气相色谱-串联质谱法高通量检测食用油中3 类污染物

孟维一，古 瑾，姜 锐，张 晴，赵文涛，马燕红,*，赵奕昕，李莹莹，郭文萍

（1.中国肉类食品综合研究中心，北京 100068；2.北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京 100020）

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）、多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）和塑化剂（phthalic acid esters，PAEs）都是具有亲脂性且易远距离迁移的持久性有机污染物，均具有一定的致癌、致畸和致突变作用，是环境和食品较为关注的污染物[1-3]，世界各国也对这些化合物制定了严格的限量要求[4-7]。PAHs、PCBs在环境中广泛存在，能通过生物转化等多种途径进入食物链，油脂在加工过程中的高温反应也是PAHs的主要来源；PAEs广泛应用于塑料生产加工中，塑料桶装的食用植物油易通过接触迁移受到PAEs污染。这3 类化合物含量水平已成为评价食用油质量安全的重要指标[8]，因此，建立一种高通量快速分析测定市售食用油中3 类污染物含量的方法尤为重要。

图1 目标化合物的结构式Fig. 1 Structure of the target compounds

目前，国内外对食用油中污染物的研究虽已较多，但都是单独分析其中一类，鲜见有同时检测这3 类污染物的报道。这3 类污染物的检测方法有气相色谱-质谱法[9-16]、高效液相色谱法[17-20]、液相色谱-串联质谱法[21-24]等，其中，最常用的是气相色谱-质谱法。但由于食用油成分复杂，很多文献报道的检测方法存在基质干扰大，导致检出限高、灵敏度低和选择性相对差等缺点。因此，建立选择性更强、更灵敏、检出限更低的痕量污染物检测方法尤为重要。在质谱检测领域里，串联质谱是最灵敏和定量重现性最高的仪器，它的优势在于能够提供足够的化合物结构信息用于定性分析，准确可靠，由于在母离子碰撞前，样本中共流出物产生的干扰离子已被排除，特征母离子和子离子的一一对应性使排除干扰能力强。同时，定量时本底值低，检测灵敏度高，特别适用于分析背景干扰严重、定性困难、被测化合物含量很低的样品，是对复杂基质样品中痕量化合物进行定性、定量分析最有效的手段[25]。

在结构上，PAHs、PCBs和PAEs这3 类物质母体均为苯环，有类似结构（图1），本实验旨在建立一种同时检测这3 类污染物的高通量方法。采用超声辅助和固相萃取（solid phase extraction，SPE）柱对样品提取和净化，建立气相色谱-三重四极杆串联质谱法高通量同时测定食用油中的18 种邻苯二甲酸酯类PAEs、16 种PAHs和7 种PCBs的检测方法，为3 类污染物的检测和食用油加工过程质量控制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市购食用油包括玉米油、大豆油和芝麻油，其中大豆油包括两个品牌，所有的样品均在阴凉、避光处储存。

乙腈、正己烷、甲醇、二氯甲烷、丙酮（均为色谱纯） 美国J.T.Beaker公司；萘（naphthalene，N a P）、苊烯（a c e n a p h t h y l e n e，A c y）、苊（acenaphthene，Ace）、芴（fluorene，Flu）、菲（phenanthrene，Phe）、蒽（anthracene，Ant）、荧蒽（fluoranthene，Fla）、芘（pyrene，Pyr）、苯并[a]蒽（benzo[a]anthracene，BaA）、屈（chrysene，CHR）、苯并[b]荧蒽（benzo[b]fluoranthene，BbF）、苯并[k]荧蒽（benzo[k]fluoranthene，BkF）、苯并[a]芘（benzo[a]pyrene，BaP）、茚并[1,2,3-cd]芘（indeno[1,2,3-c,d]pyrene，IcdP）、二苯并[a,h]蒽（dibenz[a,h]anthrancene，DBahA）、苯并[ghi]苝（benzo[g,h,i]perylene，BghiP）、2,4,4’-三氯联苯（2,4,4’-trichlorobiphenyl，PCB28）、2,2’,5,5’-四氯联苯（2,2’,5,5’-tetrachlorobiphenyl，PCB52）、2,2’,4,5,5’-五氯联苯（2,2’,4,5,5’-pentachlorobiphenyl，PCB101）、2,3’,4,4’,5-五氯联苯（2,3,4,4’,5-pentachlorobiphenyl，PCB118）、2,2’,3,4,4’,5-六氯联苯（2,2’,3,4,4’,5-he xachlorobiphenyl，PCB138）、2,2’,4,4’,5,5’-六氯联苯（2,2’,4,4’,5,5’-hexachlorobiphenyl，PCB153）、2,2’,3,4,4’,5,5’-七氯联苯（2,2’,3,4,4’,5,5’-heptachloro biphenyl，PCB180） 上海安谱公司；邻苯二甲酸二甲酯（dimethyl phthalate，DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate，DEP）、邻苯二甲酸二烯丙酯（diallyl phthalate，DAP）、邻苯二甲酸二异丁酯（diisobutyl phthalate，DIBP）、邻苯二甲酸二正丁酯（di-n-butyl phthalate，DBP）、邻苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯（bis(2-methoxyethyl) phthalate，DMEP）、邻苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯（bis(4-methyl-2-pentyl)phthalate，BMPP）、邻苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯（bis(2-ethoxyethyl) phthalate，DEEP）、邻苯二甲酸二戊酯（di-n-pentyl phthalate，DPP）、邻苯二甲酸二己酯（di-n-hexyl phthalate，DHXP）、邻苯二甲酸丁基苄基酯（butyl benzyl phthalate，BBP）、邻苯二甲酸二(2-丁氧基)乙酯（bis(2-butoxyethyl) phthalate，DBEP）、邻苯二甲酸二环己酯（dicyclohexyl phthalate，DCHP）、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯（bis(2-ethylhexyl) phthalate，DEHP）、邻苯二甲酸二苯酯（diphenyl phthalate，DPhP）、邻苯二甲酸二正辛酯（di-n-octyl phthalate，DNOP）、邻苯二甲酸二异壬酯（diisononyl phthalate，DINP）、邻苯二甲酸二壬酯（dinonyl phthalate，DNP）德国Dr. Ehrenstorfer公司。

