超低温冷冻除脂-气相色谱串联质谱法检测食用植物油中21种邻苯二甲酸酯

2018-07-11马蒙蒙王宗义贾明宏王国庆盛晔琪翟孟婷

食品工业科技 2018年12期

马蒙蒙,王宗义,贾明宏,王国庆,盛晔琪,翟孟婷,郑宇

(北京农学院,食品科学与工程学院,食品质量安全北京实验室，农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室,北京 102206)

邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,PAEs)俗称塑化剂,急性毒性弱,但具有生物积累性[1],长期食用含有塑化剂的食品,会对生殖系统造成一定的损伤,甚至致畸或致癌[2-4]。目前,PAEs广泛应用于塑料生产加工中,但其与塑料分子间仅由氢键或范德华力链接[5],且脂溶性较强,故容易通过接触迁移使食用油受到PAEs污染[6]。目前,我国尚未制定食用油中PAEs的限量,故研究高效准确的PAEs检测方法,对PAEs在食用油中残留及迁移量的控制与监测、维护我国食用油产品质量及保障食品安全具有重要意义。

目前,PAEs主要的检测方法有气相色谱法[7]、气相色谱-质谱联用(GC-MS)[8-11]和高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)[12-13]等,其中GC-MS检测法最为常用,但其选择性、特异性仍然不够理想,易出现假阳性[14],GC-MS/MS因其更好的选择性与灵敏度,则具有更为突出的优势。但就食用油而言,基质复杂,克服以甘油脂为主体的样品基质干扰,仍然是PAEs检测的关键。一般需要经过选择适当溶剂对样品进行提取,再利用固相萃取法(SPE)[15-17]、凝胶渗透色谱法(GPC)[18-19]和分散固相萃取[20-21]等方法净化完成。本研究利用超低温冷冻除脂技术操作简单,可有效防止样品处理带来PAEs污染的特点,结合GC-MS/MS的高灵敏、高选择性,建立了检测食用植物油中PAEs的新方法,并对市售食用植物油进行实际应用。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

食用植物油样品 7类19个(葵花油2个、玉米油3个、花生油4个、大豆油4个、调和油4个、菜籽油1个及橄榄油1个) 北京地区超市;邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二异丙酯(DIPrP)、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、邻苯二甲酸二丙酯(DPrP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯(DMEP)、邻苯二甲酸二异戊酯(DIPP)、邻苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯(BMPP)、邻苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯(DEEP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸(2-丁氧基)乙酯(DBEP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二正庚酯(DHP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPhP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)甲醇混合标准溶液(1000 mg/L,1 mL) 美国o2si公司;乙腈、丙酮、正己烷色谱纯,美国J. T. Baker公司;实验用水均为超纯水。

Agilent7890B-7000C气相色谱-串联质谱仪美国Agilent Technologies公司;RE-2000B旋转蒸发仪上海亚荣生化仪器厂;超低温冰柜北京德天佑科技发展有限公司;MS200多管旋涡混匀仪杭州瑞诚仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液的配制取PAEs混标溶液用甲醇稀释10倍,配制成100 μg/mL的标准储备液,标准储备液于棕色贮液瓶中-20 ℃储存。准确移取上述标准储备液1 mL用丙酮稀释10倍,配制成10 μg/mL的混合标准中间工作液,再根据实际测定需要,用正己烷稀释混合标准中间工作液,得浓度范围为1～1000 ng/mL的系列标准工作液。

1.2.2 样品前处理准确称取0.5 g食用植物油样品于50 mL玻璃离心管中,加入15 mL乙腈,涡旋混和器上涡旋提取5 min,于-80 ℃超低温冰柜中冷冻处理10 min,取出,立即于冷冻离心机中(-4 ℃)3000 r/min离心5 min使脂肪沉淀,再冷冻处理10 min,取出,并立即将上层清液倒入到鸡心瓶中;另加入15 mL乙腈,重复上述步骤1次,合并两次提取液,于40 ℃水浴中旋转蒸发至近干,加入正己烷1 mL复溶,全部转移至进样瓶中,上机检测。试剂空白样,除不加样品外,其他操作相同。

1.2.3 色谱-质谱条件

1.2.3.1 色谱条件色谱柱:HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温:初始温度为85 ℃,保持1 min;以20 ℃/min升至220 ℃,保持1 min;以5 ℃/min升至280 ℃,保持4 min。载气(He,纯度>99.999%)流速1.0 mL/min,进样口温度250 ℃,不分流进样,进样体积1 μL。

