SPE-LC-MS/MS测定4种食品接触材料中7种全氟有机物*

徐睿，谭红，杨鸿波，孙海达，何锦林

1(贵州大学，贵州贵阳，550001)2(贵州省分析测试研究院，贵州 贵阳，550001)

全氟有机化合物(PFCs)作为20世纪最重要的化工产品之一，被广泛应用于表面防污处理剂、泡沫火剂、农药、食品包装材料、不黏锅涂层和生活用品的加工生产过程中［1－2］，起到防污、防油、防水、抗静电、降低表面张力等［3－4］作用。氟是极性最强的元素，所以PFCs同时具有极高的热稳定性和化学稳定性，能够耐受高温、光照、化学作用、微生物作用和高级脊椎动物的代谢作用而不分解。在生物体内，PFCs主要通过与蛋白质的结合而累积于血液、肝脏、肾脏、胆囊等组织器官中［2］，从而对生物体造成一定的危害，主要表现为:肝脏毒性、心血管毒性、发育毒性、免疫系统毒性、内分泌干扰性及潜在的致癌性［5］。由于大量生产和广泛应用，该类化合物已经成为全球性污染物。目前，全球范围内几乎所有的环境介质中均可检测到 PFCs，如水体［6］、土壤［7］、大气［8］、和尘埃［9］等;在不同地区的生物组织［10］和血液［11］以及人体血液［12］中也发现了PFCs，甚至在偏远的极地地区［13］也检测到了PFCs的存在。鉴于PFCs给人体和环境带来的危害，美国、加拿大、欧盟等国家和地区相继颁布了相关法规禁止PFCs在某些领域的使用，同时限制该类物质的最大允许添加量［14］。

目前，关于食品接触材料中PFCs的检测报道较少，且多集中于不黏锅和爆米花桶，而食品接触材料是人体暴露于PFCs污染的重要来源，有研究指出，PFCs在高温条件下会从食品接触材料迁移到食物中，从而对食品造成污染，影响人类健康［15］。因此，建立市售食品接触材料中PFCs的定量检测方法对人体暴露于PFCs的健康风险评估具有重要意义。本文建立了4种市售食品接触材料中全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)、全氟十二烷酸(PFDoA)、全氟十四烷酸(PFTA)、全氟辛烷磺酸盐(PFOS)7种PFCs残留的SPE-LC-MS/MS分析方法，对样品前处理方法、质谱条件进行了比较和优化。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟十二烷酸(PFDoA)、全氟十四烷酸(PFTA)、全氟辛烷磺酸盐(PFOS)7种标准品，纯度＞99%，德国Dr.Enrenstorfer GmbH公司;甲醇、乙腈(色谱纯)，美国Honeywell公司;甲酸(色谱纯)，德国Merck公司;乙酸铵(优级纯)，天津科密欧;HLB固相萃取小柱(500mg/6mL)、C18固相萃取小柱(500 mg/3 mL)，均购自天津博纳艾杰尔科技有限公司;爆米花桶(32A盎司)、烧烤油纸、汉堡纸袋、蛋挞锡纸，均购自当地超市。

Agilent 1200/6410液相色谱质谱联用仪(LCMS/MS)，美国Agilent公司;N-EVAP-111样品浓缩仪，美国Organomation公司;GX-274全自动固相萃取仪，美国Gilson公司;SHA-BA双功能水浴恒温振荡器，广州永程公司;BG-OX数洗超声波清洗器，广州邦杰公司;HH-2C数显恒温水浴锅，金坛市鸿科仪器厂;RE-52A旋转蒸发仪，上海亚荣仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 标准工作液的配制

准确称取PFCs标准品0.01 g(精确至0.1 mg)，用甲醇配制成浓度为1.00 μg/mL的单标标准储备液，于4℃下保存。分别准确吸取适量PFCs单标标准储备液于容量瓶中，用甲醇配成10 ng/mL的混合标准溶液，临用前用甲醇稀释成所需浓度的标准工作液。

