人体脂肪中二噁英的检测分析

刘娟娟 陈卫海 丁燕华

江苏微谱检测技术有限公司，中国·江苏 苏州 215000

二噁英（PCDD/Fs）作为剧毒的环境持久性有机污染物，越来越多的受到人们的关注。由于其脂溶性的特征，二噁英进入人体后容易在人体内富集累积，对人体健康造成不可逆的危害。论文采用同位素内标法，利用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪检测人体脂肪中的二噁英的毒性当量质量浓度，通过索氏提取、硅胶柱和活性炭柱净化和上机分析等流程，检测出5个人体脂肪样本中二噁英的毒性当量质量浓度在2.00～10.1 pg TEQ/g之间。

PCDD/Fs；同位素内标法；高分辨气相色谱/高分辨质谱仪；索氏提取；毒性当量质量浓度

1 引言

二噁英是指具有相似结构和理化性质的多氯代平面芳烃类化合物，包括多氯代二苯并-对-二噁英（PCDDS）和多氯代二苯并呋喃（PCDFS），由一个或两个氧原子连接两个苯环形成，共有210种同系物。二噁英是人类在生产中无意识合成的，具有急性毒性的环境持久性有机污染物，化学性质稳定，不易挥发，极难溶于水，对酸碱稳定。自然界的微生物降解、水解和光解作用对二噁英的分子结构影响较小，难以自然降解，在自然沉积物中二噁英的半衰期估计大于100年[1]。二噁英易溶于有机溶剂，具有亲脂性，因此，进入人体的二噁英可以富集在脂肪和肝脏内，很难被代谢和降解，不易排出体外，从而在人体内累积，进而对人体造成严重污染。二噁英可影响人体的免疫系统、生殖系统等，具有不可逆的“三致”毒性——致畸、致癌、致突变。

论文依据国家标准方法，以同位素稀释高分辨气相色谱/高分辨质谱法检测人体脂肪中二噁英的含量，并计算其毒性当量质量浓度。

2 材料和方法

2.1 标准品

13C标记的二噁英标准溶液EPA-1613CVS（U.S.EPA Method 1613 Calibration and Verification Solutions），提取内标EPA-1613LCS（U.S.EPA Method 1613 Labelled Compound Stock Solution），进样内标EPA-1613ISS（U.S.EPA Method 1613 Internal Standard Spiking Solution）。以上标准物质均购自加拿大Wellington Laboratories。

2.2 试剂与仪器

正己烷、二氯甲烷、甲苯（均为农残级，CINC），壬烷（99%，Alfa Aesar），硅胶（silica bulk，60Å，60-200um），活性炭（CarbopackTMAdsorbent，80-100 mesh，SUPELCO），无水硫酸钠，浓硫酸，氢氧化钠。

高分辨气相色谱/高分辨质谱联用仪（美国Thermo Fisher，DFS 高分辨扇形场磁质谱）、N-EVAP型氮吹浓缩仪（美国Organomation公司）、旋转蒸发仪（东京理化EYELA）、索氏提取装置。

2.3 样品介绍

5份人体脂肪样本，分别标记为样本A、B、C、D、E。样本A为浅黄色膏状固体，样本BCDE为红色膏状固体。均已冷冻保存于样品管内。

2.4 实验方法

2.4.1 样品提取

称取适量脂肪样品，加无水硫酸钠研磨、干燥，制成流动状的粉末，置于索氏提取筒中，添加提取内标EPA-1613 LCS，以正己烷和二氯甲烷的混合液（体积比=1：1）为溶剂，进行索氏提取，提取18～24h。

2.4.2 样品净化

（1）酸性硅胶柱净化

在样品提取液中加入适量的酸性硅胶，并不断摇晃，然后静置，直至上层提取液颜色澄清。用装有无水硫酸钠的玻璃柱进行过滤，接收过滤液，旋蒸浓缩至1-2mL，供下一步净化使用。

（2）复合硅胶柱净化

取内径15mm的玻璃柱，自下而上，依次装填中性/碱性/中性/酸性/中性硅胶，添加量为1g/4g/1g/10g/2g，最后上层装填 1～2cm无水硫酸钠。轻敲玻璃柱，使其填充均匀。使用75mL 正己烷预淋洗复合硅胶柱，待液面降至无水硫酸钠上层2mm处，将过滤液转移至硅胶柱。用100mL 正己烷洗脱硅胶柱，并接收洗脱液，旋蒸浓缩至1-2mL，供下一步净化使用。

（3）活性炭柱净化

取内径8mm的玻璃柱，自下而上依次装填1.5g 活性炭、1～2cm无水硫酸钠。依次使用20mL 甲苯和20mL 正己烷进行预淋洗。将洗脱液转移至活性炭柱，依次使用50mL 正己烷和100mL 甲苯分别洗脱DL-PCBs和PCDD/Fs 组分，接收甲苯洗脱液，旋蒸浓缩至1-2mL，供下一步使用。

2.4.3 样品浓缩

将活性炭柱的洗脱液转移至K-D 浓缩管，浓缩至近干，用正己烷洗出，转移至进样瓶，氮吹至干，加壬烷定容至20μL，添加EPA-1613 ISS 进样内标，上机分析。

