乳中全氟化合物的檢測(cè)方法研究進(jìn)展

蘇傳友，鄭楠，李松勵(lì)，屈雪寅，周雪巍，馬騰，楊紅建，王加啟

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京100193；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京100193)

0 引言

全氟化合物（Perfluorinated compounds,PFCs）是人工合成的一類有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，具有疏油、疏水特性，廣泛用于工業(yè)和消費(fèi)產(chǎn)品[1-3]。目前環(huán)境中普遍存在的PFCs主要有全氟羧酸類（Perfluorinated carboxylates,PFCAs）、全氟磺酸類（Perfluoroalkane sulfonic acids,PFSAs）、全 氟 酰 胺 類（Perfluorooctane sulfonamides,FOSAs）、全氟調(diào)聚醇（Fluorotelomer alcohols,PTOHs）等[4]。最典型的是全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid,PFOA）和全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonate,PFOS）[5]。全氟化合物非常穩(wěn)定，具有持久性、蓄積性和遠(yuǎn)距離遷移等特性，并可在食物鏈中累積放大，是環(huán)境中普遍存在的一類新型污染物[6]。

全氟化合物可以通過(guò)血乳屏障分泌到乳中。乳中全氟化合物常處于痕量，開展我國(guó)乳中全氟化合物的調(diào)研和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，離不開精確的檢測(cè)方法。因此，本文綜述了乳中全氟化合物的檢測(cè)方法，包括樣品中全氟化合物的提取和測(cè)定方法。

1 提取方法

全氟化合物在乳中與蛋白質(zhì)結(jié)合。乳中全氟化合物的萃取主要是先沉淀蛋白或破壞全氟化合物與蛋白的結(jié)合，然后從乳樣基質(zhì)中分離并獲得全氟化合物[7]。由于乳中全氟化合物的濃度處于痕量水平，樣品的提取對(duì)后期的檢測(cè)非常重要。提取過(guò)程中不僅要將乳中的全氟化合物盡可能完全的提取，還要避免污染，去除雜質(zhì)和消除乳中復(fù)雜基質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。目前，乳中全氟化合物的提取方法主要有液液萃?。↙iquid-liquid extraction，LLE）、液固萃?。↙iquid-solid exraction，LSE）和固相萃?。⊿olid phase extraction，SPE），通常需要1-2 m L樣品。此外，為了降低基質(zhì)效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，樣品提取液一般需要經(jīng)過(guò)固相萃取柱進(jìn)一步凈化[8]。

1.1 液液萃取

液液萃取法又稱溶劑萃取或抽提。液液萃取是利用不同組分在2種不混溶劑中分配系數(shù)或溶解度不同，將待測(cè)物質(zhì)與基質(zhì)分離的過(guò)程[9-10]。液液萃取法主要應(yīng)用于液體樣品中PFCs的提取,如母乳、奶制品等。液液萃取對(duì)乳中PFCs提取效果和回收率較好，但溶劑消耗量大，易發(fā)生乳化，且操作繁瑣。