1.2.3.2 质谱条件电子轰击(EI)离子源,离子源温度为230 ℃,电子能量为70 eV,溶剂延迟时间为5 min,传输线(MSD)温度为280 ℃,灯丝电流为35 μA,多反应监测模式(MRM)检测,参数见表1。

表1 21种邻苯二甲酸酯的MRM参数Table 1 MRM parameters of 21 PAEs

1.3 数据处理

利用Excel 2007和MassHunter Workstation Software Quantitative Analysis B.07.01SP1分析软件对数据进行统计分析。

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂的选择和处理条件的优化

正己烷、乙酸乙酯、丙酮、乙腈和甲醇等溶剂均可用于提取PAEs,但就油脂样本而言,正己烷、乙酸乙酯、丙酮与油脂互溶,宜使用乙腈和甲醇,而乙腈的效果又优于甲醇,能更有效地减少提取液中油脂的含量[6],因此使用乙腈做为提取剂。

虽然乙腈提取液中的PAEs可直接应用GC-MS/MS进行有效测定,但其中溶解的脂肪容易使色谱柱柱效迅速下降,并对离子源造成污染,通常需要使用固相萃取(SPE)[15]等净化方法,进一步去除。但为防止PAEs的污染,SPE柱等实验材质有严格要求[22],成本也相对较高,本实验采用超低温(-80 ℃)冷冻方法进行除脂。实验发现,冷冻时间为5～15 min时(本实验为10 min),较有利于离心分离,时间过短油脂不能充分凝固,时间过长容易整体冻结;离心转速使用3000 r/min,油脂和乙腈层能够实现充分分离,转速过高玻璃离心管容易破碎;离心后再超低温冷冻10 min使油脂与玻璃离心管紧密冻结,上层提取液可方便全部倾入鸡心瓶中。由于提取和除脂过程均在同一玻璃离心管中进行,有效避免了PAEs的污染,且操作简单,材料成本低。

提取液的浓缩,则通常使用旋蒸结合氮吹的方法完成[23],当提取液浓缩至1 mL左右后改用氮气进行吹干。本实验发现,当加标浓度低时,使用氮气吹干后,可明显检测到DMP、DBP含量显著升高,这可能由于氮气受到污染或氮气塑料管路PAEs释放所致。本实验使用40 ℃水浴将提取液旋蒸近干,再用正己烷溶解,可有效避免氮吹过程的污染,且对PAEs检测结果无影响。

2.2 检出限、定量限、线性、准确度和精密度

检出限(LOD)、定量限(LOQ)在样品和加标样品中目标物定量离子对的信噪比(peak to peak)不小于3和10,且定性离子对色谱峰可识别的前提下,评估而得,21种PAEs的检出限为0.10～8.52 μg/kg;通过对1～1000 ng/mL标准溶液进样分析,线性良好,相关系数均大于0.999。检出限、定量限和线性参数列于表2。

表2 21种邻苯二甲酸酯的线性、检出限与定量限Table 2 Linearity,LOD and LOQ of 21 PAEs

方法的准确度和精密度,通过添加3个加标水平的回收实验完成,每个加标水平平行测定6次,加标水平及结果列于表3,PAEs回收率为74.31%～116.62%,相对标准偏差为1.21%～17.82%。其中DIBP在20 μg/kg添加水平和DBEP在100 μg/kg的添加水平上的RSD相对偏高,分别为17.82%和17.14%,可能由于样品本底的影响或操作污染所致。

表3 21种邻苯二甲酸酯的回收率(R)及精密度(RSD)(n=6)Table 3 Recovery(R)and relative standard deviation(RSD)of 21 PAEs(n=6)

2.3 实际样品的应用

应用本方法,对市售的19个食用植物油进行了分析,DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DBEP、DHP、DEHP和DNOP共9种PAEs被检出,其中DMP、DBP、DBEP、DHP和DEHP检出率均大于90%,结果见表4,其它12种PAEs未被检出。结果表明,食用植物油样品中以DMP、DBP、DBEP、DHP、DEHP 5种污染物为主,且含量较高,总量为105.57～2156.76 μg/kg。PAEs在食品中的含量与其在包装材料中含量有关[24],结合柴超等[25]所得到的DMP、DBP和DEHP更容易由塑料包装向食用油中进行迁移的结论,食用植物油中PAEs污染可能由生产过程和包装等塑料接触材料迁移而来。