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    氣相色譜-質(zhì)譜法結(jié)合QuEChERS法快速檢測青椒中15種鄰苯二甲酸酯

    2018-05-08 07:32:20嚴(yán)煌倩翟麗菲程金金陳小龍楊麗璇余向陽
    江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報 2018年2期
    關(guān)鍵詞:青椒鄰苯二甲酸純度

    嚴(yán)煌倩, 李 勇, 翟麗菲, 龍 玲, 程金金, 陳小龍, 葛 靜, 楊麗璇, 余向陽

    (1.南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點實驗室,江蘇 南京 210023; 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)研究所,江蘇 南京 210014; 3.省部共建國家重點實驗室培育基地-江蘇省食品質(zhì)量安全重點實驗室,江蘇 南京 210014)

    鄰苯二甲酸酯(PAEs)是一類重要的人工合成有機(jī)物,被廣泛用作塑料的增塑劑,農(nóng)藥、驅(qū)蟲劑的載體以及化妝品、香味品、潤滑劑和去泡劑的生產(chǎn)原料。作為增塑劑,PAEs與聚烯烴類塑料分子之間由氫鍵或范德華力連接,極易在塑料制品的生產(chǎn)、使用、焚化和掩埋等過程中釋放到水、空氣和土壤環(huán)境中[1-4],從而導(dǎo)致PAEs成為自然環(huán)境中無所不在的污染物。因此,PAEs也被人們稱為“第二個全球性多氯聯(lián)苯(PCB)污染物”。大量的研究結(jié)果證實,PAEs具有環(huán)境激素作用,可在極低濃度下干擾人和動物的內(nèi)分泌系統(tǒng),導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂、生殖機(jī)能失常等,某些PAEs還具有肝毒性、腎毒性和“三致”作用[5-7]。由于PAEs污染的廣泛性以及對人和動物的高危害性,國際上很多環(huán)境監(jiān)控組織都把它列為優(yōu)控污染物。

    隨著塑料薄膜的應(yīng)用越來越廣泛,鄰苯二甲酸酯類化合物在環(huán)境中的含量增多,從而導(dǎo)致蔬菜中殘留PAEs。PAEs可以被植物根系吸收,穿過根系表皮、皮層和中柱進(jìn)入木質(zhì)部后進(jìn)一步運(yùn)移至地上莖葉部,在植物體中產(chǎn)生累積效應(yīng)[8-10]。近年來,中國各蔬菜產(chǎn)區(qū),特別是南方蔬菜產(chǎn)區(qū)不斷有蔬菜中檢出PAEs的報道。例如,南京郊區(qū)蔬菜中PAEs含量為0.510~7.160 mg/kg,其中鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的食品安全風(fēng)險較高[11]。廣州和深圳代表性蔬菜基地的蔬菜中PAEs的含量為0.073~11.200 mg/kg[12]。李彬等[13]比較了珠江三角洲地區(qū)不同農(nóng)產(chǎn)品中PAEs的殘留情況,發(fā)現(xiàn)蔬菜中的PAEs殘留量高于水稻和水果。汕頭蔬菜產(chǎn)區(qū)蔬菜中PAEs含量為0.454~19.193 mg/kg,平均含量為7.158 mg/kg,部分蔬菜中PAEs含量超過美國和歐洲的相關(guān)建議標(biāo)準(zhǔn),食品安全風(fēng)險非常明顯[14]。

    蔬菜在人類膳食結(jié)構(gòu)中所占的比例越來越大,所以建立檢測蔬菜中PAEs污染物的分析方法就顯得尤為重要。本研究參照國內(nèi)外鄰苯二甲酸酯的檢測方法,擬通過優(yōu)化提取凈化方法以及質(zhì)譜條件,建立氣相色譜-質(zhì)譜法結(jié)合QuEChERS法檢測青椒中15種PAEs的方法,以期提高檢測的效率、準(zhǔn)確度和靈敏度。

