分散萃取-气相色谱-串联质谱法测定蔬菜中多环芳烃和卤代多环芳烃

分散萃取-气相色谱-串联质谱法测定蔬菜中多环芳烃和卤代多环芳烃

1净化方法的选择多环芳烃（pahs）是环境中常见的有机污染物，具有致癌性和可变性。美国国家环境管理局（epa）将其中16种pahs列入优先控制污染物名单[1.3]。代多环芳烃(Halogenatedpolycyclicaromatichydrocarbons,X-PAHs)是汽车尾气排放、有机物焚烧及其它工业化活动所产生的副产物,是由多环芳烃卤化衍生而来,主要包括氯代多环芳烃(Cl-PAHs)和溴代多环芳烃(Br-PAHs)。近年的研究发现,一些X-PAHs也具有致突变作用及类二噁英毒性,在环境中也广泛存在[4~7]。因此,如果能同时测定样品中多环芳烃(PAHs)及卤代多环芳烃(X-PAHs),将能更准确地评估样品中多环芳烃的风险。柱层析法和凝胶色谱法是目前检测食品中PAHs最常用的净化方法。Tao等建立了加速溶剂萃取(ASE)-硅胶层析法测定芹菜等蔬菜中16种PAHs的气相色谱-质谱(GC-MS)法。Rojo等采用硅胶柱层析净化,建立了测定生菜和番茄中10种PAHs的GC-MS方法。Zhong等采用索氏提取-硅胶层析柱法测定了甘蓝等9种蔬菜中4种PAHs,回收率为87.7%~95.4%。目前检测蔬菜中X-PAHs的方法尚未见报道,而环境样品中X-PAHs的检测也主要采用柱层析净化-GC-MS方法。Sun等采用氧化铝层析柱净化,建立了测定表层沉积物中9种X-PAHs的GC-MS法。Ieda等建立了测定土壤中30种X-PAHs的全二维气相色谱-高分辨飞行时间质谱方法。然而,现有柱层析净化方法步骤繁琐,溶剂使用量大,耗时耗力,因此有必要开展PAHs和X-PAHs的快速前处理方法。分散固相萃取法(DSPE)是将固相萃取吸附剂分散在样品的萃取液中,能有效去除蔬菜样品中的杂质,操作简单快速,近年来已广泛用于果蔬等农产品中农药残留的测定[13~18]。目前采用分散固相萃取-气相色谱-串联质谱法测定食品中PAHs和X-PAHs尚未见报道。因此,本研究以蔬菜为研究对象,通过优化分散固相萃取净化剂的种类和用量,去除蔬菜基质中的色素等干扰,利用GC-MS选择反应监测模式,建立了同时测定蔬菜中16种PAHs和11种X-PAHs的DSPE-GC-MS/MS法。2实验部分2.1实验仪器与设备Varian300气相色谱-串联质谱仪(美国瓦里安公司),十万分之一电子天平(瑞士梅特勒公司),高速冷冻离心机(美国Thermo公司),涡旋混匀器(海门市其林贝尔仪器有限公司),KQ-500DB超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司),真空冷冻干燥机(德国MarinChrist公司),组织粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司),50mL离心管(美国康宁公司),0.22μm有机系微孔滤膜。16种多环芳烃标准物质(纯度≥98.5%,德国Dr.Ehrenstofer公司),11种卤代多环芳烃(纯度≥95.0%,北京百灵威科技有限公司)。正己烷(HPLC级,美国Fisher公司),N-丙基乙二胺吸附剂(PSA)、石墨化碳黑(GCB)和十八烷基键合硅胶(C18)吸附剂(天津博纳艾杰尔公司)。2.2实验方法2.2.1混合标准储备溶液16种多环芳烃混合标准储备液浓度为2000mg/L,用正己烷准确稀释至200mg/L。11种卤代多环芳烃单标储备液制备:准确称取5mg(精确至0.00001g)标准物质,用正己烷溶解并定容至25mL,制得200mg/L标准储备液。混合标准储备溶液:分别移取2.5mL200mg/L储备溶液,以正己烷定容至50mL,配成10mg/L混合标准储备溶液。使用棕色瓶装,避光低温保存。2.2.2样品前处理2.2.3煤气相图的质量分析3结果与讨论3.1quehers法提取蔬菜多环芳烃为脂溶性化合物,辛醇水分配系数(logKow)在3.5~6.5之间,易溶于正己烷、丙酮、二氯甲烷、苯等非极性或中等极性溶剂,因此现有提取法常采用正己烷、丙酮或二氯甲烷等作为提取剂。然而典型的QuEChERS法通常采用乙腈作为提取剂。本实验比较了乙腈和正己烷对16种PAHs和11种X-PAHs的提取效果。乙腈和正己烷均能将蔬菜中的目标物提取出来,回收率无显著差别。但以乙腈作为提取剂时,提取液颜色深,蔬菜中极性较大的色素等杂质同时被提取出,给下一步的净化带来困难;而以正己烷作为提取剂时,只有少部分的色素进入提取液,提取溶剂颜色浅,因此,本实验采用正己烷作为提取剂。