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气质联用法测定食用植物油中的多环芳烃

点击次数:2946 发布时间:2016-07-15

多环芳烃(polcyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中分布极为广泛的有机污染物,存在于空气、水、土壤、沉积物、食品、生物体等各种环境介质中,具有生物难降解特性,是一类持久性有机污染物[1]。PAHs具有明显的致癌、致畸和致突变作用,与多种癌症的发生有关,是一类威胁人类健康的主要环境污染物[2]。已有研究表明,食品和水是人类受多环芳烃污染的主要途径[3],食品中产生多环芳烃的途径包括环境污染、加工过程和包装等。对食用植物油而言,多环芳烃可在油籽干燥过程中与燃烧不完全或热解燃气直接接触而产生,也有可能在收获、运输、加工等过程中因接触机油等而受到多环芳烃污染,在某些地区,农民将大豆等食用油原料晾晒在沥青路面上,这也有可能残留多环芳烃[4]。Pandey等在2004年对296个食用植物油样品多环芳烃的检测中发现,88.5%的样品存在多环芳烃污染[5]。 
  针对食用植物油中有可能普遍存在的多环芳烃污染,世界各国均制定了严格的*。我国在GB2762—2012中规定苯并(a)芘(多环芳烃的代表性物质)的高残留*为10μg/kg[6];欧盟委员会法令(EC)NO835—2011规定可食用油、脂肪(不包括可可油和椰子油)中苯并(a)芘的高残留*为2μg/kg,且苯并(a)芘、蒽、荧蒽、屈4种多环芳烃总*值≤10μg/kg;韩国规定植物油中苯并(a)芘的高残留*为2μg/kg;西班牙规定重PAH(5~6环)总量的*为5μg/kg,其中,每种的*为2μg/kg[7]。上对食用油中多环芳烃的检测方法也提出了很高的要求。我国《食品中苯并(a)芘的测定》(GB/T5009.27—2003)采用荧光分光光度计法和目测比色法[8],但只能监控食品中的一种多环芳烃,且效果较差;《动植物油脂多环芳烃的测定》(GB/T24893—2010)采用固相萃取法[9],但整个过程耗时较长。张志伟等报道利用供体受体复合色谱法测定植物油中16种欧盟优控多环芳烃[4,10],但该方法需要用到DAAC净化,不易推广。本试验针对植物油中16种美国环保局(EPA)优控多环芳烃,进行凝胶渗透色谱(GPC)净化和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定方法研究,以期为食用植物油中多环芳烃的检测提供有益参考。 
  1材料与方法 
  1.1材料 
  食用植物油样品购自南京苏果超市。 
  1.2试剂 
  环己烷、正己烷、乙酸乙酯均为色谱纯,购自美国TEDIA公司;萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、屈、苯并(a)蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(g,h,i)芘,共16种多环芳烃混合标准品,美国Accustandard公司生产,每种物质均为100μg/mL甲醇溶液,于-4℃条件下避光保存。 
  1.3仪器设备 
  XS205Dualrnge电子分析天平,瑞士MettlerToledo生产;FreeStyleTM凝胶渗透色谱仪(含GPC、EVA模块)和300mm×25mm凝胶渗透色谱柱(填料为BioBeadsS-X350g),德国LCTech生产;7890A-5975C气质联用仪、30m×250μm×0.25μm气相色谱柱HP-5MSUI,美国Agilenttechnologies生产。 
  1.4测定方法 
  1.4.1空白植物油的制备参考张志伟方法[4],称取大豆油约40g于圆底烧瓶中,加入2g活性炭,旋转蒸发仪中90℃加热2h,取出3000r/min离心5min,上清液过0.45μm滤膜除去杂质,经检测无多环芳烃峰后备用。 