1.2.2 样品的提取与净化

称取4种样品各1.00 g(精确至0.01 g，样品剪成5 mm×5 mm小块)至150 mL三角瓶中，加入1%甲酸-甲醇溶液25 mL，试样充分湿润后超声提取60 min，将提取液过滤至50 mL棕色鸡心瓶中，将鸡心瓶置于60℃水浴减压旋转浓缩近干，加入2 mL水涡旋振荡溶解残渣，待净化。

将待净化液体过经活化的C18固相萃取小柱，保持流速小于1 mL/min，弃去流出液，加入6mL甲醇洗脱，收集洗脱液于氮吹管中，40℃水浴氮吹近干，加入1 mL甲醇，超声溶解，过0.22 μm的有机滤膜，待测。

1.3 液质联用仪分析条件

为减少实验过程带来的污染，将原色谱管路更换为Peek材料，全过程尽量避免使用聚四氟乙烯器皿。

1.3.1 色谱条件

色谱柱:Kromasil C8柱(100 mm ×4.6 mm，2.6 μm);流动相:0.1%甲酸-乙腈(A)和2 mmol/L乙酸铵水溶液(B);洗脱梯度见表1;流速0.3 mL/min;柱温:30 ℃;进样量:5 μL。

1.3.2 质谱条件

离子源:ESI;离子源温度:350℃;电离电压:－4 000 V;检测模式:多反应检测模式(MRM);辅助气、雾化气、碰撞气:氮气。根据各组分的保留时间和一级、二级质谱参数，按时间分段用多反应离子检测(MRM)模式对各组分进行质谱检测，各化合物的保留时间、母离子、子离子、碰撞电压、碰撞能量等参数见表2。

表1 流动相组成和梯度Table 1 The Composition and Gradient of Mobile Phase

表2 PFCs的质谱分析参数Table 2 The MRM Parameters of 7 PFCs

2 结果与讨论

2.1 提取方法的选择

以1%甲酸甲醇为提取溶剂，比较了超声提取、索氏提取和振荡提取3种提取方式的提取效果。结果表明，振荡提取周期长且提取含量低;索氏提取虽提取含量高，但操作繁琐耗时较长;超声提取周期短且提取含量高。故本文选取破坏力强、耗时短、提取含量高的超声提取方法作为本法的提取方式。

图1 不同超声时间对7种PFCs提取效果的比较Fig.1 Comparisons of results of 7 PFCs between diffierent extraction time

以1%甲酸甲醇为提取剂，比较了不同的超声时间对接触材料中7种PFCs的提取效果，7种PFCs的提取率在0～60 min内表现出明显的递增，60 min后趋于平衡甚至下降(图1)，所以确定超声时间为60 min。

2.2 样品的净化

2.2.1 固相萃取柱的选择

本研究考察了HLB和C18两种固相萃取小柱对7种PFCs的回收情况。分别取浓度为1 ng/mL的混合标准溶液各1 mL加入到25 mL空白甲酸甲醇溶液中，旋蒸近干，加入2mL水，涡旋溶解后分别过经活化的HLB和C18小柱，加甲醇洗脱，将洗脱液40℃氮吹近干，加1 mL甲醇定容，上机测定。结果表明，C18固相萃取柱的萃取效果优于HLB固相萃取柱(图2)。所以本实验选取C18固相萃取小柱。

图2 两种不同的固相萃取柱对对7种PFCs提取效果的比较Fig.2 Comparisons of Recoveries of 7 PFCs on Three Different SPE Column

2.2.2 洗脱液体积的确定

取1 mL 1 ng/mL的标准混合液于氮吹管中，40℃氮吹近干，加入2 mL水后过C18固相萃取小柱，依次加入0.5、1、1.5、2、2.5 mL 甲醇洗脱，测定 PFCs的回收率，结果表明当洗脱液体积为大于2 mL时7种PFCs回收率基本不变(图3)，所以本文选取2 mL甲醇作为洗脱液。

