GC-MS/MS法檢測食品中環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇

摘 要：本文建立了氣相色譜-質譜聯(lián)用儀檢測食品中環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇殘留量的分析方法。樣品經分散固相萃取前處理，脈沖進樣，外標法定量。結果表明，2-氯乙醇在50～800 ng·mL-1時線性關系良好，相關系數(shù)R2為0.999 4；檢出限為50 ng·mL-1，定量限為150 ng·mL-1；添加水平為2 mg·kg-1時，平均回收率為89.5%～104.9%。該方法前處理操作便捷，耗材價格低，準確度較高，滿足大多數(shù)實驗室需求，可以用于食品中環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇的測定。

關鍵詞：環(huán)氧乙烷；2-氯乙醇；氣相色譜串聯(lián)質譜儀

Determination of 2-Chloroethanol， a Metabolite of Ethylene Oxide in Food by GC-MS/MS

FAN Yaguang， ZHAO Shihong， WU Junhong， LI Qi

（Zhengzhou Food and Drug Administration Institute， Zhengzhou 450000， China）

Abstract： This article establishes an analytical method for detecting residual amounts of 2-chloroethanol， a metabolite of ethylene oxide， in food using gas chromatography-mass spectrometry. The sample was pre-treated with dispersion solid-phase extraction， pulse injection， and quantified using external standard method. The results showed that there was a good linear relationship between ethylene oxide and 2-chloroethanol at 50～800 ng·mL-1， with a correlation coefficient R2 of 0.999 4; the detection limit is 50 ng·mL-1， and the quantification limit is 150 ng·mL-1; when the addition level is 2 mg·kg-1， the average recovery rate is 89.5% to 104.9%. This method has convenient pre-treatment operation， low consumable cost， high accuracy， and meets the needs of most laboratories. It can be used for the determination of ethylene oxide and its metabolite 2-chloroethanol in food.

Keywords： ethylene oxide; 2-chloroethanol; gas chromatography-tandem mass spectrometer

環(huán)氧乙烷是一種重要的雜環(huán)類石化產品，化學式為C2H4O，是最有效的光譜滅菌劑之一，特別是在醫(yī)療器械中被廣泛使用[1]。環(huán)氧乙烷還可以作為廣譜滅菌劑，用于殺滅細菌、病毒、芽孢等微生物，穿透力強，滅菌效果較好[2-4]。但環(huán)氧乙烷有一定毒性，長期暴露在環(huán)氧乙烷環(huán)境中，可能會引起頭痛、嘔吐、惡心、呼吸困難[5]，世界衛(wèi)生組織已將其列入最新的第一類致癌物清單中[6]。現(xiàn)如今國際上已有多個國家禁止使用環(huán)氧乙烷進行食品殺菌[7]。

食品中殘留的環(huán)氧乙烷大多來源于食品包裝的遷移[8]。例如，對食品外包裝進行熏蒸滅菌，則可能導致環(huán)氧乙烷殘留；使用環(huán)氧乙烷對聚酯薄膜進行滅菌處理也可能會導致環(huán)氧乙烷殘留[9]。歐盟明令禁止使用環(huán)氧乙烷作為植保劑，但可以作為農藥使用在特定農作物上，我國規(guī)定環(huán)氧乙烷僅可使用在患有矮腥黑穗病的小麥上[10]。環(huán)氧乙烷在接觸食品后，會發(fā)生分解反應，其代謝產物包括2-氯乙醇、乙二醇、2-溴乙醇。通常情況下，環(huán)氧乙烷在滅菌操作后，72 h后清除率可以達到99%，但是2-氯乙醇的清除速率十分緩慢，在72 h的解析后，依然存在32%的殘留[11]。本方法對環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇進行檢測。

目前，關于2-氯乙醇的檢測主要針對醫(yī)療器械、紡織品及其制品，且多采用頂空法和浸提法[11]。頂空法靈敏度低，采用水為基質進行提取時，所含樣品量較少，不適用微量測定[12]；浸提法耗時較長、步驟煩瑣，對環(huán)境污染較大，不適合大批量檢測。歐盟規(guī)定使用程序升溫汽化進樣口進樣，同位素內標法定量，但該方法前處理煩瑣，操作難度較大，對人員和儀器設備要求較高，檢測成本較高，不利于大面積推廣應用。因此急需要開發(fā)出一種操作便捷、成本低廉的適合食品中環(huán)氧乙烷及其代謝物的檢測方法。

本文結合脈沖進樣方式，建立了氣相色譜-質譜聯(lián)用儀檢測食品中環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇殘留量的分析方法。本方法前處理操作便捷，耗材價格低，定性更為準確，較大程度地避免了假陽性結果，適合食品中環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇的檢測。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

2-氯乙醇標準品（阿爾塔）；試驗用水：一級純水；本實驗所有溶劑均購于Fisher公司。

TSQ 8000 EVO質譜儀，Thermo Scientic；TraceTM 1310 GC氣相色譜儀，Thermo Scientic；色譜柱：Thermo Scientic Trace GOLD TG-WAXMS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。

1.2 實驗方法

1.2.1 儀器條件

（1）色譜條件。進樣口溫度：200 ℃；進樣量：1 μL；進樣方式：脈沖進樣，不分離模式；載氣：高純氦氣；載氣流速：1.2 mL·min-1。升溫程序：初始50 ℃，保持1 min，以20 ℃·min-1升至100 ℃，再以5 ℃·min-1升至120 ℃，再以40 ℃·min-1升至250 ℃，保持10 min。

