液質聯用法測定食品中氯酸鹽和高氯酸鹽

王浩，張旭，張杉，于曉瑾，張文超，巴冬梅

國家食品質量安全監督檢驗中心（北京 100094）

含氯消毒劑是指溶于水中具有殺滅微生物的次氯酸的消毒劑，經常用于食品加工設備的消毒，因此食品中可能存在高濃度氯酸鹽殘留。高氯酸鹽是一種環境微量污染物，除了對飲用水的直接或間接污染外，高氯酸根離子還污染環境，并經土壤-植物、水-水生生物系統進入食物鏈，逐級富集累積后對農產品和食品安全構成威脅。兩者均可抑制人體甲狀腺對碘離子的吸收，干擾其正常功能，進而影響代謝和發育，尤其是嬰幼兒大腦組織的發育，引發學習障礙、發育遲緩、多動癥等癥狀。2020年5月25日，歐盟委員會發布（EU）2020/685號條例，修訂高氯酸鹽在部分食品中的最大殘留限量。其中，嬰兒配方奶粉、嬰兒食品、水果蔬菜、加工谷類食品和茶葉中高氯酸鹽的最大殘留限量依次為0.01，0.05，0.01和0.75 mg/kg。目前，測定氯酸鹽和高氯酸鹽殘留的文獻比較多，方法主要是離子色譜法[1-2]、離子色譜-質譜法[2-4]、高效液相色譜-質譜法[5-10]等。但是離子色譜法存在靈敏度不高、易產生假陽性等問題。離子色譜-質譜法雖然去除了干擾，提高了定性與定量的準確性和靈敏度，但流動相多為無機酸堿，不適合直接進入質譜，需先經過抑制器轉換成水，檢測成本較高，不利于方法的推廣。液相色譜-質譜聯用儀在全國基層實驗室已經普遍使用，由于其對痕量殘留物質精準的定性定量能力，符合目前食品安全標準所追求的高效、準確、普及的要求。該方法前處理簡單，靈敏度高，適合于各類食品中氯酸鹽和高氯酸鹽殘留的準確定性、定量分析。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品來源

樣品，國家食品質量安全監督檢驗中心。

1.1.2 主要儀器與試劑

Agilent 6470A型串聯三重四極桿質譜儀，配Agilent1290Ⅱ型液相色譜儀，美國Agilent公司；離心機；超聲波清洗儀；去離子水發生器；渦旋混勻器。

乙腈，色譜純（重蒸），德國Fisher公司；氯酸鹽和高氯酸鹽標準溶液（1 mg/mL）：北京振祥公司；氯酸鹽-18O3（200 μg/mL）、高氯酸鹽-18O4（100 μg/mL）標準溶液：美國劍橋公司；PRiME HLB固相萃取柱（200 mg/6 mL，美國Waters公司）。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液的配制

分別準確量取100 μL 1 mg/mL氯酸鹽和高氯酸鹽標準溶液，用超純水稀釋至100 mL，制成氯酸鹽、高氯酸鹽質量濃度分別為1 μg/mL的混合標準中間液，于4 ℃保存。使用時用水逐級稀釋成0.50，1.00，2.00，5.00，10.0，20.0和50 ng/mL的標準工作液。其中，標準工作液中氯酸鹽同位素內標溶液質量濃度為5.0 ng/mL，高氯酸鹽同位素內標溶液質量濃度為2.0 ng/mL，現配現用。

1.2.2 樣品前處理

包裝飲用水：稱取1.00 g（精確至0.01 g）試樣，加入10.0 μL同位素內標中間液，渦旋振蕩10 s，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

液態樣品：稱取1.00 g（精確至0.01 g）試樣，加入50.0 μL同位素內標中間液，用乙腈定容至5 mL，具塞后劇烈振搖片刻，超聲提取10 min，吸取1 mL上清液，過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機濾膜，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

固態樣品：稱取1.00 g（精確至0.01 g）試樣，置于250 mL玻璃離心管中，加入100.0 μL同位素內標中間液，再加入10.0 mL 70%乙腈水溶液，渦旋30 s，超聲提取40 min，吸取1 mL上清液，過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機濾膜，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

乳粉：準確稱取1 g（精確至0.01 g）試樣，置于10 mL玻璃離心管中，依次加入100.0 μL同位素內標中間液和2.0 mL 50 ℃左右熱水，渦旋10 s，用乙腈定容至刻度，具塞后劇烈振搖片刻，使蛋白質沉淀，超聲提取10 min，吸取1 mL上清液，過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機濾膜，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

茶葉：準確稱取1 g（精確至0.01 g）試樣，置于250 mL玻璃離心管中，加入200.0 μL同位素內標中間液，再加入20.0 mL 70%乙腈水溶液，渦旋30 s，超聲提取40 min，先取2 mL上清液于玻璃離心管，在4 ℃和10000 r/min條件下離心5 min，取1 mL離心液過PRiME HLB固相萃取柱，棄去前5滴，過0.22 μm有機濾膜，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

1.2.3 儀器條件

色譜條件：色譜柱為資生堂PC HILIC柱（150 mm× 2.0 mm，5 μm）；流速0.22 mL/min，柱溫25 ℃，進樣量1 μL，流動相為乙腈+20 mmol/L乙酸銨水溶液（25∶75，V/V）。

