氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法測定嬰幼兒配方乳粉中24種多環(huán)芳烴的含量

王 瑋,郭 蓉,趙 瑩,田 麗,劉存衛(wèi),梁曉聰

(陜西省疾病預(yù)防控制中心,西安 710054)

多環(huán)芳烴(PAHs)是一類不易分解的稠環(huán)化合物,具有致癌、致畸、致突變等毒副作用。木材、石油、煙草等不完全燃燒以及食品的加工、存儲均可能產(chǎn)生PAHs,進(jìn)而污染空氣[1]、水[2-3]、土壤[4]、食品[5-9]等。嬰幼兒配方乳粉包含椰子油、棕櫚油等植物油配料,這些配料以及乳粉在加工過程中極易受到PAHs的污染。標(biāo)準(zhǔn)EC No 835/2011Amending Regulation(EC)No1881/2006as Regards Maximum Levels for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Foodstuffs以苯并[a]芘、PAH2(苯并[a]芘,)、PAH4(苯并[a]芘,,苯并[a]蒽,苯并[b]熒蒽)、PAH8(苯并[a]芘,,苯并[a]蒽,苯并[b]熒蒽,苯并[k]熒蒽,苯并[g,h,i],二苯并[a,h]蒽,茚并[1,2,3-cd]芘)描述PAHs的總毒性,規(guī)定嬰幼兒配方乳粉中PAH4的限量為1.00μg·kg－1。標(biāo)準(zhǔn)GB 2762－2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》只規(guī)定了谷物及其制品、肉及肉制品、水產(chǎn)動物及其制品、油脂及其制品中苯并[a]芘的限量,且檢測對象不包括嬰幼兒配方乳粉;標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.265－2021《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多環(huán)芳烴的測定》[10]可用于分析嬰幼兒配方乳粉、嬰幼兒輔助食品,但涉及的PAHs只包括苯并[a]蒽、、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘。嬰幼兒配方乳粉中可能產(chǎn)生的PAHs種類繁多,因此,全面、準(zhǔn)確測定嬰幼兒配方乳粉中PAHs含量意義重大。

PAHs的檢測方法主要有高效液相色譜-熒光法(HPLC-FLD)[11-12]與氣相色譜-質(zhì)譜法(GCMS)[13-14]。嬰幼兒配方乳粉基質(zhì)復(fù)雜,HPLC-FLD難以準(zhǔn)確定量;GC-MS 應(yīng)用較為廣泛,見GB 5009.265－2021及文獻(xiàn)[15],但單四極桿技術(shù)的抗干擾能力和靈敏度均較弱,檢測的PAHs種類也不全面。鑒于此,本工作采用氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法(GC-MS/MS)測定嬰幼兒配方乳粉中萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并[c]芴、苯并[a]蒽、環(huán)戊并[c,d]芘、、5-甲基、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[j]熒蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]芘、二苯并[a,l]芘、二苯并[a,e]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,h]芘等24種PAHs的含量,本方法具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高和離子傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn),可為嬰幼兒配方乳粉中PAHs的生產(chǎn)、市場監(jiān)控和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Trace 1310-TSQ 8000型氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀;SPE-24A 型24 位固相萃取儀;TTLDCⅡ型氮吹儀;SB25-12DTD 型超聲波清洗器;SIT256型旋渦振蕩器;EU PAHs固相萃取柱(填料為苯乙烯-二乙烯基苯聚合物,規(guī)格為300 mg/6 mL)。

110124-06 PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:200.0 mg·L－1,批號419152,包含萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘等8種PAHs。

110124-06 PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)中間液:10.0 mg·L－1,取0.50 mL 110124-06 PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,用體積比1∶1 的丙酮-異辛烷混合溶液定容至10 mL的容量瓶中,搖勻備用。

PAH-Mix 183 PAHs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:10.0 mg·L－1,批號G1071694CY,包含苯并[c]芴、苯并[a]蒽、環(huán)戊并[c,d]芘、、5-甲基、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[j]熒蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]芘、二苯并[a,l]芘、二苯并[a,e]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,h]芘等16種PAHs。

PAH-Mix 9 PAHs混合內(nèi)標(biāo)溶液:100.0 mg·L－1,批號G1069220CY,包含萘-d8、苊-d10、蒽-d10、熒蒽-d10、芘-d10、苯并[a]蒽-d12、-d12、苯并[b]熒蒽-d12、苯并[a]芘-d12、茚并[1,2,3-c,d]芘-d12、二苯并[a,h]蒽-d14、苯并[g,h,i]芘-d12等12種內(nèi)標(biāo)。使用時,用體積比1∶1的丙酮-異辛烷混合溶液稀釋至所需質(zhì)量濃度。