Kubwabo等[8]報(bào)道利用離子對(duì)液液萃取法對(duì)母乳中全氟己酸（PFH x A）、全氟庚酸（PFH p A）、PFOA、全氟壬酸（PFNA）、全氟葵酸（PFDA）、全氟己烷磺酸（PFHxS）和PFOS進(jìn)行提取，樣品加標(biāo)回收率分別為119%，119%，79%，77%，117%，51%，51%；檢出限分別為 0.048，0.048，0.072，0.062，0.040，0.125，0.125 ng/m L。Thom sen等[11]用乙腈作為提取劑，采用液液萃取法對(duì)母乳中PFOA、PFNA、PFDA、全氟十一酸（PFUn-DA）、PFH x S、全氟庚烷磺酸（PFH p S）和PFOS進(jìn)行提取，樣品中不同加標(biāo)濃度的回收率(加標(biāo)質(zhì)量濃度為1.5 ng/m L)分別為92%，95%，106%，109%，104%，100%，97%；檢出限分別為0.01～0.025 ng/mL。Mosch等[12]將母乳樣品經(jīng)脂肪酶和蛋白酶水解后，經(jīng)甲醇提取，提取液經(jīng)固相萃取凈化，PFOA，PFOS，PFH x S回收率分別為89%，92%，109%；檢出限分別為0.07，0.01，0.007μg/L。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于通量高、并且操作簡(jiǎn)單，但在前處理酶解過(guò)程中需要較長(zhǎng)的時(shí)間。最近，Lankova等[13]報(bào)道用甲酸使乳中的PFCs和蛋白分離，然后用乙腈提取，樣品中全氟丁酸（PFBA）、全氟戊酸（PFPeA）、PFH xA、PFHpA、PFOA、PFNA、PFDA、PFU dA、全 氟 十 二 酸（PFDoA）、全 氟 十 三 酸（PFT rDA）、全氟十四酸（PFTeDA）、全氟丁烷磺酸（PFBS）、PFH xS、全氟葵烷磺酸（PFDS）、全氟辛烷磺酰胺（PFOSA）、N-乙基全氟辛烷磺酰胺（N-EtFOSA）、N-甲基全氟辛烷磺酰胺（N-M eFOSA）回收率分別為92%，91%，97%，95%，104%，94%，97%，99%，90%，101%，98%，99%，101%，92%，101%，94%，106%；定量限分別為20，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6，6，3，6，6 ng/L。乳中含有較高的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可以和PFCs可結(jié)合，為了獲得較好的提取效果，一般用甲酸分離樣品基質(zhì)中蛋白和PFCs的結(jié)合，乙腈將蛋白沉淀。然而，王杰明等[14]對(duì)4種萃取方法（離子對(duì)、甲酸、乙腈和甲醇-液液萃?。?duì)牛奶中12種PFCs的萃取效果進(jìn)行了比較，離子對(duì)和甲酸對(duì)PFCs的萃取率較低，而用乙腈提取其中FOUEA和FOEA的提取率過(guò)高超過(guò)140%，甲醇的提取率最好。用甲醇提取，提取液經(jīng)WAX（Weak Anion Exchange）固相萃取柱；PFH xS，PFH pA，PFOA，PFOS，PFNA，PFDA，PFUnDA，PFDoA，PFTA，8:2飽和調(diào)聚酸（FOEA），8:2不飽和調(diào)聚酸（FOUEA），F(xiàn)OSA的加標(biāo)回收率在分別為84.5%，108%，99.6%，91.9%，124%，120%，111%，110%，113%，117%，130%，101%；檢出限分別為6，26，27，5，36，20，27，18，29，92，34，46 ng/L。N ihaya A等[15]用丙酮對(duì)約旦母乳中PFOA和PFOS進(jìn)行液液萃取后經(jīng)HLB（H ydrophilic-Lipophilic Balance）固相萃取小柱凈化后用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析儀進(jìn)行分析，定量限為10 ng/kg，加標(biāo)回收率為93%～98%。

1.2 液-固萃取法

液-固萃取又稱浸取法，常用索氏提取器，選擇甲醇、乙腈等將目標(biāo)物從生物樣品基質(zhì)中分離出來(lái)[10,16]。目前常用于固體或半固體樣品、生物組織樣品等的提取，也用于乳制品提取。

Ballesterosgómez等[17]報(bào)道用四氫呋喃-水作為提取劑，對(duì)食物中PFBA，PFOA，PFDA，PFOS，PFPeA，PFH xA，PFH p A，PFNA，PFU d A，PFDoDA，PFT rDA，PFTeDA，PFBS和PFH xS進(jìn)行提取；結(jié)果表明當(dāng)四氫呋喃與水的比例為3:1時(shí)，對(duì)樣品中全氟化合物的提取效果最佳，回收率為88%～110%，定量限為2.5～60 ng/kg。隨后NOOR LANDER[18]檢測(cè)了荷蘭食品中PFCs；其中牛奶中的PFBA，PFOA，PFDA，PFOS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為43，1，1，10 ng/kg。

