UPLC-MS/MS測(cè)定餐具洗滌劑及餐具表面氯酸鹽含量

梁鈺瑩，唐楚林，湯曜名，李錦清

廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院（佛山 528300）

氯酸鹽是含二氧化氯洗滌劑或消毒劑產(chǎn)生的一種消毒副產(chǎn)物（disinfection by-products，DBPs）[1]。自然界中含氯化合物的分解會(huì)產(chǎn)生氯酸鹽[2]，而食品中的氯酸鹽殘留主要來(lái)源于生產(chǎn)加工和運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)設(shè)備、容器和用水的消毒處理[3-5]。氯酸鹽與其他氯衍生殘留物成為乳制品、食品和飲料行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的安全問(wèn)題[6-8]，如Li等[9]調(diào)查我國(guó)華南地區(qū)的嬰兒食品和自來(lái)水發(fā)現(xiàn)，氯酸鹽樣品檢出率達(dá)90%。研究表明，氯酸鹽的攝入對(duì)人體健康具有嚴(yán)重危害，可能導(dǎo)致腎功能衰竭、甲狀腺異常、神經(jīng)系統(tǒng)損傷、溶血性貧血和基因畸變等[10-15]。

餐具洗滌廠(chǎng)在處理餐具過(guò)程中大量使用洗滌劑以去除污漬，以及食品（包裝容器）生產(chǎn)加工過(guò)程中的消毒環(huán)節(jié)，都有可能造成氯酸鹽殘留，通過(guò)污染食物和飲用水最終進(jìn)入人體，對(duì)人類(lèi)健康造成巨大威脅[5]。因此，建立一套高效可靠的氯酸鹽檢測(cè)/鑒定方法具有重要意義。

對(duì)氯酸鹽常用的檢測(cè)和鑒定方法主要包括離子色譜法[16-17]、離子色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[18-19]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用[20-23]等。氯酸鹽的檢出限較低，在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)儀器的靈敏度、精確度具有一定要求。超高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)將色譜的高分離特性和質(zhì)譜的高靈敏、高精準(zhǔn)特性實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，對(duì)低濃度物質(zhì)的檢測(cè)和鑒定具有突出優(yōu)勢(shì)，能更好地為餐具、食品包裝等來(lái)源的氯酸鹽殘留的監(jiān)管提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

WAX固相萃取柱（美國(guó)Waters公司）；MCE混合纖維素酯膜（廣州沃恩）；氯酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液（以氯酸根計(jì)，1 000 μg/mL，上海安譜）；氯酸鹽同位素內(nèi)標(biāo)（以氯酸根-18O3離子計(jì)，200 μg/mL，上海安譜）；甲酸、乙酸（色譜純，上海阿拉?。患姿徜@（分析純，廣州化學(xué)）；正己烷、石油醚、氨水（上海麥克林）；甲醇和乙腈（色譜純，美國(guó)Thermo Fisher公司）；所有溶液采用超純?nèi)ルx子水（電阻率＞18.2 MΩ·cm）配制。

1.2 主要儀器與設(shè)備

配ESI源Exion LC AD/SCIEX Triple Quad 4500超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國(guó)SCIEX公司）；Acclaim Trinity P1離子交換色譜柱（美國(guó)Thermo Fisher公司）；3-18K低溫高速離心機(jī)（美國(guó)Sigma公司）；V8渦旋混合器（美國(guó)Essenscien公司）；NANOpure Diamond UV/UF D11971超純水系統(tǒng)（美國(guó)Thermo Fisher公司）；PWS224ZH電子天平（美國(guó)OHAUS公司）；JJ500Y電子天平（富陽(yáng)騰輝電子）；DHG-9070A恒溫干燥箱（上海一恒儀器）；FV64全自動(dòng)智能氮吹儀（廣州得泰儀器）；JP-C1200超聲清洗器（廣州吉普超聲波電子）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理

餐具洗滌劑：準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0 g（精確至0.01 g）試樣，依次加入10.0 mL 0.2%甲酸水溶液和100 μL氯酸鹽同位素內(nèi)標(biāo)液，渦旋震蕩10 s，超聲提取10 min，加入15 mL正己烷，渦旋振蕩30 s，按9 000 r/min離心2 min，取下層水相，經(jīng)0.22 μm MCE混合纖維素酯膜過(guò)濾，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測(cè)定。

