王 玮,郭 蓉,赵 莹,田 丽,刘存卫,梁晓聪
(陕西省疾病预防控制中心,西安 710054)
多环芳烃(PAHs)是一类不易分解的稠环化合物,具有致癌、致畸、致突变等毒副作用。木材、石油、烟草等不完全燃烧以及食品的加工、存储均可能产生PAHs,进而污染空气[1]、水[2-3]、土壤[4]、食品[5-9]等。婴幼儿配方乳粉包含椰子油、棕榈油等植物油配料,这些配料以及乳粉在加工过程中极易受到PAHs的污染。标准EC No 835/2011Amending Regulation(EC)No1881/2006as Regards Maximum Levels for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Foodstuffs以苯并[a]芘、PAH2(苯并[a]芘,)、PAH4(苯并[a]芘,,苯并[a]蒽,苯并[b]荧蒽)、PAH8(苯并[a]芘,,苯并[a]蒽,苯并[b]荧蒽,苯并[k]荧蒽,苯并[g,h,i],二苯并[a,h]蒽,茚并[1,2,3-cd]芘)描述PAHs的总毒性,规定婴幼儿配方乳粉中PAH4的限量为1.00μg·kg－1。标准GB 2762－2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》只规定了谷物及其制品、肉及肉制品、水产动物及其制品、油脂及其制品中苯并[a]芘的限量,且检测对象不包括婴幼儿配方乳粉;标准GB 5009.265－2021《食品安全国家标准 食品中多环芳烃的测定》[10]可用于分析婴幼儿配方乳粉、婴幼儿辅助食品,但涉及的PAHs只包括苯并[a]蒽、、苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘。婴幼儿配方乳粉中可能产生的PAHs种类繁多,因此,全面、准确测定婴幼儿配方乳粉中PAHs含量意义重大。
PAHs的检测方法主要有高效液相色谱-荧光法(HPLC-FLD)[11-12]与气相色谱-质谱法(GCMS)[13-14]。婴幼儿配方乳粉基质复杂,HPLC-FLD难以准确定量;GC-MS 应用较为广泛,见GB 5009.265－2021及文献[15],但单四极杆技术的抗干扰能力和灵敏度均较弱,检测的PAHs种类也不全面。鉴于此,本工作采用气相色谱-三重四极杆质谱法(GC-MS/MS)测定婴幼儿配方乳粉中萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[c]芴、苯并[a]蒽、环戊并[c,d]芘、、5-甲基、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]芘、二苯并[a,l]芘、二苯并[a,e]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,h]芘等24种PAHs的含量,本方法具有抗干扰能力强、灵敏度高和离子传输效率高等优点,可为婴幼儿配方乳粉中PAHs的生产、市场监控和相关标准的修订提供参考。
1.1 仪器与试剂
Trace 1310-TSQ 8000型气相色谱-三重四极杆质谱联用仪;SPE-24A 型24 位固相萃取仪;TTLDCⅡ型氮吹仪;SB25-12DTD 型超声波清洗器;SIT256型旋涡振荡器;EU PAHs固相萃取柱(填料为苯乙烯-二乙烯基苯聚合物,规格为300 mg/6 mL)。
110124-06 PAHs混合标准溶液:200.0 mg·L－1,批号419152,包含萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘等8种PAHs。
110124-06 PAHs混合标准中间液:10.0 mg·L－1,取0.50 mL 110124-06 PAHs混合标准溶液,用体积比1∶1 的丙酮-异辛烷混合溶液定容至10 mL的容量瓶中,摇匀备用。
PAH-Mix 183 PAHs 混合标准溶液:10.0 mg·L－1,批号G1071694CY,包含苯并[c]芴、苯并[a]蒽、环戊并[c,d]芘、、5-甲基、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]芘、二苯并[a,l]芘、二苯并[a,e]芘、二苯并[a,i]芘、二苯并[a,h]芘等16种PAHs。