1.2 仪器与设备

TRACE1300/TSQ8000EVO气相色谱-三重四极杆串联质谱 美国Thermo公司；KQ-700DV数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；HGC-36A氮吹仪天津市恒奥科技发展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液配制

标准储备液：准确称取18 种邻苯二甲酸酯类化合物的标准品各10 mg（精确到0.000 1 g）于10 mL容量瓶中，用正己烷溶解并稀释至刻度，配制成质量浓度为1.00 mg/mL的标准贮备液；准确称取16 种PAHs类化合物的标准品各10 mg（精确到0.000 1 g）于10 mL容量瓶中，用乙腈溶解并稀释至刻度，配制成质量浓度为1.00 mg/mL的标准贮备液；准确称取7 种PCBs类化合物的标准品各10 mg（精确到0.000 1 g）于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度，配制成质量浓度为1.00 mg/mL的标准贮备液；以上41 种标准储备液均于-18 ℃保存。

分别吸取各标准储备液适量，用丙酮配制成混合标准溶液。

标准工作液：将上述混合标准溶液用丙酮逐级稀释为标准工作溶液，临用现配。

1.3.2 仪器分析条件

1.3.2.1 色谱条件

色谱柱：DB-5石英毛细柱（30 mh0.25 mm，0.25 µm）；升温程序：50 ℃保持1 min，以25 ℃/min升至200 ℃，以8 ℃/min升温到290 ℃，保持2 min；载气（He）流速1.0 mL/min，进样量1.0 µL；不分流。

1.3.2.2 质谱条件

电子电离源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度280 ℃；质谱扫描方式：选择反应监测（selective reaction monitor，SRM）模式。

1.3.3 样品前处理

1.3.3.1 提取

称取0.5 g油样于玻璃离心管中，准确加入2 mL正己烷饱和乙腈萃取剂，涡旋1 min，超声提取15 min，以5 000 r/min离心3 min，收集上清液；再加入2 mL正己烷饱和乙腈萃取剂，涡旋1 min，以5 000 r/min离心3 min，重复提取2 次，合并3 次上清液，待净化。

1.3.3.2 净化

分别用5 mL二氯甲烷、5 mL乙腈活化SPE柱，将收集好的待净化液上样，接收管进行收集，等待净化液全部流入接收管后加入5 mL乙腈进行洗脱，该部分液体也收集。收集完全后在接收管中加入1 mL丙酮，在氮吹浓缩仪上以40 ℃的温度氮吹至干，用正己烷准确定容至1.0 mL，待气相色谱-串联质谱分析。

1.4 数据分析

采用SPSS 16.0统计软件进行数据统计分析，采用单因素方差分析，实验数据以fs表示，P＜0.05，差异显著。

2 结果与分析

2.1 前处理条件的优化

2.1.1 提取溶剂的选择

图2 萃取溶剂对回收率的影响Fig. 2 Effect of solvents on recovery of analytes

PAHs、PCBs和PAEs均为脂溶性化合物，由于食用油的基质比较复杂，干扰物质（如：甾醇、脂肪酸等大分子物质）较多，为尽可能的降低基质的干扰、同时尽可能地减少共萃物的出现，实验对比了2 mL乙腈、2 mL乙腈饱和正己烷、2 mL正己烷饱和乙腈对萃取效果的影响，平行3 次实验。由图2可知，在只用乙腈作萃取溶剂时，一些PAHs和少部分PAEs的回收率都低于60%，萘的回收率最低，只有35%，这是因为在油脂的基质中，干扰物质有很多，只用乙腈提取时油脂与乙腈不相溶，油脂并没有完全溶解，不能很好地将邻苯二甲酸酯和PAHs完全提取出来。当用乙腈饱和正己烷作萃取溶剂进行提取时，绝大部分组分的回收率均提高。当用正己烷饱和乙腈作萃取溶剂时，各组分的回收率基本均达到最高。有文献报道，使用正己烷饱和乙腈作萃取剂，可有效去除脂肪[26]。这是因为乙腈是极性溶剂而正己烷是非极性溶剂，正己烷可以溶解油脂，使得乙腈可以更充分地与油脂接触，食用油中的待测组分得到充分提取，同时能较好的降低基质的干扰。因此，最终选取2 mL正己烷饱和乙腈作为萃取溶剂。