    1 材料與方法

    1.1 儀器和試劑

    試驗所用儀器主要有Agilent 6890/5973-GC/MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(安捷倫科技有限公司產(chǎn)品)、7683自動進(jìn)樣器(島津公司產(chǎn)品)、微型旋渦混合儀(滬西分析儀器廠有限公司產(chǎn)品)、KQ2200B超聲波清洗器(昆山超聲儀器公司產(chǎn)品)、分析天平(Acculab公司產(chǎn)品)、全溫振蕩培養(yǎng)箱(知楚儀器有限公司產(chǎn)品)、IKA分析研磨機(jī)(儀科實驗室技術(shù)有限公司產(chǎn)品),實驗室其他玻璃儀器及器皿均購自壽德試驗器材有限公司。

    15種PAEs標(biāo)準(zhǔn)品:鄰苯二甲酸二甲酯(DMP,純度≥99.9%)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP,純度≥99.9%)、鄰苯二甲酸二異丙酯(DIPrP,純度≥99.9%)、鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP,純度≥99.9%)、鄰苯二甲酸二丙酯(DPrP,純度≥99.7%)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP,純度≥99.7%)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP,純度≥99.8%)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP,純度≥98.2%)、鄰苯二甲酸二戊酯(DPP,純度≥99.0%)、鄰苯二甲酸二己酯(DHP,純度≥98.9%)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP,純度≥ 98.0%)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP,純度≥99.9%)、鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP,純度≥99.5%)、鄰苯二甲酸二庚酯(DHepP,純度≥99.0%)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP,純度≥99.0%),上述標(biāo)準(zhǔn)品均購自Chem Service公司。

    色譜級乙腈購自Merck公司,無水硫酸鎂、氯化鈉購自西隴化工股份有限公司,用前在600 ℃高溫下烘4 h,冷卻至室溫,密封儲藏于玻璃瓶中待用。乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)和石墨化炭黑(GCB)購自上海安普生物科技有限公司。為了減輕PAEs的污染,整個試驗所有玻璃器皿均用重鉻酸鉀洗液浸泡2 h,用二次蒸餾水沖洗3次,在200 ℃下烘烤2 h備用。

    1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

    用乙腈將15種鄰苯二甲酸酯類化合物標(biāo)準(zhǔn)品分別配制成100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液,儲藏在4 ℃冰箱中備用。用15種PAEs標(biāo)準(zhǔn)溶液配制5 mg/L混合標(biāo)樣,將上述混合標(biāo)樣用乙腈稀釋成所需系列標(biāo)準(zhǔn)工作液,于4 ℃冰箱中避光保存。

    1.3 樣品處理

    前處理方法采用改進(jìn)后的QuEChERS方法,將蔬菜樣品用組織搗碎機(jī)均勻搗碎。稱取10 g樣品置于50 ml玻璃離心管中,加入10 ml乙腈,先超聲萃取15 min,再搖床15 min進(jìn)行提取。隨后加入2 g氯化鈉,立即渦旋1 min,靜置5 min,取2 ml上清液置于具塞玻璃試管中,加入50 mg無水MgSO4、50 mg PSA和30 mg GCB,渦旋1 min,取1 ml上清液,過0.22 μm有機(jī)相濾膜,進(jìn)行GC-MS分析。

    1.4 氣相色譜-質(zhì)譜條件

    色譜條件:色譜柱為DB-5MS毛細(xì)管柱(30.00 m×0.25 mm×0.25 μm),載氣為氦氣(99.999%),進(jìn)樣口溫度為280 ℃,升溫程序為初始溫度80 ℃,保持1 min,以10 ℃/min的速度升到180 ℃,5 ℃/min的速度升到250 ℃,10 ℃/min的速度升到300 ℃,保持1 min,流量為1.2 ml/min,進(jìn)樣量1.0 μl,不分流進(jìn)樣。

    質(zhì)譜條件:電離模式為電子轟擊,電離能為70 eV,離子源溫度為300 ℃,四極桿溫度150 ℃,溶劑延遲時間為4 min,掃描方式為選擇離子監(jiān)測模式(SIM)。15種鄰苯二甲酸酯類化合物測定參數(shù)如表1顯示。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 樣品前處理條件的優(yōu)化