Young等[19]對(duì)牛奶中的全氟化合物用用堿消解法（N aOH甲醇溶液）進(jìn)行萃取后,經(jīng)WAX柱凈化，PFBS，PFH xS，PFOS，PFH xA，PFH pA，PFOA，PFNA，PFDA，PFUnDA，PFDoA樣品平均加標(biāo)（2 ng/g,n=6）回收率分別為104%，99%，102%，111%，102%，100%，100%，109%，101%，99%；檢出限分別為0.24，0.15，0.13，0.42，0.25，0.12，0.28，0.43，0.11，0.80 ng/g。堿消解可以使干擾和基質(zhì)影響最小化提高靈敏度，但此方法一般需要搖床震蕩3～16h，使前處理時(shí)間延長(zhǎng)，不利于污染物的快速檢測(cè)[20]。Domingo等[21]把消解時(shí)間縮短到0.5h，10 g凍干樣品加10 mL濃度為0.2 mol/L的氫氧化鈉甲醇溶液，消解30 min后，加40 mL甲醇劇烈震蕩20 min，之后加濃度為1 mol/L的鹽酸1 mL，5 000g離心20 min，移出上清。再用40 mL甲醇提取，將兩次上清混合，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋蒸至10 mL，WAX柱凈化后，用UPLC-MS/M S進(jìn)行測(cè)定評(píng)估了西班牙加泰羅尼亞地區(qū)全氟化合物暴露情況，但未報(bào)道樣品的提取率。

1.3 固相萃取法

固相萃取是通過(guò)固體吸附劑與目標(biāo)化合物之間的相互作用（離子交換、物理吸附或疏水作用等）將液體樣品中目標(biāo)化合物與樣品基體和干擾化合物分離。固相萃取的一般步驟包括：活化、上樣、淋洗和洗脫[10,16]。固相萃取具有高富集性、消耗溶劑少、操作簡(jiǎn)單、分析時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于食品及生物樣品中目標(biāo)分析物的濃縮和凈化處理。為了達(dá)到更好的提取效果，Karrman等[22]建議含蛋白和脂肪高的樣品應(yīng)用乙腈提取，再用O asis WAX柱子進(jìn)行凈化。

《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物源性食品中全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的測(cè)定》（GB 50009.253-2016）建立了動(dòng)物源性食品中PFOS和PFOA的測(cè)定方法。牛奶樣品混勻經(jīng)乙腈提取，通過(guò)分散固相萃取凈化后，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測(cè)檢測(cè)，PFOA和PFOS的檢出限分別為0.002μg/kg和0.02μg/kg，定量限分別為0.01μg/kg和0.1μg/kg[23]。

林欽等[24]建立了奶粉等動(dòng)物源性食品中PFOA和PFOS的聚酰胺固相萃取法，發(fā)現(xiàn)酸化乙腈比乙腈提取回收率穩(wěn)定且好，樣品經(jīng)酸性乙腈提取，提取液用0.5%甲酸按1:2進(jìn)行稀釋后過(guò)聚酰胺固相小柱，3.0 m L 5%氨水-甲醇溶液洗脫，其中奶粉PFOA三個(gè)水平（12.2，30.4，60.8μg/kg）的加標(biāo)回收率分別為100.5%，102.7%，102.8%；PFOS三個(gè)水平（12.6，31.6，63.2μg/kg）的加標(biāo)回收率分別為93.3%，97.7%，99.0%；PFOA和PFOS檢出限為0.2μg/g。

