分散萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定蔬菜中多環(huán)芳烴和鹵代多環(huán)芳烴

分散萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定蔬菜中多環(huán)芳烴和鹵代多環(huán)芳烴

1凈化方法的選擇多環(huán)芳烴（pahs）是環(huán)境中常見的有機(jī)污染物，具有致癌性和可變性。美國國家環(huán)境管理局（epa）將其中16種pahs列入優(yōu)先控制污染物名單[1.3]。代多環(huán)芳烴(Halogenatedpolycyclicaromatichydrocarbons,X-PAHs)是汽車尾氣排放、有機(jī)物焚燒及其它工業(yè)化活動所產(chǎn)生的副產(chǎn)物,是由多環(huán)芳烴鹵化衍生而來,主要包括氯代多環(huán)芳烴(Cl-PAHs)和溴代多環(huán)芳烴(Br-PAHs)。近年的研究發(fā)現(xiàn),一些X-PAHs也具有致突變作用及類二噁英毒性,在環(huán)境中也廣泛存在[4~7]。因此,如果能同時測定樣品中多環(huán)芳烴(PAHs)及鹵代多環(huán)芳烴(X-PAHs),將能更準(zhǔn)確地評估樣品中多環(huán)芳烴的風(fēng)險。柱層析法和凝膠色譜法是目前檢測食品中PAHs最常用的凈化方法。Tao等建立了加速溶劑萃取(ASE)-硅膠層析法測定芹菜等蔬菜中16種PAHs的氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)法。Rojo等采用硅膠柱層析凈化,建立了測定生菜和番茄中10種PAHs的GC-MS方法。Zhong等采用索氏提取-硅膠層析柱法測定了甘藍(lán)等9種蔬菜中4種PAHs,回收率為87.7%~95.4%。目前檢測蔬菜中X-PAHs的方法尚未見報道,而環(huán)境樣品中X-PAHs的檢測也主要采用柱層析凈化-GC-MS方法。Sun等采用氧化鋁層析柱凈化,建立了測定表層沉積物中9種X-PAHs的GC-MS法。Ieda等建立了測定土壤中30種X-PAHs的全二維氣相色譜-高分辨飛行時間質(zhì)譜方法。然而,現(xiàn)有柱層析凈化方法步驟繁瑣,溶劑使用量大,耗時耗力,因此有必要開展PAHs和X-PAHs的快速前處理方法。分散固相萃取法(DSPE)是將固相萃取吸附劑分散在樣品的萃取液中,能有效去除蔬菜樣品中的雜質(zhì),操作簡單快速,近年來已廣泛用于果蔬等農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的測定[13~18]。目前采用分散固相萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定食品中PAHs和X-PAHs尚未見報道。因此,本研究以蔬菜為研究對象,通過優(yōu)化分散固相萃取凈化劑的種類和用量,去除蔬菜基質(zhì)中的色素等干擾,利用GC-MS選擇反應(yīng)監(jiān)測模式,建立了同時測定蔬菜中16種PAHs和11種X-PAHs的DSPE-GC-MS/MS法。2實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備Varian300氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀(美國瓦里安公司),十萬分之一電子天平(瑞士梅特勒公司),高速冷凍離心機(jī)(美國Thermo公司),渦旋混勻器(海門市其林貝爾儀器有限公司),KQ-500DB超聲波清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司),真空冷凍干燥機(jī)(德國MarinChrist公司),組織粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司),50mL離心管(美國康寧公司),0.22μm有機(jī)系微孔濾膜。16種多環(huán)芳烴標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(純度≥98.5%,德國Dr.Ehrenstofer公司),11種鹵代多環(huán)芳烴(純度≥95.0%,北京百靈威科技有限公司)。正己烷(HPLC級,美國Fisher公司),N-丙基乙二胺吸附劑(PSA)、石墨化碳黑(GCB)和十八烷基鍵合硅膠(C18)吸附劑(天津博納艾杰爾公司)。2.2實(shí)驗(yàn)方法2.2.1混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液16種多環(huán)芳烴混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液濃度為2000mg/L,用正己烷準(zhǔn)確稀釋至200mg/L。11種鹵代多環(huán)芳烴單標(biāo)儲備液制備:準(zhǔn)確稱取5mg(精確至0.00001g)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),用正己烷溶解并定容至25mL,制得200mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲備液?；旌蠘?biāo)準(zhǔn)儲備溶液:分別移取2.5mL200mg/L儲備溶液,以正己烷定容至50mL,配成10mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。使用棕色瓶裝,避光低溫保存。2.2.2樣品前處理2.2.3煤氣相圖的質(zhì)量分析3結(jié)果與討論3.1quehers法提取蔬菜多環(huán)芳烴為脂溶性化合物,辛醇水分配系數(shù)(logKow)在3.5~6.5之間,易溶于正己烷、丙酮、二氯甲烷、苯等非極性或中等極性溶劑,因此現(xiàn)有提取法常采用正己烷、丙酮或二氯甲烷等作為提取劑。