苯系物的气相色谱-串联质谱检测方法MRM模式的建立

2021-08-27余颖

渔业研究 2021年4期

余颖

(福建省水产研究所，福建厦门 361013)

苯系物是包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯等单环类芳香烃化合物的总称，在化工或石油相关行业中广泛存在[1]。苯系物均具有较强的生物毒性[2]，其中苯已被世界卫生组织国际癌症研究机构列为一级致癌物[3-4]，甲苯、二甲苯均具有神经毒性及致畸作用，对肝脏、肾脏等有损害作用[5]。近年来，由于石油事故性泄露、化工厂爆炸等事故频发，使得空气、水源及土壤等环境受到苯系物不同程度的污染，进而影响食品的质量安全，并最终通过食物链传递进入人体，因此这类污染物对环境及人体造成的风险不容忽视。但由于食品基质的复杂性，国内外对苯系物检测的研究多是针对简单基质如水[6-7]、土壤[8]、空气[9]、饮料[10]等，对于动物源性食品等复杂基质中的苯系物残留检测较少见报道。因此，有必要开发出一种适合于复杂基质中痕量苯系物残留的检测方法。

目前，国内外常用的苯系物检测方法主要包括高效液相色谱法(HPLC)[6]、气相色谱法(GC)[7-10]、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[11-18]等。其中，带氢火焰离子化检测器(FID)的气相色谱法是检测苯系物的传统方法，其灵敏度较差，难以满足痕量苯系物检测的需求。近年来，随着气相色谱-质谱联用仪的发展和普及，GC-MS越来越广泛地被应用于苯系物的检测中。但目前较常见的是单四极杆GC-MS的应用[11-15]，对气相色谱-三重四极杆串联质谱(GC-QQQ-MS/MS)的应用较少见报道[16-17]。GC-QQQ-MS/MS是较GC-MS更为优越的检测技术，它具有选择性好、定量定性准确及灵敏度高的特点，在多级反应监测模式(MRM)下能同时满足待测物的选择性和灵敏度要求，是复杂基质中痕量有机污染物多组分残留检测技术的发展趋势。因此，本研究建立了苯系物7种组分(苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯)及内标氟苯的GC-QQQ-MS/MS检测的多级反应监测(MRM)模式，以期为今后开发复杂基质中苯系物残留的日常检测方法奠定基础。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(美国Agilent公司，7890B-7010)。

甲醇为色谱纯；7种苯系物混合标准品(苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯)购于环境保护部标准样品研究所；氟苯标准品(内标)购于美国AccuStandard。

苯系物混标储备液浓度为80.0 μg/mL，氟苯内标储备液浓度为200 μg/mL，使用时用甲醇稀释至所需浓度。

1.2 分析条件

1.2.1 色谱条件

色谱柱：HP-INNOWax(30 m×250 μm×0.25 μm)；升温程序：起始温度45℃，保持2 min，以5℃/min升到120℃；进样口温度：220℃，进样方式：分流进样，分流比20∶1，进样体积为1 μL；载气：高纯氦气(纯度≥99.999%)，流速1.0 mL/min；淬灭气：高纯氦气(纯度≥99.999%)，流速2.25 mL/min；碰撞气：高纯氮气(纯度≥99.999%)，流速1.5 mL/min。

1.2.2 质谱条件

离子源：EI源；电子能量：70 eV；离子源温度：230℃；传输线温度：250℃；四极杆温度100℃；溶剂延迟：3 min；采集方式：多级反应监测(MRM)模式。苯系物7种组分和内标的定性及定量离子见表1。

表1 苯系物的特征离子

2 结果与讨论

2.1 苯系物特征产物离子的选择

在应用质谱作为检测化合物痕量残留的方法中，通常使用全扫描(Scan)模式做定性分析，选择离子监测(SIM)模式做定量分析，这两种模式只需单四极杆即可完成。苯系物残留的气相色谱-质谱联用检测方法中通常也是采用这两种模式进行定性定量分析[11-15]。近年，随着气相色谱-三重四极杆串联质谱仪的发展，多级反应监测(MRM)模式被看作是最终的目标化合物分析工具。MRM模式与SIM模式相比，其主要优点是化合物的特征离子更具有特异性。在SIM模式的分析中，由于只是对一级离子的扫描，目标物和干扰物可能具有相同的特征离子，无法区分这两种物质，易造成定性定量的误差。而在MRM模式的分析中，前级离子反复碰撞中性气体分子，达到碎裂的阈值时形成产物离子，因此目标物和干扰物不太可能产生同样的产物离子，至少有一个产物离子是目标物前级离子分解的独特产物。由此选择的产物离子就具有较高的特异性，较大程度地降低了基质的背景和干扰，提高了目标物定性定量的准确性。

在对苯系物残留检测方法的研究中，运用MRM模式进行分析的方法鲜见报道[16-17]，且未完全包含本项目所研究的7种组分。因此，本项目在研究苯系物的气相色谱-质谱联用检测方法时，对仪器分析方法的MRM模式进行了开发。MRM方法中苯系物的前级离子如表1所示，碰撞能量(CE)分别设置为10、20、30、40 eV，采用产物离子扫描模式按1.2分析条件对产物离子进行优化。优化得到的苯系物7种组分及内标氟苯的产物离子见图1～5。

产物离子需具有足够的丰度，可表征化合物的特征结构，不选择会被干扰的离子，才能满足化合物痕量分析中特异性好及灵敏度高的要求。根据欧盟法规，GC-MS/MS至少需要一个前级离子和两个产物离子才能满足4点鉴定法。因此，本研究选择两个不同的前级离子及其产生的产物离子分别作为定性离子对及定量离子对，详见表1。

2.2 碰撞能量的优化

要使前级离子碎裂成具有特异性结构特征的产物离子，需要有合适的碰撞能量。如果能量较低，碎裂反应通常仅限于中性丢失，往往不具有特征结构；如果能量过高，C-C键分裂导致碎裂失控，也无法得到具有特征结构的离子。在上述产物离子优化实验的过程中，已初步筛选出较适合的碰撞能量10～20 eV。为获得更高丰度的产物离子，需进一步对碰撞能量进行优化，因此分别设置碰撞能量为5、10、15、20、25、30 eV，以使各离子对获得最适碰撞能量(图6)。