餐具：消毒餐（飲）具碗、盤(pán)、碟、杯等，用0.2%甲酸水溶液分3～5次沖洗整個(gè)內(nèi)表面（按照每100 cm2表面積使用100 mL提取液的比例）制成樣液備用。匙（不包括匙柄），筷子下段（進(jìn)口端約5 cm）置入0.2%甲酸水溶液中（按照每100 cm2表面積使用100 mL提取液的比例），充分振蕩20次，制成樣液備用。

凈化：取20 mL樣液，加入10 μL氯酸鹽同位素內(nèi)標(biāo)液，全部過(guò)已活化的固相萃取柱，棄去流出液，用6 mL 5%氨水甲醇溶液洗脫，收集洗脫液，將洗脫液于40 ℃條件下用氮?dú)獯蹈?，?zhǔn)確吸取1.0 mL 20 mmol/L甲酸銨甲醇（1︰2，V/V）渦旋復(fù)溶，用0.22 μm MCE混合纖維素酯膜過(guò)濾，供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測(cè)定。

空白試驗(yàn)：除不加試樣外，均按試樣同法操作處理。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)制備

根據(jù)需要用20 mmol/L甲酸銨甲醇（1︰2，V/V）溶液配制成氯酸鹽質(zhì)量濃度為0.0，0.2，1.0，5.0，10.0，50.0，100.0，200.0和500.0 ng/mL的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，氯酸鹽內(nèi)標(biāo)（-18O3）質(zhì)量濃度為15.0 ng/mL，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3.3 液相色譜條件

色譜柱為Acclaim Trinity P1復(fù)合離子交換柱（2.1 mm×100 mm，3 μm）；流動(dòng)相為乙腈和20 mmol/L甲酸銨溶液；流速0.200 mL/min；柱溫35 ℃；進(jìn)樣量5 μL；梯度洗脫程序如表1所示。

1.3.4 質(zhì)譜條件

電離方式為電噴霧離子源（ESI-）；檢測(cè)模式為負(fù)離子多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（multiple-reaction monitoring，MRM）模式。電噴霧電壓（IS）-3 500 V；脫溶劑溫度（TEM）500 ℃；氣簾氣壓力（CUR）35 psi；霧化氣壓力（GS1）50 psi；干燥氣壓力（GS2）45 psi；碰撞氣（CAD）9；其他質(zhì)譜參數(shù)如表2所示。

表2 質(zhì)譜參數(shù)設(shè)定

氯酸根（ClO3－）的色譜圖如圖1所示。

圖1 氯酸根（ClO3-）特征離子色譜圖（m/z 82.9/66.9）

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

采用直接進(jìn)樣的方式，將100 ng/mL氯酸鹽和15 ng/mL氯酸鹽（-18O3）的混合標(biāo)液注入離子源，在ESI負(fù)離子的模式下進(jìn)行一級(jí)質(zhì)譜分析，得到母離子和子離子。優(yōu)化其電噴霧電壓、碰撞氣、脫溶劑溫度、氣簾氣壓力、霧化氣壓力、干燥氣壓力等參數(shù)。采用MRM監(jiān)測(cè)模式，對(duì)已獲得的離子對(duì)進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜碎裂，得到最優(yōu)錐孔電壓和碰撞能量。

2.2 色譜條件的優(yōu)化

考慮色譜柱洗脫需用鹽類(lèi)，故選擇液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法中較常用且較易揮發(fā)的甲酸銨。Acclaim Trinity P1復(fù)合離子交換柱兼具反相功能，洗脫需用有機(jī)溶劑，乙腈洗脫能力大于甲醇，故流動(dòng)相采用乙腈和20 mmol/L甲酸銨溶液，可實(shí)現(xiàn)較好的質(zhì)譜響應(yīng)。流速過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致色譜峰分叉，影響質(zhì)譜響應(yīng)，較低的流速可得到滿(mǎn)意的峰型。并且通過(guò)優(yōu)化洗脫程序，使目標(biāo)化合物有合適的保留時(shí)間。

2.3 提取液的選擇

在做餐具中氯酸鹽殘留量試驗(yàn)時(shí)，在餐具表面涂加1 mL氯酸鹽質(zhì)量濃度為0.2 μg/mL后將其烘干，分別用100 mL 0.2%的甲酸水和乙腈-水（1︰1，V/V）作為提取液分3～5次沖洗整個(gè)內(nèi)表面，制成樣液，按1.3.1中凈化步驟處理，同時(shí)做空白試驗(yàn)。上機(jī)結(jié)果如表3所示，0.2%甲酸水提取效果更優(yōu)，故采用0.2%甲酸水作為提取液。