2.3 不同色谱柱的比较

在本实验室的条件下，比较了C18和C8色谱柱。由于PFCs具有-(CF2-CF2)n-直链，在C18色谱柱上保留很强，即使用100%乙腈也很难洗脱，且色谱峰保留时间长、不稳定、拖尾严重;改用C8色谱柱，色谱峰拖尾现象有所改善，流动相水相中加入2 mmol/L乙酸铵、乙腈中加入0.1%的甲酸后，分离度提高，峰形对称、尖锐。

图3 不同洗脱体积时7种PFCs回收效果的比较Fig.3 Comparisons of Recoveries of 7 PFCs among different elution volumn

高浓度的盐会对质谱仪造成损坏，同时会影响PFCs去质子化效果，因此本实验对乙酸铵的浓度进行了比较和优化，讨论了乙酸铵浓度分别为2、5、10 mmol/L时各PFCs在C8色谱柱的色谱行为。实验表明，随着乙酸铵浓度的增加，各质谱峰稍展宽，响应值下降，因此，选择2 mmol/L乙酸铵为流动相，21 min内可完成食品接触材料中7种PFCs的检测，且回收率、灵敏度与重现性均良好。虽进样体积不大，但在进样针上仍有一定的残留，故在方法中设置洗针进样——在吸样前后分别洗针然后再进样，以消除残留影响且回收率与灵敏度均良好。

2.4 方法检出限与线性关系

以甲醇稀释 PFCS混合标准溶液至0.5、1、2、4、8、10 ng/mL，按本研究仪器条件进行检测，以浓度x(ng/mL)对峰面积y作PFCS标准曲线回归方程，线性方程、回归系数、方法检出限见表3。7种PFCS标准溶液的总离子色谱图见图4。

表3 7种PFCS的线性方程、回归系数、方法定量限Table 3 Lineral equation，Coefficients(r)，Limits of detection(LOD)，Recoveries and RSD for 7 PFCs

2.5 回收率与相对标准偏差

以烧烤油纸阴性样品进行3个加标水平的回收实验，每个加标水平取6个平行样，检测结果见表4。平均回收率为90%～116%，相对标准偏差为1.6%～5.0%。

图4 7种PFCs标准溶液的总离子流色谱图Fig.4 Total Ion Chromatograms of Seven PFCs standard solution

表4 样品中PFCs的回收率与相对标准偏差(n=6)Table 4 The recoveries and RSDs for 7 PFCs

2.6 实际样品检测

在优化条件下，对从市场上买来不同批次的爆米花桶、烧烤油纸、汉堡纸袋、蛋挞锡纸进行检测，结果表明:爆米花桶中共检出4种PFCs，分别为PFHxA、PFHpA、PFOA、PFNA，其平均含量分别为 15.811 4、0.469 0、0.222 5 和 0.036 3 μg/kg;烧烤油纸中共检出1种PFCs，为PFHxA，平均含量为1.334 4 μg/kg;汉堡纸袋中共检出2种PFCs，为PFHxA和PFHpA，其平均含量分别为0.163 9和0.459 9 μg/kg;3批次的蛋挞锡纸中PFCs的污染程度不均:批次1和批次2均检出1种 PFCs，为 PFHxA，其平均含量分别为1.461 0和0.177 0 μg/kg;批次3中共检出6种 PFCs，分别为 PFHxA、PFHpA、PFNA、PFDoA、PFTA 和PFOS，其平均含量分别为 1.68、3.15、0.68、0.74、0.64、0.07 μg/kg。此值虽不会对人体健康产生即时危害，但为PFCs暴露途径、暴露水平和健康风险提供了数据支撑，也证明我国市售食品接触材料中存在PFCs的污染问题，且污染并不均匀，应引起重视，而且有必要对市售各类食品接触材料中PFCs进行长期的检测和监控。

3 结论

本文建立了4种食品接触材料中7种PFCs的SPE-LC-MS/MS分析方法，该方法前处理简单，回收率高、精密度与重现性良好，方法检出限为0.03～0.52 μg/kg(S/N=3)，适合于各类食品接触材料中PFCs的定量检测。

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