液質(zhì)聯(lián)用法測定食品中氯酸鹽和高氯酸鹽

王浩，張旭，張杉，于曉瑾，張文超，巴冬梅

國家食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京 100094）

含氯消毒劑是指溶于水中具有殺滅微生物的次氯酸的消毒劑，經(jīng)常用于食品加工設(shè)備的消毒，因此食品中可能存在高濃度氯酸鹽殘留。高氯酸鹽是一種環(huán)境微量污染物，除了對(duì)飲用水的直接或間接污染外，高氯酸根離子還污染環(huán)境，并經(jīng)土壤-植物、水-水生生物系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈，逐級(jí)富集累積后對(duì)農(nóng)產(chǎn)品和食品安全構(gòu)成威脅。兩者均可抑制人體甲狀腺對(duì)碘離子的吸收，干擾其正常功能，進(jìn)而影響代謝和發(fā)育，尤其是嬰幼兒大腦組織的發(fā)育，引發(fā)學(xué)習(xí)障礙、發(fā)育遲緩、多動(dòng)癥等癥狀。2020年5月25日，歐盟委員會(huì)發(fā)布（EU）2020/685號(hào)條例，修訂高氯酸鹽在部分食品中的最大殘留限量。其中，嬰兒配方奶粉、嬰兒食品、水果蔬菜、加工谷類食品和茶葉中高氯酸鹽的最大殘留限量依次為0.01，0.05，0.01和0.75 mg/kg。目前，測定氯酸鹽和高氯酸鹽殘留的文獻(xiàn)比較多，方法主要是離子色譜法[1-2]、離子色譜-質(zhì)譜法[2-4]、高效液相色譜-質(zhì)譜法[5-10]等。但是離子色譜法存在靈敏度不高、易產(chǎn)生假陽性等問題。離子色譜-質(zhì)譜法雖然去除了干擾，提高了定性與定量的準(zhǔn)確性和靈敏度，但流動(dòng)相多為無機(jī)酸堿，不適合直接進(jìn)入質(zhì)譜，需先經(jīng)過抑制器轉(zhuǎn)換成水，檢測成本較高，不利于方法的推廣。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀在全國基層實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)普遍使用，由于其對(duì)痕量殘留物質(zhì)精準(zhǔn)的定性定量能力，符合目前食品安全標(biāo)準(zhǔn)所追求的高效、準(zhǔn)確、普及的要求。該方法前處理簡單，靈敏度高，適合于各類食品中氯酸鹽和高氯酸鹽殘留的準(zhǔn)確定性、定量分析。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品來源

樣品，國家食品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心。

1.1.2 主要儀器與試劑

Agilent 6470A型串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜儀，配Agilent1290Ⅱ型液相色譜儀，美國Agilent公司；離心機(jī)；超聲波清洗儀；去離子水發(fā)生器；渦旋混勻器。

乙腈，色譜純（重蒸），德國Fisher公司；氯酸鹽和高氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/mL）：北京振祥公司；氯酸鹽-18O3（200 μg/mL）、高氯酸鹽-18O4（100 μg/mL）標(biāo)準(zhǔn)溶液：美國劍橋公司；PRiME HLB固相萃取柱（200 mg/6 mL，美國Waters公司）。

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別準(zhǔn)確量取100 μL 1 mg/mL氯酸鹽和高氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，用超純水稀釋至100 mL，制成氯酸鹽、高氯酸鹽質(zhì)量濃度分別為1 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)中間液，于4 ℃保存。使用時(shí)用水逐級(jí)稀釋成0.50，1.00，2.00，5.00，10.0，20.0和50 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作液。其中，標(biāo)準(zhǔn)工作液中氯酸鹽同位素內(nèi)標(biāo)溶液質(zhì)量濃度為5.0 ng/mL，高氯酸鹽同位素內(nèi)標(biāo)溶液質(zhì)量濃度為2.0 ng/mL，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.2.2 樣品前處理

包裝飲用水：稱取1.00 g（精確至0.01 g）試樣，加入10.0 μL同位素內(nèi)標(biāo)中間液，渦旋振蕩10 s，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。

