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氣質聯用法測定食用植物油中的多環芳烴
多環芳烴(polcyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是環境中分布極為廣泛的有機污染物,存在于空氣、水、土壤、沉積物、食品、生物體等各種環境介質中,具有生物難降解特性,是一類持久性有機污染物[1]。PAHs具有明顯的致癌、致畸和致突變作用,與多種癌癥的發生有關,是一類威脅人類健康的主要環境污染物[2]。已有研究表明,食品和水是人類受多環芳烴污染的主要途徑[3],食品中產生多環芳烴的途徑包括環境污染、加工過程和包裝等。對食用植物油而言,多環芳烴可在油籽干燥過程中與燃燒不*或熱解燃氣直接接觸而產生,也有可能在收獲、運輸、加工等過程中因接觸機油等而受到多環芳烴污染,在某些地區,農民將大豆等食用油原料晾曬在瀝青路面上,這也有可能殘留多環芳烴[4]。Pandey等在2004年對296個食用植物油樣品多環芳烴的檢測中發現,88.5%的樣品存在多環芳烴污染[5]。
針對食用植物油中有可能普遍存在的多環芳烴污染,世界各國均制定了嚴格的*。我國在GB2762—2012中規定苯并(a)芘(多環芳烴的代表性物質)的高殘留*為10μg/kg[6];歐盟委員會法令(EC)NO835—2011規定可食用油、脂肪(不包括可可油和椰子油)中苯并(a)芘的高殘留*為2μg/kg,且苯并(a)芘、蒽、熒蒽、屈4種多環芳烴總*值≤10μg/kg;韓國規定植物油中苯并(a)芘的高殘留*為2μg/kg;西班牙規定重PAH(5~6環)總量的*為5μg/kg,其中,每種的*為2μg/kg[7]。上對食用油中多環芳烴的檢測方法也提出了很高的要求。我國《食品中苯并(a)芘的測定》(GB/T5009.27—2003)采用熒光分光光度計法和目測比色法[8],但只能監控食品中的一種多環芳烴,且效果較差;《動植物油脂多環芳烴的測定》(GB/T24893—2010)采用固相萃取法[9],但整個過程耗時較長。張志偉等報道利用供體受體復合色譜法測定植物油中16種歐盟優控多環芳烴[4,10],但該方法需要用到DAAC凈化,不易推廣。本試驗針對植物油中16種美國環保局(EPA)優控多環芳烴,進行凝膠滲透色譜(GPC)凈化和氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)測定方法研究,以期為食用植物油中多環芳烴的檢測提供有益參考。
1材料與方法
1.1材料
食用植物油樣品購自南京蘇果市。
1.2試劑
環己烷、正己烷、乙酸乙酯均為色譜純,購自美國TEDIA公司;萘、苊、二氫苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、屈、苯并(a)蒽、苯并(k)熒蒽、苯并(b)熒蒽、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種多環芳烴混合標準品,美國Accustandard公司生產,每種物質均為100μg/mL甲醇溶液,于-4℃條件下避光保存。
1.3儀器設備
XS205Dualrnge電子分析天平,瑞士MettlerToledo生產;FreeStyleTM凝膠滲透色譜儀(含GPC、EVA模塊)和300mm×25mm凝膠滲透色譜柱(填料為BioBeadsS-X350g),德國LCTech生產;7890A-5975C氣質聯用儀、30m×250μm×0.25μm氣相色譜柱HP-5MSUI,美國Agilenttechnologies生產。
1.4測定方法
1.4.1植物油的制備參考張志偉方法[4],稱取大豆油約40g于圓底燒瓶中,加入2g活性炭,旋轉蒸發儀中90℃加熱2h,取出3000r/min離心5min,上清液過0.45μm濾膜除去雜質,經檢測無多環芳烴峰后備用。