    2.1.1 提取方式 通常將樣品放入玻璃離心管中進(jìn)行提取,而玻璃離心管容易碎,故不宜采用振蕩法。本試驗前處理方式主要采用超聲20 min萃取和超聲15 min并搖床15 min萃取。結(jié)果(圖1)表明,超聲加搖床萃取效果更好。這可能是因為搖床振蕩,破壞了化合物與青椒的氫鍵作用力,使提取劑與樣品更充分地接觸,從而提高了萃取率。因此,本研究選擇超聲加搖床萃取作為前處理方式。

    表115種鄰苯二甲酸酯類化合物的保留時間及選擇離子監(jiān)測模式(SIM)參數(shù)

    Table1Retentiontimeandtheselectiveionmonitoringmode(SIM)parametersfor15phthalateacidesters(PAEs)

    化合物保留時間(min)選擇離子DMP9.40163?,135,194DEP11.07149?,177,121DIPrP11.85149?,167,192DAP12.97149?,189,132DPrP13.33149?,191,209DIBP14.62149?,167,233DBP15.99149?,205,233DMEP16.5859?,149,104DPP18.89149?,237,219DHP21.85149?,251,334BBP21.95149?,206,238DCHP24.47149?,167,249DHepP24.76149?,265,247DEHP24.90149?,167,279DNOP27.22149?,279,167

    *:定量離子。DMP:鄰苯二甲酸二甲酯;DEP:鄰苯二甲酸二乙酯;DIPrP:鄰苯二甲酸二異丙酯;DAP:鄰苯二甲酸二烯丙酯;DPrP:鄰苯二甲酸二丙酯;DIBP:鄰苯二甲酸二異丁酯;DBP:鄰苯二甲酸二丁酯;DMEP:鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯;DPP:鄰苯二甲酸二戊酯;DHP:鄰苯二甲酸二己酯;BBP:鄰苯二甲酸丁基芐基酯;DCHP:鄰苯二甲酸二環(huán)己酯;DHepP:鄰苯二甲酸二庚酯;DEHP:鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯; DNOP:鄰苯二甲酸二正辛酯。

    2.1.2 提取液的選擇 鄰苯二甲酸酯屬于親酯性物質(zhì),在大多數(shù)有機(jī)溶劑中都有較好的溶解性。常用的提取劑種類很多,其中乙腈、正己烷、乙酸乙酯的提取率相對較高[15-18]。正己烷極性較弱,對分子量較小的PAEs的回收率相對比較低,乙酸乙酯氣味比較大,直接進(jìn)樣對儀器損害較大,所以本試驗用乙腈作為提取液。樣品中加入乙腈后,提取液清澈不易乳化,加鹽脫水后提取液與水相分離。

    DMP、DEP、DIPrP、DAP、DPrP、DIBP、DBP、DMEP、DPP、DHP、BBP、DCHP、DHepP、DEHP、DNOP見表1注。圖1 不同提取方式下樣品中鄰苯二甲酸酯類的提取效果Fig.1 Extraction efficiency of PAEs in samples by different extraction methods

    2.1.3 凈化劑的選擇和用量 QuEChERS前處理常用的凈化劑有PSA、十八烷基鍵合硅膠(C18)和GCB。PSA能夠除去樣品基質(zhì)中的糖類、脂肪酸、有機(jī)酸、花青素。C18作為反相凈化劑,可以吸附樣品中的脂類和非極性干擾物質(zhì)。GCB主要用于去除樣品中的色素、甾醇,并能夠吸附非極性干擾物。C18吸附鄰苯二甲酸酯的量比較大[15,19],而且C18能去除的雜質(zhì),PSA和GCB也能去除,所以本試驗的凈化劑主要采用了PSA和GCB。PSA用量與回收率的相關(guān)性不大[20],將PSA的用量定為1 ml提取液使用25 mg PSA凈化。GCB對分析物有少量的吸附,所以對GCB用量15 mg/ml和25 mg/ml之間的結(jié)果進(jìn)行比對。圖2顯示,GCB的用量定為15 mg/ml時,凈化效果比較好,回收率也比較高。所以本試驗凈化劑用量為1 ml提取液使用25 mg PSA和15 mg GCB。