液態(tài)樣品：稱取1.00 g（精確至0.01 g）試樣，加入50.0 μL同位素內(nèi)標(biāo)中間液，用乙腈定容至5 mL，具塞后劇烈振搖片刻，超聲提取10 min，吸取1 mL上清液，過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機(jī)濾膜，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。

固態(tài)樣品：稱取1.00 g（精確至0.01 g）試樣，置于250 mL玻璃離心管中，加入100.0 μL同位素內(nèi)標(biāo)中間液，再加入10.0 mL 70%乙腈水溶液，渦旋30 s，超聲提取40 min，吸取1 mL上清液，過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機(jī)濾膜，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。

乳粉：準(zhǔn)確稱取1 g（精確至0.01 g）試樣，置于10 mL玻璃離心管中，依次加入100.0 μL同位素內(nèi)標(biāo)中間液和2.0 mL 50 ℃左右熱水，渦旋10 s，用乙腈定容至刻度，具塞后劇烈振搖片刻，使蛋白質(zhì)沉淀，超聲提取10 min，吸取1 mL上清液，過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機(jī)濾膜，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。

茶葉：準(zhǔn)確稱取1 g（精確至0.01 g）試樣，置于250 mL玻璃離心管中，加入200.0 μL同位素內(nèi)標(biāo)中間液，再加入20.0 mL 70%乙腈水溶液，渦旋30 s，超聲提取40 min，先取2 mL上清液于玻璃離心管，在4 ℃和10000 r/min條件下離心5 min，取1 mL離心液過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機(jī)濾膜，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。

1.2.3 儀器條件

色譜條件：色譜柱為資生堂PC HILIC柱（150 mm× 2.0 mm，5 μm）；流速0.22 mL/min，柱溫25 ℃，進(jìn)樣量1 μL，流動(dòng)相為乙腈+20 mmol/L乙酸銨水溶液（25∶75，V/V）。

質(zhì)譜條件：負(fù)離子模式掃描，霧化氣壓力413.8 kPa；干燥氣溫度350 ℃，干燥氣流速10 L/min。

表1 氯酸鹽和高氯酸鹽的質(zhì)譜參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品前處理?xiàng)l件選擇

氯酸鹽和高氯酸鹽都是常見的環(huán)境污染物，溶于水和乙醇。因此，該法首先用水溶解乳粉樣品，然后再用有機(jī)試劑去除蛋白。分別比較乙醇、乙腈、丙酮、氯仿有機(jī)試劑的除蛋白效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙腈能有效去除樣品中蛋白質(zhì)，其余幾種去除蛋白效果不好。比較超聲時(shí)間對(duì)陽性樣品提取效率的影響，采用建立的檢測方法測定嬰幼兒營養(yǎng)米粉，當(dāng)超聲時(shí)間為10，20，30，40和50 min時(shí)，氯酸鹽的測定值分別為25.1，31.5，36.7，40.6和41.3 μg/kg，高氯酸鹽的測定值分別為10.4，13.6，19.5，25.7和26.2 μg/kg。試驗(yàn)證明，固態(tài)樣品超聲處理40 min能充分提取出目標(biāo)化合物。因?yàn)楦呗人猁}為環(huán)境污染物，很多溶劑（甲醇、乙腈等）均可能存在，所以試驗(yàn)中使用的乙腈需要重蒸處理。

分別對(duì)比PRiME HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱、Oasis HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱、安杰爾C18（6 mL/200 mg）固相萃取柱、安杰爾 PCX（6 mL/ 200 mg）固相萃取柱中的凈化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PRiME HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱效果比較好，其能吸附非極性干擾物質(zhì)而不影響目標(biāo)化合物的回收率，特別是對(duì)基質(zhì)中脂肪和磷脂，去除效率高達(dá)95%以上。同時(shí)，其操作簡便，無需活化平衡，可以直接過柱；試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)提取液中乙腈含量低于50%時(shí)，氯酸鹽內(nèi)標(biāo)和高氯酸鹽內(nèi)標(biāo)過PRiME HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱時(shí)會(huì)被部分吸附，從而造成定量不準(zhǔn)確，因此選擇70%乙腈水溶液為樣品的提取溶液。