然而典型的QuEChERS法通常采用乙腈作為提取劑。本實(shí)驗(yàn)比較了乙腈和正己烷對16種PAHs和11種X-PAHs的提取效果。乙腈和正己烷均能將蔬菜中的目標(biāo)物提取出來,回收率無顯著差別。但以乙腈作為提取劑時,提取液顏色深,蔬菜中極性較大的色素等雜質(zhì)同時被提取出,給下一步的凈化帶來困難;而以正己烷作為提取劑時,只有少部分的色素進(jìn)入提取液,提取溶劑顏色淺,因此,本實(shí)驗(yàn)采用正己烷作為提取劑。3.2萃取吸附劑種類的選擇本實(shí)驗(yàn)選擇N-丙基乙二胺吸附劑(PSA)、石墨化碳黑(GCB)和十八烷基鍵合硅膠吸附劑(C18)作為分散固相萃取吸附劑,比較了不同吸附劑對27種目標(biāo)物凈化回收效果的影響。如圖1A所示,以50mgGCB為分散固相萃取吸附劑時,目標(biāo)物的回收率均小于15%,由于GCB吸附劑表面具有正六元環(huán)結(jié)構(gòu),使其對平面分子有極強(qiáng)的親和力,能夠分離或去除蔬菜中葉綠素和類胡蘿卜素等色素以及固醇類雜質(zhì),有效去除樣品提取液的顏色,但由于PAHs和X-PAHs結(jié)構(gòu)中含有平面芳香環(huán),也均被不同程度吸附,導(dǎo)致目標(biāo)物回收率較低;PSA吸附劑結(jié)構(gòu)中含有兩個氨基,通過離子交換作用或者氫鍵的形成,能有效去除樣品中的有機(jī)酸、脂肪酸和糖等干擾物,以50mgPSA為分散固相萃取凈化劑時,發(fā)現(xiàn)提取溶液顏色較淺,27種目標(biāo)物回收率為80.5%~108.7%;C18是一種非極性的、廣譜性的凈化吸附劑,以C18為分散固相萃取吸附劑時,雖然樣品提取溶液顏色較深,但其能夠有效去除提取物中微量的非極性雜質(zhì),27種目標(biāo)物的回收率為86.1%~110.0%。考慮到PSA能夠去除蔬菜基質(zhì)中一些極性雜質(zhì),脫色效果較好,而C18可有效去除部分非極性干擾物。因此,本實(shí)驗(yàn)選擇PSA和C18混合物作為分散固相萃取吸附劑。此外,本實(shí)驗(yàn)還研究了PSA用量對回收凈化效果的影響。PSA用量分別為30,60,150和200mg時,16種PAHs和11種X-PAHs的回收率沒有顯著差別,均在81.99%~109.77%之間(圖1B)。然而,提取溶液的顏色卻有顯著差別。PSA的用量對葉綠素等雜質(zhì)的吸附效果有顯著影響,隨著PSA加入量的增加,提取液的顏色逐漸變淡,當(dāng)PSA的用量為150和200mg時,提取液的顏色沒有顯著差別,因此從成本角度考慮,本實(shí)驗(yàn)選擇PSA分散固相萃取凈化劑的用量為150mg。3.3標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限在確定的最佳測定條件下,配制10,20,50,100,150,200,250和500μg/kg的標(biāo)準(zhǔn)工作液進(jìn)行測定,圖2A為標(biāo)準(zhǔn)樣品的總離子流圖。以定量離子的峰面積對濃度進(jìn)行回歸分析繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,結(jié)果表明,16種PAHs和11種X-PAHs在10~500μg/kg濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)R2>0.998。以3倍信噪比估算儀器檢出限(LOD),PAHs和X-PAHs的儀器檢出限為0.001~0.25μg/kg。根據(jù)EPA關(guān)于定量限的定義,本方法對16種PAHs和11種X-PAHs的定量限為0.03~7.39μg/kg。3.4gc-ms/ms法采用菠菜和蘿卜樣品,進(jìn)行添加回收和精密度實(shí)驗(yàn),樣品添加3個濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,按本方法進(jìn)行處理,用GC-MS/MS法進(jìn)行測定,外標(biāo)法定量。50,100和200μg/kg添加水平的平均回收率為74.7%~115.1%(每個添加濃度平行測定6次),相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均不大于15.3%,結(jié)果見表2。3.5實(shí)際樣品的提取采用本方法對北京市售菠菜及蘿卜兩類17個樣品中16種PAHs和11種X-PAHs進(jìn)行檢測,所有樣品均有檢出。16種PAHs在菠菜中的平均總濃度為872μg/kg(干重),略高于蘿卜樣品(681μg/kg(干重)),其中萘、芴、菲等低環(huán)PAHs濃度較高,平均濃度在90.73~377.42μg/kg(干重)之間。而除9-溴菲和9-溴蒽外,其它9種X-PAHs均有檢出,在菠菜和蘿卜樣品中的總濃度分別為15.8(干重)和14.7μg/kg(干重),這也是首例檢出蔬菜中X-PAHs。圖2為27種目標(biāo)物的總離子流圖。(1)樣品制備蔬菜樣品去除表面浮土洗凈后切碎,真空冷凍干燥24h,凍干后樣品粉碎成粉,在4℃條件下備用。(2)提取稱取1.0g(精確至0.01g)凍干蔬菜粉于50mL離心管中,加入10mL正己烷提取劑,高速渦旋提取1min后,超聲提取10min,在4℃以5000r/min高速離心10min。(3)凈化準(zhǔn)確移取離心上清液2mL于10mL離心管中,再加入150mgPSA和150mgC18分散固相萃取凈化劑,高速渦旋1min后,在4℃以10000r/min高速離心5min,上清液過0.22μm有機(jī)相濾膜,供GC-MS/MS分析。(1)氣相色譜條件VF-5MS毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25μm);載氣為高純氦氣(≥99.999%),恒流,柱流量為1.0mL/min;進(jìn)樣口溫度:280℃;不分流進(jìn)樣,進(jìn)樣體積:1μL。程序升溫:初始溫度60℃,以12℃/min升至200℃,以2℃/min升至214℃