1.4.2樣品提取與凈化稱取1.00g植物油樣品,加入10mL比例為1∶1的乙酸乙酯和環己烷,渦旋均質,待GPC凈化。GPC流動相為1∶1的乙酸乙酯和環己烷,流動相流速5mL/min,上樣量為5mL。棄去初24min的收集液,收集24~32min的流出液在線濃縮至近干,正己烷定容至1mL,待進氣質聯用儀分析。
1.4.3色譜、質譜條件色譜條件:載氣為純度>99.9999%的He,流速為1min/L,進樣口溫度為280℃,進樣量為1μL,脈沖不分流模式進樣,30m×0.25mm×0.25μmHP-5MS色譜柱。程序升溫模式:40℃1min;以10℃/min升至200℃,維持2min;以10℃/min升至300℃。
質譜條件:傳輸線溫度為300℃、EI源溫度為230℃、四級桿溫度為150℃、電離能量70eV、溶劑延遲為6min。全掃描(SCAN,m/z100-450)模式用于試驗條件優化,選擇離子檢測(SIM)模式用于定性、定量分析。
2結果與分析
2.1進樣條件優化
分別選擇脈沖不分流模式和不分流模式進樣,比較進樣口溫度為260、280、300℃時100ng/mL16種多環芳烴標樣的總響應值。由圖1可見,脈沖不分流模式下多環芳烴的總響應值是不分流模式的2倍;進樣口溫度為280℃時,16種多環芳烴標樣的總響應值高。2.2SIM模式參數設置
通過SCAN模式獲得總離子流圖,根據保留時間和碎片離子將化合物分為8組(表1)。由于多環芳烴類化合物結構比較穩定,其特征離子多數為分子離子及其同位素離子。
2.3GPC凈化條件的建立與優化
采用分段收集建立GPC凈化方法:將標樣注入GPC,流動相以5mL/min流速沖洗,棄去初10min的沖洗液,10~50min之間每2min收集1次,約10mL,搖勻后進氣質聯用儀分析,計算各多環芳烴累計回收率。以萘為例,由圖2可見,在第24~26min,萘開始從GPC分離柱中流出,至30min達到95.1%,后基本無流出。因此,綜合考慮16種多環芳烴的流出曲線,確定本試驗GPC的收集條件為:自24min開始收集流出液,直至30min,此時,脂肪等大分子物質和16種多環芳烴可以得到很好的分離。
2.4氣質聯用法參數測定
以各多環芳烴物質標準溶液濃度與對應的響應面面積繪制標準曲線,確定線性范圍,計算線性方程及線性相關系數;以3倍信號噪音比計算測定方法的檢出限(LOD),以10倍信號噪音比計算測定方法的定量限(LOQ);對多環芳烴植物油添加1μg/mL多環芳烴混標液1mL,即加標量為1μg,進行6次獨立測定,求得平均加標回收率(R)及相對標準偏差(RSD)。由表2可見,16種多環芳烴在0.5~50μg/kg范圍內線性關系良好,r2值均在0.9970以上;16種多環芳烴的檢出限范圍0.07~0.2μg/kg,定量限達到0.2~0.5μg/kg;平均加標回收率為80%~101%,相對標準偏差范圍為1.2%~9.9%。氣質聯用法測定的參數均滿足GB/T27404要求,可以用于食用植物油中多環芳烴的檢測。
食品基質中多環芳烴的凈化,目前流行的是固相萃取。對植物油而言,在提取過程中由于多環芳烴含量多數為痕量級,且具有脂溶性特征,因此,基質中的脂肪通常會與多環芳烴共同被提取出來,成為主要的檢測干擾物質。凝膠滲透色譜通過脂肪分子和多環芳烴分子量的差異而分離,本試驗凈化方法可以有效去除脂肪分子,同時可保留90%以上的待測物質多環芳烴。
對于多環芳烴的檢測,常見的是液相色譜熒光法(HPLC-FLD)和氣質聯用法(GC-MS)。HPLC-FLD的好處在于方法簡便,不需要高值儀器,對能發射熒光的多環芳烴有較好的選擇性和靈敏度。和HPLC-FLD相比,GC-MS法優勢在于GC可以提供比HPLC更高的分離能力,MS可以提供更好的選擇性,同時還可以給出待測物質的結構信息。對于不能激發或只能激發較弱熒光的多環芳烴如萘、苊、二氫苊、芴等,檢測只能依賴于GC-MS方法。