2.5 样品分析

2.5.1 气相色谱条件

色谱柱DB-5MS，60m×0.25mm×0.25μm，进样口温度270℃，不分流进样，进样量1μL，传输线温度：280℃，升温程序：初始温度150℃，保持3min，20℃/min升温至230℃，保持18min，5℃/min升温至235℃，保持10min，4℃/min升温至320℃，保持3min。

2.5.2 质谱分析条件

电离源为EI源，离子源温度270℃，SIM选择离子检测法检测待测化合物的两个质量数M和M+2的色谱峰，电子能量35eV，仪器调谐至分辨率满足10000以上。

3 结果与讨论

二噁英含量以毒性当量质量浓度[2]表示，即各二噁英类同类物质量浓度折算为2，3，7，8-TCDD 毒性的等价质量浓度，为实测质量浓度与该异构体的毒性当量因子的乘积。论文选择的毒性当量因子为WHO-2005-TEF[3]，该数值由2005年世界卫生组织会议提出并于2006年发表在学术期刊上，如表1所示。

表1 二噁英毒性当量因子

3.1 脂肪样本检测结果

脂肪样本A、B、C、D、E中PCDD/FS的检测结果和分布如表2和图1所示，毒性当量质量浓度在2.00～10.1 pg TEQ/g之间。其中PCDDS的毒性当量质量浓度在0.212～5.96 pg TEQ/g之间，PCDFS的毒性当量质量浓度在1.79～4.21pg TEQ/g之间。

表2 脂肪样本中的二噁英毒性当量质量浓度（pg TEQ/g）

3.2 样本A和样本D结论

样本A和样本D的PCDD/FS的毒性当量质量浓度相近，是5份样本中含量最高的，分别为10.0 pg TEQ/g和10.1 pg TEQ/g。PCDDS的毒性当量质量浓度分别为5.83和5.96 pg TEQ/g，占总量的58.3%和59.0%，PCDFS的毒性当量质量浓度分别为4.21和4.14 pg TEQ/g，占总量的42.1%和41.0%。PCDDS和PCDFS的贡献量相近。

3.3 样本E的结论

样本E的PCDD/FS的毒性当量质量浓度3.63 pg TEQ/g，PCDDS和PCDFS的毒性当量质量浓度分别为1.61和2.02 pg TEQ/g，占总量的44.4%和55.6%，贡献量相近。样本B的PCDD/FS的毒性当量质量浓度3.25 pg TEQ/g，PCDDS和PCDFS的毒性当量质量浓度分别为1.20和2.05 pg TEQ/g，占总量的36.9%和63.1%，PCDFs的贡献量是PCDDs的两倍。

3.4 样本C的结论

样本C的PCDD/FS的毒性当量质量浓度2.00 pg TEQ/g，PCDDS和PCDFS的毒性当量质量浓度分别为0.212和1.79 pg TEQ/g，占总量的10.6%和89.5%，PCDFS的贡献量远大于PCDDS。

图1 脂肪样本中的二噁英毒性当量质量浓度（pg TEQ/g）

图2 5份样本中不同氯取代数的二噁英和呋喃的毒性当量质量浓度

3.5 5份样本对比结论

由图2可知，PeCDF和HxCDF 在样本A、B、C、D、E中均有检出，且毒性当量质量浓度偏大，PeCDD的毒性当量质量浓度在样本A、D中含量最高，样本B、E中也有检出，但是在样本C中未检出。毒性最强的2，3，7，8-TCDD在样本A、D、E中检出，样本B、C中未检出。TCDF、HpCDD/F和OCDD/F的毒性当量偏低。样本A和D的二噁英毒性当量质量浓度总量相近，且单体的毒性当量分布也一致。

4 结语

论文通过高分辨气相色谱/高分辨质谱法检测人体脂肪中的二噁英，其毒性当量质量浓度为2.00～10.1 pg TEQ/g。张建清等[4]曾检测人体胎盘组织中的PCDD/Fs 毒性当量浓度介于3.3～38.19 pg TEQ/g 脂肪之间。毒性当量质量浓度高的样本中PCDDs的贡献量超过PCDFs，而毒性当量质量浓度较低的样本中PCDFs的贡献量大于PCDDs。综合5份样本中不同氯取代数的PCDD/Fs的毒性当量质量浓度的分布可知，低氯代PCDD/Fs 贡献量较大，其中PeCDD/F的毒性当量质量浓度占比最大，其次是HxCDD/F和TCDD，而高氯代的HpCDD/F和OCDD/F 含量较低。

由于条件所限，论文仅对少量样本进行检测，对人体脂肪中二噁英的毒性当量质量浓度有个初步的了解。由于二噁英是一种脂溶性物质，极易在脂肪内累积富集，世界卫生组织（WHO）最新规定的人日容许摄入量TDI值为1～4pg/kg·d。

2006年日本卫生部调查显示日本人均PCDD/Fs日摄入量为1.06pg TEQ/kg[5，6]。人类接触二噁英主要通过日常饮食，95%以上的二噁英摄入来自于人类所摄取的动物性脂肪[7]，如肉类和牛奶、鱼、虾和贝类等。因此，保护食品供应，避免食品被二噁英污染尤为重要。同时，调整日常的饮食结构，减少肉类中的脂肪、食用低脂或去脂牛奶，也可以降低对二噁英化合物的接触。