混合標(biāo)準(zhǔn)使用液:分別取1 mL PAH-Mix 183 PAHs標(biāo)準(zhǔn)溶液和110124-06 PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)中間液,用體積比1∶1的丙酮-異辛烷混合溶液定容至5 mL,配制成2.0 mg·L－1的PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)使用液。

基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:用陰性樣品溶液作稀釋劑,逐級稀釋混合標(biāo)準(zhǔn)使用液,制得0.244,0.448,0.975,1.95,3.90,7.80,15.6μg·L－1的基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,其中內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度均為2.00μg·L－1。

丙酮、環(huán)己烷、正己烷、異辛烷、無水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷均為色譜純;氨水、無水乙醚、石油醚、氫氧化鉀、無水硫酸鈉均為分析純;試驗(yàn)用水為一級水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

DB-EUPAH 毛細(xì)管色譜柱(20 m×0.18 mm,0.14μm);進(jìn)樣口溫度300 ℃;進(jìn)樣體積1μL;載氣為氦氣,純度不小于99.999%;不分流進(jìn)樣。載氣洗脫程序:初始流 量為0.7 mL·min－1,保持32 min;以5.0 mL·min－1升至1.5 mL·min－1,保持此流量至分析結(jié)束。柱升溫程序:初始溫度80 ℃,保持2 min;以10 ℃·min－1升溫至250 ℃,保持2 min;以8 ℃·min－1升溫至315 ℃,保持5 min;以20 ℃·min－1升溫至320 ℃,保持5 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電子轟擊離子(EI)源;離子源溫度230℃;傳輸線溫度280 ℃;質(zhì)譜掃描范圍 質(zhì)荷比(m/z)45～450;溶劑延遲時間6.50 min;碰撞氣為高純氬氣;多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式;窗口時間3.0 min。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

表1 (續(xù))

1.3 試驗(yàn)方法

取約2.0 g樣品,置于50 mL 離心管中,加入50.0μg·L－1混合內(nèi)標(biāo)溶液20.0μL 和10 mL 水,渦旋混勻。加入2 mL 氨水,充分混勻,在65 ℃水浴中加熱10 min。取出,冷卻至室溫,依次加入10 mL無水乙醇和8 mL 無水乙醚,振蕩2 min,加入8 mL石油醚,振蕩2 min,以8 000 r·min－1轉(zhuǎn)速離心5 min,將上層有機(jī)相轉(zhuǎn)移至15 mL 離心管中,在45 ℃水浴中氮吹至干。加入含1.5 mol·L－1氫氧化鉀的乙醇溶液5 mL,渦旋混勻后置于70 ℃水浴中皂化3 min。取出,冷卻至室溫,加入4 mL水和5 mL 正己烷,渦旋提取2 min,以8 000 r·min－1轉(zhuǎn)速離心2 min,取上層正己烷相,待凈化。在EU PAHs固相萃取柱中加入約1 g無水硫酸鈉,依次用3 mL 二氯甲烷、3 mL 正己烷活化柱子,取上述正己烷相過柱,上樣流量控制在1.0 mL·min－1左右。用5 mL正己烷淋洗柱子,用體積比1∶1的二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液5 mL洗脫。洗脫液收集于10 mL 錐底玻璃試管中,在40 ℃水浴中氮吹至干,殘留物用體積比1∶1的丙酮-異辛烷混合溶液0.50 mL 渦旋溶解,過0.22μm濾膜,濾液按照儀器工作條件測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜柱的選擇

由于待測PAHs種類較多,部分為同分異構(gòu)體,分離難度較高。試驗(yàn)比較了DB-5MS毛細(xì)管色譜柱和DB-EUPAH 毛細(xì)管色譜柱的分離效果。結(jié)果顯示:以DB-5MS毛細(xì)管色譜柱分離時,苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[j]熒蒽不能有效分離;以DB-EUPAH 毛細(xì)管色譜柱分離時,24種PAHs均獲得較好的分離效果。

含0.05 mg·L－1內(nèi)標(biāo)的4.00 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 含內(nèi)標(biāo)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of the mixed standard solution containing internal standards