表3 不同提取液對(duì)回收率的影響 單位：%

2.4 固相萃取柱的選擇

表4 不同固相萃取柱對(duì)回收率的影響 單位：%

參照GB 14934—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)消毒餐（飲）具》中的餐具采樣方法，樣液中待測(cè)物質(zhì)含量較低，為達(dá)到滿(mǎn)意回收率，采用固相萃取柱富集濃縮后進(jìn)行測(cè)定。分別選用WAX和MAX兩種固相萃取柱進(jìn)行效果比對(duì)。結(jié)果如表4所示，WAX柱和MAX柱回收率的相對(duì)偏差較小，說(shuō)明兩種固相萃取柱都具有較好穩(wěn)定性，但前者的相對(duì)回收率高于后者，因此采用WAX固相萃取柱作對(duì)目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行富集濃縮處理。

2.5 微孔濾膜的選擇

對(duì)比MCE混合纖維素酯膜和尼龍膜2種濾膜對(duì)氯酸鹽回收率的影響情況，將含有氯酸根（ClO3-）質(zhì)量濃度20 ng/mL和氯酸根（-18O3）質(zhì)量濃度15 ng/mL的混合標(biāo)液分別用MCE混合纖維素酯膜和尼龍膜過(guò)濾，收集同個(gè)濾膜第1次和第2次的濾液進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果如表5所示，尼龍膜對(duì)目標(biāo)化合物的吸附較強(qiáng)，導(dǎo)致回收率偏低；而MCE混合纖維素酯膜對(duì)目標(biāo)化合物幾乎無(wú)吸附作用。因此，采用MCE混合纖維素酯膜對(duì)樣液進(jìn)行過(guò)濾。

表5 微孔濾膜對(duì)回收率的影響 單位：%

2.6 線(xiàn)性關(guān)系和檢出限、定量限

在優(yōu)化的最佳試驗(yàn)條件下，將配制好的標(biāo)準(zhǔn)系列工作液進(jìn)行測(cè)定，以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的比值相對(duì)響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，相對(duì)濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)。氯酸鹽在0.2～500 ng/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性方程為y=0.074 5x-0.063 9，相關(guān)系數(shù)（r）為0.999 7。

圖2 氯酸鹽的線(xiàn)性范圍和線(xiàn)性方程

在陰性樣品中定量添加標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照方法中步驟操作，所得圖譜信噪比大于3時(shí)，將此添加量定為最低檢出限；信噪比大于10時(shí)，將此添加量定為最低定量限。得出的餐具洗滌劑的檢出限為2.0 μg/kg、定量限為6.0 μg/kg；清洗后餐具表面氯酸鹽含量的檢出限為0.05 μg/L、定量限的含量為0.15 μg/L。結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 餐具洗滌劑中氯酸鹽檢出限的信噪比圖譜

圖4 清洗后餐具表面氯酸鹽檢出限的信噪比圖譜

在陰性樣品中按1，2和10倍定量限加標(biāo)量進(jìn)行三水平試驗(yàn)。餐具洗滌劑的平均回收率為91.27%，97.94%和101.07%，精密度為2.02%，6.06%和6.14%。餐具清洗后氯酸鹽含量的平均回收率為88.00%，97.47%和103.67%，精密度為1.82%，2.60%和4.26%。結(jié)果均滿(mǎn)足GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)》附錄F中的要求，詳細(xì)結(jié)果如表6和表7所示。

表6 餐具洗滌劑的加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果

表7 餐具清洗后氯酸鹽含量加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)建立超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法測(cè)定餐具洗滌劑及清洗后餐具表面氯酸鹽含量。用0.2%甲酸水溶液提取，WAX固相萃取柱濃縮凈化，超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測(cè)定，內(nèi)標(biāo)法定量。確定餐具洗滌劑中氯酸根的檢出限為2.0 μg/kg、定量限為6.0 μg/kg；清洗后餐具表面氯酸鹽含量的檢出限為0.05 μg/L、定量限為0.15 μg/L。該方法優(yōu)化前處理步驟、質(zhì)譜條件和色譜條件，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)保證良好的方法精密度、準(zhǔn)確度、重現(xiàn)性好、無(wú)拖尾現(xiàn)象，較好滿(mǎn)足氯酸鹽相關(guān)食品風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)要求，為餐具洗滌劑及清洗后餐具表面的氯酸鹽含量的監(jiān)控提供技術(shù)支撐。