHg校准在2.5–50 ng L^?1线性（R² = 0.9996）；40 mL上样进一步使溶液LOD和LOQ降至0.080和0.26 ng L^?1，按0.300 g至45.0 mL制备对应大米当量LOD和LOQ为0.012和0.039 μg kg^?1，相对250 μL直接进样大米当量LOQ改善约230倍。由于这些值由溶液空白而非独立处理的大米空白推导，0.039 μg kg^?1应解释为规定制备因子下的大米当量定量限，而非完整流程方法LOQ。

3.3 准确性、精密度和分析背景（Accuracy, precision and analytical context）：由于没有认证MeHg的大米参考物质，研究人员用互补材料评估方法性能；实验室大米参考材料先前表征为1.62 ± 0.26 μg kg^?1，测得1.80 ± 0.05 μg kg^?1，测定值/参考值为111%；NIES CRM no. 13 hair认证3.8 ± 0.4 mg kg^?1 MeHg，测得4.03 ± 0.09 mg kg^?1，比值为106%；相对标准偏差（RSD）分别为2.8%和2.2%，测得值位于所述参考值区间内。但所提供记录未充分定义所有±值的覆盖因子和不确定度依据，不足以进行正式的不确定度归一化兼容性检验，故百分比仅描述为测定值/参考值一致性而非“准确度”；NIST SRM 1568a rice flour测得MeHg为4.63 ± 0.07 μg kg^?1，该材料仅认证总Hg（5.8 ± 0.5 μg kg^?1），故仅作一致性检查；多浓度水平的大米基体加标回收数据未在提供数据集中出现，仍是当前验证的局限。分析背景方面，本方法溶液LOD并非唯一低于所有已发表在线Hg预富集方法，已有专门SPE-HPLC-ICP-MS和在线SPE-LC-AFS系统报道亚ng L^?1值；本工作的实际优势在于直接ICP-MS检测、避免衍生化和柱后蒸汽发生化学，以及大米当量定量范围延伸至典型背景MeHg浓度以下。与近期验证大米、鱼和土壤的直接LC-ICP-MS方法MeHg LOQ为12 μg kg^?1相比，在线富集可解决此类灵敏度限制；但本研究应视为技术灵敏度演示，完整基体特异验证需要独立处理的大米空白和多个低浓度水平的加标回收实验。

讨论部分总结：讨论围绕灵敏度、验证与局限展开。直接进样即使提高至250 μL仍不足以覆盖背景大米MeHg；在线硫基SPE通过大幅增加上样体积显著降低溶液LOQ并改善大米当量LOQ，且保留直接ICP-MS检测优势。验证结果显示与实验室大米参考和NIES CRM no. 13 hair的测定值/参考值一致性较好，NIST SRM 1568a rice flour仅作总Hg认证下的一致性检查；由于缺乏认证MeHg大米参考物质、独立大米流程空白和多水平基体加标回收数据，最低大米当量品质因子不能等同于完整流程方法LOQ，方法仍需完整基体特异验证。

研究结论翻译：基于硫的在线SPE扩展了直接HPLC-ICP-MS测定大米中MeHg的实际灵敏度，同时避免衍生化和柱后蒸汽发生化学。其主要分析优势是可在色谱分离前加载显著更大的样品体积，而不放弃直接元素选择性ICP-MS检测。因此，该配置对于希望从常规四极杆ICP-MS形态分析中获得更高灵敏度的实验室而言是一条有用途径。其当前局限在于最低大米当量品质因子由溶液空白推导；完整基体特异验证需要独立的大米流程空白和低水平基体加标回收数据。