刑珍妮[25]采用固相萃取結(jié)合高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)建立了奶樣中PFOA和PFOS的分析方法。對(duì)前處理方法進(jìn)行了優(yōu)化，比較了甲醇、乙腈、甲酸三種常用提取溶劑的萃取效率，結(jié)果顯示，甲醇對(duì)PFOA和PFOS提取效果最好（回收率分別為89.0%和85.5%），乙腈次之（79.5%和76.1%），甲酸較差。作者進(jìn)一步考察了甲醇提取次數(shù)對(duì)PFOA和PFOS回收率的影響。發(fā)現(xiàn)PFOA和PFOS的回收率均在甲醇第一次提取時(shí)達(dá)最大，分別占總回收率的80.9%和81.2%，第二次的回收率占總回收率的15.0%和13.9%，而第三次回收率僅占總回收率的2%左右。因此，綜合回收率和試劑消耗，提取2次最佳?？疾炝藙?dòng)物源性食品基質(zhì)常用的兩種固相萃取小柱Oasis WAX和Oasis H LB，對(duì)于PFOA，H LB固相萃取柱萃取效果較好（回收率87.2%），WAX固相萃取柱回收率為84.0%；而對(duì)于PFOS，WAX固相萃取柱萃取效果較好（回收率87.2%）優(yōu)于HLB固相萃取（回收率為84.0%）。但HLB小柱操作活化、淋洗和洗脫都比WAX柱簡(jiǎn)便，因此，綜合選擇H LB小柱。

2 檢測(cè)方法

乳中全氟化合物定量檢測(cè)常用到氣質(zhì)聯(lián)用（Gas chromatograph tandem mass spectrometer,GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(Liquid chromatographic-mass spectrometric,LC-MS)、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Liquid chromatograph-tandem mass spectrometer,LC-MS/M S）等。目前主要采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，尤其是高效液相色譜/負(fù)電噴霧/三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法。

2.1 氣質(zhì)聯(lián)用

氣質(zhì)聯(lián)用具有分離速度快和分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，但由于PFCs不具揮發(fā)性，利用GC-MS法分析樣品中的PFCs的含量，都必須對(duì)其進(jìn)行衍生化反生成PFCs的甲基酯進(jìn)行檢測(cè)，而衍生反應(yīng)的條件將影響GC法的靈敏度，且前處理繁瑣、衍生過(guò)程可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)，線性范圍較窄，限制了該方法的應(yīng)用[26]。

Fu jin等[27]等采用GC-MS法分析母乳和嬰兒食品中的PFCs，樣品經(jīng)提取后，提取液氮吹吹干，經(jīng)100μL 0.1M的溴甲苯溶液復(fù)溶，60℃衍生1 h后上機(jī)測(cè)定，PFOA，PFNA，PFDA，PFU nDA，PFDoA和PFT rDA的回收率分別為104%，84%，109%，95%，92%和97%；檢出限分別為 40，10，15，10，10，10 ng/L。Guzmàn等[28]用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)西班牙母乳中10種全氟羧酸進(jìn)行了檢測(cè)。樣品經(jīng)過(guò)前處理后，提取液經(jīng)乙腈混合溶液（4μL吡啶、8μL異丁醇、10μL氯甲酸異丁酯到178μL乙腈）衍生，GC-M S分析，回收率在70%～120%之間，定量限從0.2 ng/μL(PFNA)到0.6 ng/μL(PFDoA)。由于乳中的基質(zhì)復(fù)雜，且乳中的PFCs濃度處于痕量，采用GC法衍生反應(yīng)干擾強(qiáng)。因此利用GC法檢測(cè)乳中PFCs的報(bào)道較少。

2.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)既有HPLC分離能力高效的優(yōu)勢(shì)又具有質(zhì)譜高特異性的優(yōu)點(diǎn)，具有分析高效、特異性高、結(jié)構(gòu)解析能力強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)。LC-M S是以質(zhì)譜為檢測(cè)器，依據(jù)質(zhì)量分析器的不同，質(zhì)譜部分可以分為飛行時(shí)間質(zhì)譜和離子阱質(zhì)譜。Antignac等[29]應(yīng)用液相色譜-離子阱-質(zhì)譜檢測(cè)了法國(guó)母乳中14種PFCs的含量，檢出限為0.05-0.1μg/L。Cristiana Guerrant[30]將經(jīng)過(guò)離子對(duì)液液萃取后，用HPLC-ESI-MS檢測(cè)母乳中PFOS和PFOA，回收率為85%～90%，檢出限為0.5μg/kg。