PAH-Mix 9 PAHs混合内标溶液:100.0 mg·L－1,批号G1069220CY,包含萘-d8、苊-d10、蒽-d10、荧蒽-d10、芘-d10、苯并[a]蒽-d12、-d12、苯并[b]荧蒽-d12、苯并[a]芘-d12、茚并[1,2,3-c,d]芘-d12、二苯并[a,h]蒽-d14、苯并[g,h,i]芘-d12等12种内标。使用时,用体积比1∶1的丙酮-异辛烷混合溶液稀释至所需质量浓度。
混合标准使用液:分别取1 mL PAH-Mix 183 PAHs标准溶液和110124-06 PAHs混合标准中间液,用体积比1∶1的丙酮-异辛烷混合溶液定容至5 mL,配制成2.0 mg·L－1的PAHs混合标准使用液。
基质匹配混合标准溶液系列:用阴性样品溶液作稀释剂,逐级稀释混合标准使用液,制得0.244,0.448,0.975,1.95,3.90,7.80,15.6μg·L－1的基质匹配混合标准溶液系列,其中内标质量浓度均为2.00μg·L－1。
丙酮、环己烷、正己烷、异辛烷、无水乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷均为色谱纯;氨水、无水乙醚、石油醚、氢氧化钾、无水硫酸钠均为分析纯;试验用水为一级水。
1.2 仪器工作条件
1.2.1 色谱条件
DB-EUPAH 毛细管色谱柱(20 m×0.18 mm,0.14μm);进样口温度300 ℃;进样体积1μL;载气为氦气,纯度不小于99.999%;不分流进样。载气洗脱程序:初始流 量为0.7 mL·min－1,保持32 min;以5.0 mL·min－1升至1.5 mL·min－1,保持此流量至分析结束。柱升温程序:初始温度80 ℃,保持2 min;以10 ℃·min－1升温至250 ℃,保持2 min;以8 ℃·min－1升温至315 ℃,保持5 min;以20 ℃·min－1升温至320 ℃,保持5 min。
1.2.2 质谱条件
电子轰击离子(EI)源;离子源温度230℃;传输线温度280 ℃;质谱扫描范围 质荷比(m/z)45～450;溶剂延迟时间6.50 min;碰撞气为高纯氩气;多反应监测(MRM)模式;窗口时间3.0 min。其他质谱参数见表1。
表1 质谱参数Tab.1 MS parameters
表1 (续)
1.3 试验方法
取约2.0 g样品,置于50 mL 离心管中,加入50.0μg·L－1混合内标溶液20.0μL 和10 mL 水,涡旋混匀。加入2 mL 氨水,充分混匀,在65 ℃水浴中加热10 min。取出,冷却至室温,依次加入10 mL无水乙醇和8 mL 无水乙醚,振荡2 min,加入8 mL石油醚,振荡2 min,以8 000 r·min－1转速离心5 min,将上层有机相转移至15 mL 离心管中,在45 ℃水浴中氮吹至干。加入含1.5 mol·L－1氢氧化钾的乙醇溶液5 mL,涡旋混匀后置于70 ℃水浴中皂化3 min。取出,冷却至室温,加入4 mL水和5 mL 正己烷,涡旋提取2 min,以8 000 r·min－1转速离心2 min,取上层正己烷相,待净化。在EU PAHs固相萃取柱中加入约1 g无水硫酸钠,依次用3 mL 二氯甲烷、3 mL 正己烷活化柱子,取上述正己烷相过柱,上样流量控制在1.0 mL·min－1左右。用5 mL正己烷淋洗柱子,用体积比1∶1的二氯甲烷-乙酸乙酯混合溶液5 mL洗脱。洗脱液收集于10 mL 锥底玻璃试管中,在40 ℃水浴中氮吹至干,残留物用体积比1∶1的丙酮-异辛烷混合溶液0.50 mL 涡旋溶解,过0.22μm滤膜,滤液按照仪器工作条件测定。
2.1 色谱柱的选择
由于待测PAHs种类较多,部分为同分异构体,分离难度较高。试验比较了DB-5MS毛细管色谱柱和DB-EUPAH 毛细管色谱柱的分离效果。结果显示:以DB-5MS毛细管色谱柱分离时,苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[j]荧蒽不能有效分离;以DB-EUPAH 毛细管色谱柱分离时,24种PAHs均获得较好的分离效果。
含0.05 mg·L－1内标的4.00 mg·L－1混合标准溶液的总离子流色谱图见图1。
图1 含内标的混合标准溶液的总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of the mixed standard solution containing internal standards
2.2 固相萃取柱的选择