    DMP、DEP、DIPrP、DAP、DPrP、DIBP、DBP、DMEP、DPP、DHP、BBP、DCHP、DHepP、DEHP、DNOP見表1注。圖2 石墨化碳用量對回收率的影響Fig.2 Effect of graphitized carbon black (GCB) concentration on the recovery rate of PAEs

    2.2 PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)的總離子流色譜圖

    PAEs是一類極性較弱且沸點較高的疏水性化合物,色譜柱需要承受較高的溫度,所以應(yīng)該選擇弱極性或非極性的色譜柱。根據(jù)實驗室現(xiàn)有條件,選擇非極性色譜柱DB-5MS毛細(xì)管柱(30.00 m×0.25 mm×0.25 μm)作為分離色譜柱。由于PAEs的特征離子極其相似,可以通過定量離子、定性離子進(jìn)行分析,選擇離子如表1顯示。在優(yōu)化條件下,15種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)工作液(0.5 mg/L)的總離子流色譜圖(圖3)顯示,在此條件下,15種PAEs均能較好地分離,15個組分的譜峰完全分離,峰形尖銳,對稱性好。依據(jù)不同化合物的定量離子,可以將出峰時間較近的DCHP、DHepP和DEHP區(qū)分開。

    2.3 線性相關(guān)性、檢出限和定量限

    配制濃度為10 μg/kg、20 μg/kg、50 μg/kg、100 μg/kg、200 μg/kg、500 μg/kg、1 000 μg/kg的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,繪制各組分峰面積(Y)與質(zhì)量濃度(x)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。15種PAEs的質(zhì)量濃度在10 μg/kg到1 000 μg/kg與峰面積具有良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均高于0.997 5,以3倍信噪比(S/N=3)計算檢出限(LOD),以10倍信噪比計算定量限(LOQ)[21],其結(jié)果如表2顯示。

    DMP、DEP、DIPrP、DAP、DPrP、DIBP、DBP、DMEP、DPP、DHP、BBP、DCHP、DHepP、DEHP、DNOP見表1注。圖3 15種鄰苯二甲酸酯類化合物的分離色譜圖Fig.3 Chromatogram of 15 phthalate acid esters

    表215種PAEs的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

    Table2Linearregressionequations,coefcientsofdetermination,determinationlimit(LOD)andquantificationlimit(LOQ)of15PAEs

    化合物 線性回歸方程相關(guān)系數(shù)檢出限(μg/kg)定量限(μg/kg)DMPY=16962.27x-134.800.99940.61.8DEPY=20762.06x-324.320.99860.10.3DIPrPY=19403.43x-270.710.99910.30.9DAPY=3221.27x-237.310.99820.20.6DPrPY=19403.43x-270.710.99790.41.2DIBPY=16789.85x-676.280.99920.51.5DBPY=16224.44x-638.160.99910.72.1DMEPY=1668.06x-240.010.99860.10.3DPPY=12683.38x-199.960.99930.30.9DHPY=6610.87x-102.840.99840.61.8BBPY=3954.01x-510.410.99750.41.2DCHPY=8340.31x-120.040.99940.20.6DHepPY=6380.01x-354.610.99960.51.5DEHPY=7874.91x-132.060.99880.72.1DNOPY=4729.76x-275.970.99790.61.8

    DMP、DEP、DIPrP、DAP、DPrP、DIBP、DBP、DMEP、DPP、DHP、BBP、DCHP、DHepP、DEHP、DNOP見表1注。Y:峰面積;x:化合物的質(zhì)量濃度。

    2.4 回收率和精密度

    為了驗證該方法的準(zhǔn)確度,取一定量辣椒樣品,加入15種PAEs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,樣品中15種混合PAEs的濃度為0.1 mg/L、0.5 mg/L。按照優(yōu)化的提取和凈化方法進(jìn)行回收率測定試驗,得到平均加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。結(jié)果(表3)表明,15種鄰苯二甲酸酯的平均加標(biāo)回收率為70.3%~108.0%,RSD值為1.4%~10.2%。

    表3不同添加濃度下15種PAEs的平均加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=5)

    Table3Averagerecoveryefficiencyandrelativestandarddeviationsfor15kindsofPAEs(n=5)