2.1.2 超声辅助萃取时间的优化

在称样量0.5 g、加入2 mL正己烷饱和乙腈萃取剂、涡旋1 min的条件下，考察10、15、20 min 3 个超声萃取时间的影响，平行3 次实验。由图3可知，超声时间为10 min时一些物质的回收率较低。超声时间为15 min和20 min时，各组分的回收率差别不大。因此，为减少耗时，最终选择超声辅助萃取时间为15 min。

图3 萃取时间对回收率的影响Fig. 3 Effect of extraction time on recovery of analytes

2.1.3 净化方法的优化

图4 净化方法对回收率的影响Fig. 4 Effect of purification methods on recovery of analytes

在相同的提取条件下，实验对比了超低温冷冻除脂法[8,27]、QuEChERS（quick, easy, cheap, effective, rugged,safe）法[28-32]和SPE法[33-34]净化，平行3 次实验。超低温冷冻除脂法是样品溶液经提取后，将得到的待净化液放于超低温冰箱中，转移至玻璃离心管中以4 000 r/min离心5 min，取上清液待测。QuEChERS法是样品溶液经提取后，取1 mL待净化液于玻璃离心管中，再加入50 mg的C18和50 mg的丙基乙二胺（primary secondary amine，PSA）粉末[35]，涡旋1 min，以4 000 r/min离心5 min，取上清液待测。由图4可知，超低温冷冻除脂虽然操作简单，试剂用量小，也可有效地除脂，但并不能除去基质中的杂质和大分子物质，被测物质的回收率普遍偏低。QuEChERS法的净化效果和SPE柱净化效果相当，但其空白对照组检测出更多的PAHs和邻苯二甲酸酯，影响测定的准确性。SPE柱净化法净化效果好、回收率高。因此，最终选择SPE柱净化为前处理的净化方法。

2.2 气相色谱-串联质谱条件优化

表1 41 种化合物的SRM参数Table 1 SRM parameters for 41 compounds

本研究将国标中给出的选择离子作为所要检测的41 种化合物的母离子，碰撞能量在5～50 eV的范围内，以每5 eV的大小进行递增的方式进行自动优化。最终确定了SRM模式扫描条件如表1所示，并且得到SRM模式下的色谱图，如图5所示。

图5 SRM扫描色谱图Fig. 5 SRM chromatograms

2.3 线性范围和检出限

以峰面积对相应物质的质量浓度进行线性回归，以3 倍信噪比确定各目标化合物的方法检出限，其线性范围、线性方程、相关系数及方法检出限见表2。检出限均不大于2 μg/kg（除DINP外）。

表2 41 种化合物的线性范围和检出限Table 2 Linear ranges and detection limits of 41 compounds

续表2

2.4 方法精密度和回收率

表3 方法回收率和精密度（n=6）Table 3 Recoveries and precision of the method (n= 6)

以大豆油作为空白样品基质，得到低、中、高3 个加标水平的样品，由于邻苯二甲酸酯与PAHs、PCBs的响应值相差较大，因此邻苯二甲酸酯类物质的加标量高、中、低质量浓度为0.1、0.5、1 mg/kg；PAHs与PCBs的加标量高、中、低质量浓度为2、10、20 μg/kg。经提取净化后进行添加回收实验，平行测定6 次，测定结果如表3所示。

由表3可知，41 种化合物的高质量浓度水平回收率在68.2%～123.8%之间，相对标准偏差为1.1%～12.3%；中质量浓度水平回收率在62.7%～125.5%之间，相对标准偏差为1.3%～12.7%；低质量浓度水平回收率在65.3%～128.3%之间，相对标准偏差为1.4%～13.6%。

2.5 实际样品分析结果

图6 样品色谱图Fig. 6 Chromatograms of real samples

应用所建立的方法对超市里随机抽取的玉米油、大豆油和芝麻油进行检测分析，如图6所示。结果表明，被测油样中邻苯二甲酸酯、PAHs和PCBs这3 类物质均未检出或未超标。

3 结 论

以气相色谱-三重四极杆串联质谱同时测定食用油中的18 种邻苯二甲酸酯、16 种PAHs和7 种PCBs，通过对萃取溶剂、超声时间和净化方法的优化，使得食用油样品仅需一次提取和净化，即可采用气相色谱-串联质谱对41 种化合物进行同时测定。在优化实验条件下，方法灵敏度较高，目标化合物的回收率高，方法的精密度和准确性良好，能够满足实际应用的需要。所建立的方法可以满足食用油中3 类污染物同时测定的分析要求。该方法有效、快速，大大节省了检测成本和检测时间，可为食用油的质量安全监管提供便利。