试验比较了C18固相萃取柱、EU PAHs固相萃取柱和QuEChERS固相萃取包对加标婴幼儿配方乳粉样品(加标量5.00μg·kg－1)的净化效果。结果显示:以C18固相萃取柱净化时,回收率在70.0%～120%内的PAHs 有11 种,回收率小于70.0%和大于120%的PAHs分别有10种和3种;以QuECh ERS 固相萃取包净化时,回收率在70.0%～120%内 的PAHs有9种,回收率小于70.0%和大于120%的PAHs分别有14种和1种;以EU PAHs固相萃取柱净化时,24种PAHs的回收率均在70.0%～120%内,这是由于该柱所用填料(苯乙烯-二乙烯基苯聚合物)的表面疏水性较强,对PAHs选择性更好、萃取效果更强。因此,试验选择以EU PAHs固相萃取柱净化样品。
2.3 基质效应
按照仪器工作条件测定基质匹配混合标准溶液系列和同浓度梯度的混合标准溶液系列(稀释剂为体积比1∶1的丙酮-异辛烷混合溶液),以二者标准曲线斜率的差值与后者标准曲线斜率的比值计算基质效应系数η(表2)。依据文献[16]对24种PAHs的基质效应强度进行分级:η为正表示存在基质增强作用,η为负表示存在基质抑制作用;当|η|＜20%时,基质效应较弱,可直接采用混合标准溶液系列制作标准曲线;当20%≤|η|≤50%和|η|＞50%时,基质效应分别为中等和较强,需要采用基质匹配混合标准溶液系列制作工作曲线。
表2 24种PAHs的基质效应系数Tab.2 Matrix effect coefficients of the 24 PAHs
由表2 可知:有6 种PAHs存在基质抑制效应,有18种PAHs存在基质增强效应;具有弱、中、强基质效应的PAHs分别有8种,12种和4种,具有中、强等级基质效应的PAHs占66.7%,且均显示为基质增强效应。因此,试验应采用基质匹配混合标准溶液系列制作工作曲线。
2.4 工作曲线和检出限
按照仪器工作条件测定基质匹配混合标准溶液系列,以各PAHs的质量浓度为横坐标,其对应的峰面积与内标峰面积的比值为纵坐标绘制工作曲线。结果显示,24种PAHs工作曲线的线性范围均为0.244～15.6μg·L－1,线性回归方程、相关系数见表3。
按照试验方法进行空白加标试验,以不小于3倍信噪比对应的加标量计算检出限,所得结果见表3。
表3 线性参数和检出限Tab.3 Linearity parameters and detection limits
2.5 精密度和回收试验
按照试验方法对阴性样品进行3个浓度水平的加标回收试验,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),每个浓度水平均重复测定6 次,结果见表4。
由表4可知,24种PAHs的回收率为72.0%～128%,测定值的RSD 为0.77%～12%,能够满足PAHs的内部检测要求。
表4 精密度和回收试验结果(n＝6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝6)
2.6 样品分析
采集陕西西安、渭南、宝鸡以及河北石家庄生产的11份婴幼儿配方乳粉,包含1段(0～6月龄)乳粉4份,2段(6～12月龄)乳粉4份,3段(12～36月龄)乳粉3 份,按照试验方法分析。结果显示:在11份样品中检出了、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘,其他20种PAHs均未检出,阳性样品的检出率为45.45%;1段阳性样品有1份,PAHs(PAH4)总检出量为1.92μg·kg－1,2段阳性样品有2 份,PAHs总检出量分别为0.44μg·kg－1和1.09μg·kg－1,3段阳性样品有2份,PAHs总检出量分别为0.89μg·kg－1和0.20μg·kg－1;1段阳性样品中PAH4的总检出量(1.92μg·kg－1)超过了EC No 835/2011规定的PAH4限值(1.00μg·kg－1),具有一定的健康风险。
本工作以GC-MS/MS测定婴幼儿配方乳粉中24种PAHs含量,方法可检测的PAHs种类多、灵敏度高、准确度好。在分析实际样品时,阳性检出率较高,且有1份1段婴幼儿配方乳粉中PAH4的总检出量超过了标准EC No 835/2011的规定。建议乳粉生产厂家严格把控婴幼儿配方乳粉质量,尽可能降低PAHs的污染,同时呼吁相关部门尽快颁布婴幼儿配方乳粉中PAHs的限量标准。
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