質譜條件：負離子模式掃描，霧化氣壓力413.8 kPa；干燥氣溫度350 ℃，干燥氣流速10 L/min。

表1 氯酸鹽和高氯酸鹽的質譜參數

2 結果與討論

2.1 樣品前處理條件選擇

氯酸鹽和高氯酸鹽都是常見的環境污染物，溶于水和乙醇。因此，該法首先用水溶解乳粉樣品，然后再用有機試劑去除蛋白。分別比較乙醇、乙腈、丙酮、氯仿有機試劑的除蛋白效果，結果發現乙腈能有效去除樣品中蛋白質，其余幾種去除蛋白效果不好。比較超聲時間對陽性樣品提取效率的影響，采用建立的檢測方法測定嬰幼兒營養米粉，當超聲時間為10，20，30，40和50 min時，氯酸鹽的測定值分別為25.1，31.5，36.7，40.6和41.3 μg/kg，高氯酸鹽的測定值分別為10.4，13.6，19.5，25.7和26.2 μg/kg。試驗證明，固態樣品超聲處理40 min能充分提取出目標化合物。因為高氯酸鹽為環境污染物，很多溶劑（甲醇、乙腈等）均可能存在，所以試驗中使用的乙腈需要重蒸處理。

分別對比PRiME HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱、Oasis HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱、安杰爾C18（6 mL/200 mg）固相萃取柱、安杰爾 PCX（6 mL/ 200 mg）固相萃取柱中的凈化效果，結果發現PRiME HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱效果比較好，其能吸附非極性干擾物質而不影響目標化合物的回收率，特別是對基質中脂肪和磷脂，去除效率高達95%以上。同時，其操作簡便，無需活化平衡，可以直接過柱；試驗發現：當提取液中乙腈含量低于50%時，氯酸鹽內標和高氯酸鹽內標過PRiME HLB（6 mL/200 mg）固相萃取柱時會被部分吸附，從而造成定量不準確，因此選擇70%乙腈水溶液為樣品的提取溶液。

2.2 同位素內標選擇

基質效應是指樣品中除目標分析物以外的其他成分對待測物測定值的影響，抑制或者增強目標化合物響應的現象。比較目標化合物在基質中與純溶劑中的標準曲線的斜率來評價氯酸鹽和高氯酸鹽在各種食品基質（包裝飲用水、乳粉、米粉、牛奶、茶葉、蘋果等）中的基質效應，目標化合物在基質中與純溶劑中斜率比值小于1，表明基質對其具有電離抑制作用；比值大于1，表明具有電離增強作用。試驗發現：除包裝飲用水外，氯酸鹽和高氯酸鹽在其他基質中均為電離抑制作用，比值均低于0.80（包裝飲用水除外）。同時，在實際檢測過程中，較難獲取全空白基質進行基質加標或基質匹配定量，因此有必要采用同位素內標法來彌補前處理過程中差異對于檢測定量結果影響，提高方法定量的準確性。試驗選擇氯酸鹽-18O3和高氯酸鹽-18O4為內標物質。

2.3 分析性能

用標準系列工作液，分別進樣2 μL，測定結果經線性回歸（y為峰面積；x為濃度，μg/L），同時用空白樣品，定量添加標準溶液，按照方法中介紹的步驟操作，當所得譜圖的信噪比大于3時，將此添加量定為最低檢出限；當信噪比大于10時，將此添加量定為最低定量限，結果見表2。

表2 氯酸鹽和高氯酸鹽的線性方程、線性范圍、相關系數、方法定量限及檢出限

2.4 方法的回收率和精密度

分別選取具有代表性的樣品進行回收率與精密度試驗。準確稱取包裝飲用水、茶葉、液體乳、飲料、餅干、魚肉、番茄、蘋果、嬰幼兒配方乳粉、嬰幼兒營養米粉及嬰幼兒果泥等典型樣品，各6份，每份1.0 g，共3組，分別定量加入氯酸鹽和高氯酸鹽標準物質。考慮到很難找到陰性樣品，為了更好考察方法的回收率與精密度，加標水平分別設定為10，20和50 μg/kg，按樣品前處理進行測定。結果表明，不同濃度平均加標回收率為80.1%～119.5%，平均相對標準偏差為2.1%～9.9%（n=6）。

2.5 實際樣品檢測

使用該方法對市售的100份食品進行檢測，共檢出97份陽性樣品，含量在0.51～817 μg/kg，檢出率達98.0%，其中茶葉殘留量較高。上述結果表明，我國食品中確實存在氯酸鹽和高氯酸鹽殘留，其對消費者健康存在的風險，應當引起重視。

表3 嬰幼兒配方乳粉樣品氯酸鹽和高氯酸鹽的加標回收率 單位：%

圖1 含氯酸鹽和高氯酸鹽的陽性樣品MRM色譜圖

3 結論

采用固相萃取技術結合液相色譜-串聯質譜法，建立一種高效檢測食品中氯酸鹽和高氯酸鹽的檢測方法。優化前處理方法，樣品不需要固相萃取柱活化等繁瑣步驟，樣品提取液可以直接通過固相萃取柱凈化。該方法能夠進行準確的定性與定量，前處理簡單，準確性和靈敏度均能滿足食品中氯酸鹽和高氯酸鹽的測定要求。該方法可為相關執法監督和食品生產企業質量控制提供科學依據，為我國的食品質量安全工作給予技術支持。