2.2 固相萃取柱的選擇

試驗(yàn)比較了C18固相萃取柱、EU PAHs固相萃取柱和QuEChERS固相萃取包對加標(biāo)嬰幼兒配方乳粉樣品(加標(biāo)量5.00μg·kg－1)的凈化效果。結(jié)果顯示:以C18固相萃取柱凈化時,回收率在70.0%～120%內(nèi)的PAHs 有11 種,回收率小于70.0%和大于120%的PAHs分別有10種和3種;以QuECh ERS 固相萃取包凈化時,回收率在70.0%～120%內(nèi) 的PAHs有9種,回收率小于70.0%和大于120%的PAHs分別有14種和1種;以EU PAHs固相萃取柱凈化時,24種PAHs的回收率均在70.0%～120%內(nèi),這是由于該柱所用填料(苯乙烯-二乙烯基苯聚合物)的表面疏水性較強(qiáng),對PAHs選擇性更好、萃取效果更強(qiáng)。因此,試驗(yàn)選擇以EU PAHs固相萃取柱凈化樣品。

2.3 基質(zhì)效應(yīng)

按照儀器工作條件測定基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列和同濃度梯度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列(稀釋劑為體積比1∶1的丙酮-異辛烷混合溶液),以二者標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的差值與后者標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的比值計算基質(zhì)效應(yīng)系數(shù)η(表2)。依據(jù)文獻(xiàn)[16]對24種PAHs的基質(zhì)效應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行分級:η為正表示存在基質(zhì)增強(qiáng)作用,η為負(fù)表示存在基質(zhì)抑制作用;當(dāng)|η|＜20%時,基質(zhì)效應(yīng)較弱,可直接采用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;當(dāng)20%≤|η|≤50%和|η|＞50%時,基質(zhì)效應(yīng)分別為中等和較強(qiáng),需要采用基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列制作工作曲線。

表2 24種PAHs的基質(zhì)效應(yīng)系數(shù)Tab.2 Matrix effect coefficients of the 24 PAHs

由表2 可知:有6 種PAHs存在基質(zhì)抑制效應(yīng),有18種PAHs存在基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng);具有弱、中、強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)的PAHs分別有8種,12種和4種,具有中、強(qiáng)等級基質(zhì)效應(yīng)的PAHs占66.7%,且均顯示為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。因此,試驗(yàn)應(yīng)采用基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列制作工作曲線。

2.4 工作曲線和檢出限

按照儀器工作條件測定基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以各PAHs的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),其對應(yīng)的峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積的比值為縱坐標(biāo)繪制工作曲線。結(jié)果顯示,24種PAHs工作曲線的線性范圍均為0.244～15.6μg·L－1,線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表3。

按照試驗(yàn)方法進(jìn)行空白加標(biāo)試驗(yàn),以不小于3倍信噪比對應(yīng)的加標(biāo)量計算檢出限,所得結(jié)果見表3。

表3 線性參數(shù)和檢出限Tab.3 Linearity parameters and detection limits

2.5 精密度和回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對陰性樣品進(jìn)行3個濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),計算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),每個濃度水平均重復(fù)測定6 次,結(jié)果見表4。

由表4可知,24種PAHs的回收率為72.0%～128%,測定值的RSD 為0.77%～12%,能夠滿足PAHs的內(nèi)部檢測要求。

表4 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.6 樣品分析

采集陜西西安、渭南、寶雞以及河北石家莊生產(chǎn)的11份嬰幼兒配方乳粉,包含1段(0～6月齡)乳粉4份,2段(6～12月齡)乳粉4份,3段(12～36月齡)乳粉3 份,按照試驗(yàn)方法分析。結(jié)果顯示:在11份樣品中檢出了、苯并[a]蒽、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘,其他20種PAHs均未檢出,陽性樣品的檢出率為45.45%;1段陽性樣品有1份,PAHs(PAH4)總檢出量為1.92μg·kg－1,2段陽性樣品有2 份,PAHs總檢出量分別為0.44μg·kg－1和1.09μg·kg－1,3段陽性樣品有2份,PAHs總檢出量分別為0.89μg·kg－1和0.20μg·kg－1;1段陽性樣品中PAH4的總檢出量(1.92μg·kg－1)超過了EC No 835/2011規(guī)定的PAH4限值(1.00μg·kg－1),具有一定的健康風(fēng)險。

本工作以GC-MS/MS測定嬰幼兒配方乳粉中24種PAHs含量,方法可檢測的PAHs種類多、靈敏度高、準(zhǔn)確度好。在分析實(shí)際樣品時,陽性檢出率較高,且有1份1段嬰幼兒配方乳粉中PAH4的總檢出量超過了標(biāo)準(zhǔn)EC No 835/2011的規(guī)定。建議乳粉生產(chǎn)廠家嚴(yán)格把控嬰幼兒配方乳粉質(zhì)量,盡可能降低PAHs的污染,同時呼吁相關(guān)部門盡快頒布嬰幼兒配方乳粉中PAHs的限量標(biāo)準(zhǔn)。