    化合物0.1mg/kg平均加標(biāo)回收率(%)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)0.5mg/kg平均加標(biāo)回收率(%)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)DMP74.14.978.72.4DEP72.01.495.42.6DIPrP78.02.583.93.1DAP95.96.2105.38.0DPrP70.34.176.22.7DIBP79.38.674.43.1DBP79.210.077.34.8DMEP102.08.493.37.9DPP108.07.898.16.0DHP95.08.796.19.5BBP91.37.685.35.6DCHP80.010.276.26.7DHepP77.67.677.16.2DEHP78.48.172.42.6DNOP75.43.872.43.8

    DMP、DEP、DIPrP、DAP、DPrP、DIBP、DBP、DMEP、DPP、DHP、BBP、DCHP、DHepP、DEHP、DNOP見表1注。

    2.5 大棚青椒樣品檢測結(jié)果

    結(jié)果(表4)表明,大棚青椒樣品均不同程度地受鄰苯二甲酸酯化合物的污染,含量為 248.45~343.96 μg/kg,檢出的PAEs有DMP、DEP、DIPrP、DPrP、DIBP、DBP、DPP、DEHP和DNOP,含量分別為17.78~34.69 μg/kg、11.61~29.84 μg/kg、13.39~24.34 μg/kg、11.60~21.33 μg/kg、23.33~31.59 μg/kg、76.27~106.09 μg/kg、13.81~24.41 μg/kg、43.70~98.62 μg/kg、13.48~19.79 μg/kg。不同大棚青椒中鄰苯二甲酸酯的含量也稍有不同,這有可能是受大棚地理環(huán)境、地膜使用量等情況的影響。但總體上,青椒中DBP殘留量最高,其次是DEHP和DIBP。因此,需要對大棚蔬菜中的這3種鄰苯二甲酸酯進(jìn)行重點監(jiān)控。

    表46個蔬菜大棚青椒樣品中15種PAEs的檢測結(jié)果

    Table4Detectionresultsof15PAEsinsixgreenhousepepper

    化合物質(zhì)量濃度(μg/kg)大棚1大棚2大棚3大棚4大棚5大棚6DMP17.78±3.2424.35±2.1234.69±3.0218.49±2.6418.38±1.0632.15±3.22DEP14.19±2.1423.54±3.0529.84±2.7021.18±2.85-11.61±1.04DIPrP19.08±3.6121.69±1.2113.54±1.2022.58±2.1713.39±2.0424.34±2.24DAP------DPrP13.59±1.2411.60±0.9414.38±1.0711.95±1.2421.33±2.3216.32±1.31DIBP23.33±3.0225.60±2.2526.64±3.5130.36±3.7526.52±3.0231.59±2.51DBP78.62±9.1391.52±11.2489.29±8.25106.09±9.8587.50±7.5476.27±6.42DMEP------DPP13.81±1.0424.41±2.2620.43±1.5219.50±1.9423.75±3.2123.53±2.62DHP------BBP------DCHP------DHepP------DEHP49.92±12.3243.70±4.1276.69±6.4498.62±9.9484.45±8.3254.41±4.84DNOP18.13±2.0714.81±1.0213.52±1.6515.19±1.9419.79±2.2413.48±1.69

    DMP、DEP、DIPrP、DAP、DPrP、DIBP、DBP、DMEP、DPP、DHP、BBP、DCHP、DHepP、DEHP、DNOP見表1注。-表示未檢測出。

    3 結(jié) 論

    利用氣相色譜-質(zhì)譜法結(jié)合QuEChERS方法檢測青椒中15種鄰苯二甲酸酯殘留量,優(yōu)化了原來的QuEChERS方法,用乙腈提取,用PSA(25 mg/ml)和GCB(15 mg/ml)進(jìn)行凈化,操作簡便,溶劑使用量少。結(jié)果表明,該方法具有較高的精密度和靈敏度,各方面均能滿足日常檢測分析要求,適用于蔬菜中多種塑化劑殘留量的測定,能較好地消除基質(zhì)效應(yīng)。此方法對于環(huán)境中鄰苯二甲酸酯的污染監(jiān)控和檢測具有重要意義。

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