（2）質譜條件。離子傳輸線溫度：300 ℃；離子源溫度：300 ℃；電離能量：70 eV；溶劑延遲5 min；離子監(jiān)測模式（SIM），2-氯乙醇定量離子m/z 31，定性離子m/z 49、43、29，離子豐度比100∶6∶12∶9。

1.2.2 標準溶液配制

室溫吸取10 mg/·L-1的標準溶液1 mL于10 mL容量瓶中，乙腈定容，配制成1 000 μg·mL-1的中間液。用乙腈逐級稀釋標準中間液得到濃度分別為50 ng·mL-1、100 ng·mL-1、200 ng·mL-1、400 ng·mL-1、600 ng·mL-1、800 ng·mL-1的標準工作液。

1.2.3 樣品前處理

將樣品進行粉碎后準確稱取試樣0.5 g（精確至0.001 g），置于50 mL具塞離心管中，加入5 mL乙腈，渦旋振蕩5 min，超聲10 min，離心后準確移取2 mL上清液于15 mL離心管中，加入50 mg C18、100 mg無水硫酸鎂清除油脂、脂肪酸、蛋白質等，渦旋3 min后離心，取上清液過0.22 μm濾膜，供氣相色譜-質譜聯(lián)用儀上機測定。

2 結果與分析

2.1 儀器條件優(yōu)化

2.1.1 色譜柱的選擇

TG-WAXMS是一款高極性相毛細管柱，適用于醇類的分離。經測試，TG-WAXMS柱對2-氯乙醇有較好的保留效果、分離效果好，且其靈敏度高，色譜峰形良好，出峰時間穩(wěn)定在5.88 min左右，并且目標峰附近并無其他干擾峰存在，因此選擇TG-WAXMS柱。

2.1.2 載氣流速與進樣方式的選擇

載氣流速是影響氣相色譜分離度的重要因素。流速快慢會影響峰型、靈敏度，進而影響定量結果。流速過快會降低效能，過慢則容易形成拖尾峰，在相同的樣品情況下，流速對組分的保留時間影響較大。合適的載氣流速可以得到比較高的塔板數(shù)，進而提高分離下效率。本文對比研究了流速為1.0 mL·min-1、1.2 mL·min-1時對2-氯乙醇分離效果的影響，結果發(fā)現(xiàn)流速為1.2 mL·min-1時，峰形更加尖銳，分離度更好。

合適的分流比可以改善待測物峰型。分流比增大時，進入色譜柱的氣體會減少，若色譜峰發(fā)生嚴重拖尾或分離度不好時，可以適當調高分流比，從而改善分離度。分流比降低時，進入色譜柱的氣體增多，若分析物含量較低，響應值偏小，則可以適當調低分流比，增大檢測器的響應值。本方法發(fā)現(xiàn)，使用脈沖不分流進樣，不存在分離度低、拖尾等情況，而脈沖不分流進樣還能有效提高本方法痕量檢測的能力，所以本方法選擇脈沖不分流進樣。

2.1.3 特征離子的選擇

在SIM模式下，對2-氯乙醇進行Full Scan掃描，選擇干擾最小、離子豐度最高的離子作為定量離子，其余作為定性離子。最終確定2-氯乙醇定量離子質荷比（m/z）為31，定性離子選擇質荷比（m/z）49、43、29。

2.1.4 基質效應

本方法同時考察了基質效應對實驗結果的影響。圖1是濃度為200 ng·mL-1的2-氯乙醇的基質標樣與溶劑標樣的比較圖，實驗結果表明濃度為200 ng·mL-1時基質對2-氯乙醇并無明顯增強，因此該實驗采用溶劑標與基質標均可。綜合考慮，本方法最終選擇溶劑標。

采用上述優(yōu)化后的儀器條件進樣分析，結果發(fā)現(xiàn)2-氯乙醇峰型良好，目標峰周圍不存在干擾峰。

2.2 線性方程、檢出限和定量限

以2-氯乙醇的峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標繪制標準曲線。結果表明，濃度在50～800 ng·mL-1時，線性關系良好，線性相關系數(shù)（R2）為0.999 4，線性方程為Y=1.13×104X+5.19×104。

以3倍信噪比（S/N）作為檢出限，10倍信噪比（S/N）作為定量限，得出本方法2-氯乙醇的檢出限為20 ng·g-1，定量限為50 ng·g-1，滿足日常工作的檢測需求。

2.3 加標回收試驗

取同一份樣品，進行處理并制成添加量為2 mg·kg-1的樣品，進行加標回收試驗，考察該方法的回收率，結果見表1。平均回收率為89.5%～104.9%，符合GB/T 27404—2008要求。

2.4 實際樣品檢測

鑒于在2021年8月，歐盟在韓國某品牌方便面中發(fā)現(xiàn)環(huán)氧乙烷超標，筆者從市場上購買了6款不同品牌的方便面，對其面餅中2-氯乙醇進行檢測。每批次采取雙平行檢測，兩次結果的誤差不得大于10%。結果顯示，6批次方便面面餅中均未檢出2-氯乙醇。

3 結論

本試驗通過氣相色譜串聯(lián)質譜儀建立了食品中環(huán)氧乙烷的代謝物2-氯乙醇的檢測方法，有效提升了食品中2-氯乙醇的檢測效率。該方法操作便捷、快速，成本低廉，靈敏度低、重復性好、定量準確，可以滿足日常工作的需求，為食品安全的監(jiān)管和風險監(jiān)測提供了有力的技術支撐。

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基金項目：河南省市場監(jiān)督管理局科技計劃項目任務書（2022sj132）。