2.3 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用

隨著現(xiàn)代分析儀器的出現(xiàn)，人們開發(fā)了靈敏度更高的分析方法，如高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（HPLC-MS/MS）等。由于全氟化合物從血液通過(guò)血乳屏障分泌到乳中的效率低，乳中的全氟化合物濃度較低。最常用的分析方法是高效液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法，尤其是高效液相色譜/負(fù)電噴霧/三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法。雖然HPLC-MS/MS儀器較昂貴，但由于比單級(jí)M S分析模式多，靈敏度和選擇性高，背景干擾少等優(yōu)點(diǎn)，在低含量物質(zhì)的分析中具有突出的優(yōu)勢(shì)[26]。

Liorca等[31]用三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜對(duì)母乳和嬰兒配方奶粉中PFOA，PFOS，PFNA，PFDA；母乳和嬰幼兒配方奶粉4中全氟化合物的檢出限分別為4.5，3.5，3.5，25.6 ng/L和29.7，1.8，12，363 ng/kg。劉嘉穎等[32]建立了動(dòng)物源性食品中的PFOA和PFOS高效液相色譜-三重四極桿-串聯(lián)質(zhì)譜法，PFOS檢出限為76～129 ng/kg、PFOA的檢出限為88～319 ng/kg。Berger等[33]比較了離子阱質(zhì)譜、三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)PFCs的檢出限（如表1所示）。與離子阱質(zhì)譜法相比，飛行時(shí)間質(zhì)譜和三重四級(jí)桿質(zhì)譜的靈敏度較高、檢出限低，更適合樣品中痕量全氟化合物的分析。

表1 不同高效液相色譜-質(zhì)譜儀對(duì)所選全氟化合物檢出限

李瀟等[34]用超高效液相色譜-三重四極桿-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)母乳中PFOS和PFOA的質(zhì)量濃度，檢出限分別為7.5 ng/L和10 ng/L，加標(biāo)100 ng/L，回收率為90%～120%。刑珍妮[25]建立了固相萃取結(jié)合高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)同時(shí)測(cè)定牛奶中全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）的方法，PFOA和PFOS在添加質(zhì)量濃度為0.03，0.3和1 ng/L三個(gè)水平時(shí)的回收率平均值分別為87.6%和82.9%；檢出限分別為5和10 ng/L。

3 結(jié)果及展望

全氟化合物在環(huán)境中廣泛存在，對(duì)人類健康具有潛在的危害。目前，用于乳中全氟化合物檢測(cè)的方法主要是各種儀器分析法。開發(fā)高效、靈敏、快速的全氟化合物檢測(cè)方法非常重要。

我國(guó)是化學(xué)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。如果不對(duì)全氟化合物加以控制，污染會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。2007年，國(guó)務(wù)院已經(jīng)批準(zhǔn)《中國(guó)履行〈關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約〉》。我國(guó)作為公約締約國(guó)，對(duì)全氟化合物也進(jìn)行了初步研究。由于在新型持久性有機(jī)污染物研究方面起步較晚，關(guān)于全氟化合物環(huán)境問(wèn)題的廣度和深度以及我國(guó)在履行國(guó)際POPs國(guó)際公約方面面臨的緊迫形勢(shì)，目前的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要做大量的基礎(chǔ)性研究。

關(guān)于全氟化合物向奶牛生乳中遷移和消除的規(guī)律，國(guó)內(nèi)尤其是大型氟化工業(yè)園區(qū)附近牧場(chǎng)牛乳中全氟化合物暴露水平和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)缺乏，有必要加強(qiáng)牛乳中多種全氟化合物的檢測(cè)技術(shù)、遷移規(guī)律、消除規(guī)律和暴露水平的研究，并采取有效措施進(jìn)行管理，最大限度的降低來(lái)自牛乳中全氟化合物的遷移和污染，提升原料奶安全。