3.2萃取吸附剂种类的选择本实验选择N-丙基乙二胺吸附剂(PSA)、石墨化碳黑(GCB)和十八烷基键合硅胶吸附剂(C18)作为分散固相萃取吸附剂,比较了不同吸附剂对27种目标物净化回收效果的影响。如图1A所示,以50mgGCB为分散固相萃取吸附剂时,目标物的回收率均小于15%,由于GCB吸附剂表面具有正六元环结构,使其对平面分子有极强的亲和力,能够分离或去除蔬菜中叶绿素和类胡萝卜素等色素以及固醇类杂质,有效去除样品提取液的颜色,但由于PAHs和X-PAHs结构中含有平面芳香环,也均被不同程度吸附,导致目标物回收率较低;PSA吸附剂结构中含有两个氨基,通过离子交换作用或者氢键的形成,能有效去除样品中的有机酸、脂肪酸和糖等干扰物,以50mgPSA为分散固相萃取净化剂时,发现提取溶液颜色较浅,27种目标物回收率为80.5%~108.7%;C18是一种非极性的、广谱性的净化吸附剂,以C18为分散固相萃取吸附剂时,虽然样品提取溶液颜色较深,但其能够有效去除提取物中微量的非极性杂质,27种目标物的回收率为86.1%~110.0%。考虑到PSA能够去除蔬菜基质中一些极性杂质,脱色效果较好,而C18可有效去除部分非极性干扰物。因此,本实验选择PSA和C18混合物作为分散固相萃取吸附剂。此外,本实验还研究了PSA用量对回收净化效果的影响。PSA用量分别为30,60,150和200mg时,16种PAHs和11种X-PAHs的回收率没有显著差别,均在81.99%~109.77%之间(图1B)。然而,提取溶液的颜色却有显著差别。PSA的用量对叶绿素等杂质的吸附效果有显著影响,随着PSA加入量的增加,提取液的颜色逐渐变淡,当PSA的用量为150和200mg时,提取液的颜色没有显著差别,因此从成本角度考虑,本实验选择PSA分散固相萃取净化剂的用量为150mg。3.3标准曲线和检出限在确定的最佳测定条件下,配制10,20,50,100,150,200,250和500μg/kg的标准工作液进行测定,图2A为标准样品的总离子流图。以定量离子的峰面积对浓度进行回归分析绘制标准曲线,结果表明,16种PAHs和11种X-PAHs在10~500μg/kg浓度范围内线性关系良好,相关系数R2>0.998。以3倍信噪比估算仪器检出限(LOD),PAHs和X-PAHs的仪器检出限为0.001~0.25μg/kg。根据EPA关于定量限的定义,本方法对16种PAHs和11种X-PAHs的定量限为0.03~7.39μg/kg。3.4gc-ms/ms法采用菠菜和萝卜样品,进行添加回收和精密度实验,样品添加3个浓度的标准溶液,按本方法进行处理,用GC-MS/MS法进行测定,外标法定量。50,100和200μg/kg添加水平的平均回收率为74.7%~115.1%(每个添加浓度平行测定6次),相对标准偏差(RSD)均不大于15.3%,结果见表2。3.5实际样品的提取采用本方法对北京市售菠菜及萝卜两类17个样品中16种PAHs和11种X-PAHs进行检测,所有样品均有检出。16种PAHs在菠菜中的平均总浓度为872μg/kg(干重),略高于萝卜样品(681μg/kg(干重)),其中萘、芴、菲等低环PAHs浓度较高,平均浓度在90.73~377.42μg/kg(干重)之间。而除9-溴菲和9-溴蒽外,其它9种X-PAHs均有检出,在菠菜和萝卜样品中的总浓度分别为15.8(干重)和14.7μg/kg(干重),这也是首例检出蔬菜中X-PAHs。图2为27种目标物的总离子流图。(1)样品制备蔬菜样品去除表面浮土洗净后切碎,真空冷冻干燥24h,冻干后样品粉碎成粉,在4℃条件下备用。(2)提取称取1.0g(精确至0.01g)冻干蔬菜粉于50mL离心管中,加入10mL正己烷提取剂,高速涡旋提取1min后,超声提取10min,在4℃以5000r/min高速离心10min。(3)净化准确移取离心上清液2mL于10mL离心管中,再加入150mgPSA和150mgC18分散固相萃取净化剂,高速涡旋1min后,在4℃以10000r/min高速离心5min,上清液过0.22μm有机相滤膜,供GC-MS/MS分析。(1)气相色谱条件VF-5MS毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气为高纯氦气(≥99.999%),恒流,柱流量为1.0mL/min;进样口温度:280℃;不分流进样,进样体积:1μL。程序升温:初始温度60℃,以12℃/min升至200℃,以2℃/min升至214℃