2.2 同位素內(nèi)標(biāo)選擇

基質(zhì)效應(yīng)是指樣品中除目標(biāo)分析物以外的其他成分對(duì)待測物測定值的影響，抑制或者增強(qiáng)目標(biāo)化合物響應(yīng)的現(xiàn)象。比較目標(biāo)化合物在基質(zhì)中與純?nèi)軇┲械臉?biāo)準(zhǔn)曲線的斜率來評(píng)價(jià)氯酸鹽和高氯酸鹽在各種食品基質(zhì)（包裝飲用水、乳粉、米粉、牛奶、茶葉、蘋果等）中的基質(zhì)效應(yīng)，目標(biāo)化合物在基質(zhì)中與純?nèi)軇┲行甭时戎敌∮?，表明基質(zhì)對(duì)其具有電離抑制作用；比值大于1，表明具有電離增強(qiáng)作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：除包裝飲用水外，氯酸鹽和高氯酸鹽在其他基質(zhì)中均為電離抑制作用，比值均低于0.80（包裝飲用水除外）。同時(shí)，在實(shí)際檢測過程中，較難獲取全空白基質(zhì)進(jìn)行基質(zhì)加標(biāo)或基質(zhì)匹配定量，因此有必要采用同位素內(nèi)標(biāo)法來彌補(bǔ)前處理過程中差異對(duì)于檢測定量結(jié)果影響，提高方法定量的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)選擇氯酸鹽-18O3和高氯酸鹽-18O4為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。

2.3 分析性能

用標(biāo)準(zhǔn)系列工作液，分別進(jìn)樣2 μL，測定結(jié)果經(jīng)線性回歸（y為峰面積；x為濃度，μg/L），同時(shí)用空白樣品，定量添加標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照方法中介紹的步驟操作，當(dāng)所得譜圖的信噪比大于3時(shí)，將此添加量定為最低檢出限；當(dāng)信噪比大于10時(shí)，將此添加量定為最低定量限，結(jié)果見表2。

表2 氯酸鹽和高氯酸鹽的線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、方法定量限及檢出限

2.4 方法的回收率和精密度

分別選取具有代表性的樣品進(jìn)行回收率與精密度試驗(yàn)。準(zhǔn)確稱取包裝飲用水、茶葉、液體乳、飲料、餅干、魚肉、番茄、蘋果、嬰幼兒配方乳粉、嬰幼兒營養(yǎng)米粉及嬰幼兒果泥等典型樣品，各6份，每份1.0 g，共3組，分別定量加入氯酸鹽和高氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。考慮到很難找到陰性樣品，為了更好考察方法的回收率與精密度，加標(biāo)水平分別設(shè)定為10，20和50 μg/kg，按樣品前處理進(jìn)行測定。結(jié)果表明，不同濃度平均加標(biāo)回收率為80.1%～119.5%，平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%～9.9%（n=6）。

2.5 實(shí)際樣品檢測

使用該方法對(duì)市售的100份食品進(jìn)行檢測，共檢出97份陽性樣品，含量在0.51～817 μg/kg，檢出率達(dá)98.0%，其中茶葉殘留量較高。上述結(jié)果表明，我國食品中確實(shí)存在氯酸鹽和高氯酸鹽殘留，其對(duì)消費(fèi)者健康存在的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)引起重視。

表3 嬰幼兒配方乳粉樣品氯酸鹽和高氯酸鹽的加標(biāo)回收率 單位：%

圖1 含氯酸鹽和高氯酸鹽的陽性樣品MRM色譜圖

3 結(jié)論

采用固相萃取技術(shù)結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，建立一種高效檢測食品中氯酸鹽和高氯酸鹽的檢測方法。優(yōu)化前處理方法，樣品不需要固相萃取柱活化等繁瑣步驟，樣品提取液可以直接通過固相萃取柱凈化。該方法能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定性與定量，前處理簡單，準(zhǔn)確性和靈敏度均能滿足食品中氯酸鹽和高氯酸鹽的測定要求。該方法可為相關(guān)執(zhí)法監(jiān)督和食品生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)，為我國的食品質(zhì)量安全工作給予技術(shù)支持。