  1.4.2样品提取与净化称取1.00g植物油样品,加入10mL比例为1∶1的乙酸乙酯和环己烷,涡旋均质,待GPC净化。GPC流动相为1∶1的乙酸乙酯和环己烷,流动相流速5mL/min,上样量为5mL。弃去初24min的收集液,收集24~32min的流出液在线浓缩至近干,正己烷定容至1mL,待进气质联用仪分析。 
  1.4.3色谱、质谱条件色谱条件:载气为纯度>99.9999%的He,流速为1min/L,进样口温度为280℃,进样量为1μL,脉冲不分流模式进样,30m×0.25mm×0.25μmHP-5MS色谱柱。程序升温模式:40℃1min;以10℃/min升至200℃,维持2min;以10℃/min升至300℃。 
  质谱条件:传输线温度为300℃、EI源温度为230℃、四级杆温度为150℃、电离能量70eV、溶剂延迟为6min。全扫描(SCAN,m/z100-450)模式用于试验条件优化,选择离子检测(SIM)模式用于定性、定量分析。 
  2结果与分析 
  2.1进样条件优化 
  分别选择脉冲不分流模式和不分流模式进样,比较进样口温度为260、280、300℃时100ng/mL16种多环芳烃标样的总响应值。由图1可见,脉冲不分流模式下多环芳烃的总响应值是不分流模式的2倍;进样口温度为280℃时,16种多环芳烃标样的总响应值高。2.2SIM模式参数设置 
  通过SCAN模式获得总离子流图,根据保留时间和碎片离子将化合物分为8组(表1)。由于多环芳烃类化合物结构比较稳定,其特征离子多数为分子离子及其同位素离子。 
  2.3GPC净化条件的建立与优化 
  采用分段收集建立GPC净化方法:将标样注入GPC,流动相以5mL/min流速冲洗,弃去初10min的冲洗液,10~50min之间每2min收集1次,约10mL,摇匀后进气质联用仪分析,计算各多环芳烃累计回收率。以萘为例,由图2可见,在第24~26min,萘开始从GPC分离柱中流出,至30min达到95.1%,后基本无流出。因此,综合考虑16种多环芳烃的流出曲线,确定本试验GPC的收集条件为:自24min开始收集流出液,直至30min,此时,脂肪等大分子物质和16种多环芳烃可以得到很好的分离。 
  2.4气质联用法参数测定 
  以各多环芳烃物质标准溶液浓度与对应的响应面面积绘制标准曲线,确定线性范围,计算线性方程及线性相关系数;以3倍信号噪音比计算测定方法的检出限(LOD),以10倍信号噪音比计算测定方法的定量限(LOQ);对多环芳烃空白植物油添加1μg/mL多环芳烃混标液1mL,即加标量为1μg,进行6次独立测定,求得平均加标回收率(R)及相对标准偏差(RSD)。由表2可见,16种多环芳烃在0.5~50μg/kg范围内线性关系良好,r2值均在0.9970以上;16种多环芳烃的检出限范围0.07~0.2μg/kg,定量限达到0.2~0.5μg/kg;平均加标回收率为80%~101%,相对标准偏差范围为1.2%~9.9%。气质联用法测定的参数均满足GB/T27404要求,可以用于食用植物油中多环芳烃的检测。 
  食品基质中多环芳烃的净化,目前流行的是固相萃取。对植物油而言,在提取过程中由于多环芳烃含量多数为痕量级,且具有脂溶性特征,因此,基质中的脂肪通常会与多环芳烃共同被提取出来,成为主要的检测干扰物质。凝胶渗透色谱通过脂肪分子和多环芳烃分子量的差异而分离,本试验净化方法可以有效去除脂肪分子,同时可保留90%以上的待测物质多环芳烃。 
  对于多环芳烃的检测,常见的是液相色谱荧光法(HPLC-FLD)和气质联用法(GC-MS)。HPLC-FLD的好处在于方法简便,不需要高值仪器,对能发射荧光的多环芳烃有较好的选择性和灵敏度。和HPLC-FLD相比,GC-MS法优势在于GC可以提供比HPLC更高的分离能力,MS可以提供更好的选择性,同时还可以给出待测物质的结构信息。对于不能激发或只能激发较弱荧光的多环芳烃如萘、苊、二氢苊、芴等,检测只能依赖于GC-MS方法。 

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