分散固相萃取-超高效液相色譜-質譜聯用法測定食品中4種全氟化合物

虞太六，許蕤竹

(上海華測品標檢測技術服務有限公司，上海 201112)

全氟化合物PFCs(perfluorinated compounds，PFCs)是指氫原子全部被氟取代的直鏈或者支鏈碳氫化合物。由于C-F鍵的鍵能較大(110 kcal/mol)，使得這類化合物具有很高的化學、生物和熱穩定性。同時由于C-F鍵的生成和斷裂需要很高的能量，因此自然界中少有天然氟代烴的存在，部分或全氟代的有機分子絕大多數是人工合成的[1]。

自從問世以來，PFCs是制造氟聚合物高性能材料的一種基本加工助劑。氟聚合物廣泛應用于紡織、造紙、滅火劑、殺蟲劑、裝潢等領域。近年來，以全氟辛酸(PFOA)、全氟辛烷磺酸(PFOS)為代表的PFCs不斷在多種環境介質、生物體和人體被檢出，從人群密集的城市區域到少有人類活動的極地區域，其存在的范圍和污染水平超出了人們的預想，已成為當今最令人關注的新興環境污染物之一。

不同于脂溶性有機污染物，PFCs主要與血清蛋白結合富集于動物體內，進而通過食物鏈傳遞放大，最終傳遞至人類。目前已經在人體、動物體、大氣、水生環境及土壤等樣品中發現PFCs的存在[2-3]。

然而有研究表明，PFCs難以在環境中降解，具備持久性污染物的基本特征。在人體的血液中也發現有微量的PFOA殘留，毒理學研究表明PFCs可影響新陳代謝與生殖系統[4]，并造成肝臟毒性[5]。

目前，關于PFCs食品樣品中的檢測文章較少，劉嘉穎等[6]建立膳食中PFOA和PFOS超高效液相色譜-串聯質譜(UPLC-MS/MS)測定方法。林欽[7]用聚酰胺固相萃取法檢測動物源性食品中全氟辛酸和全氟辛烷磺酸。朱萍萍等[8]用分散固相萃取結合高效液相色譜-串聯質譜法測定羊肝中19種全氟烷基酸。本文用酸化乙腈提取，QuEChERS法凈化，建立食品中4種PFCs的HPLC-MS/MS分析方法。

1 實 驗

1.1 儀器、試劑與材料

超高效液相色譜-串聯質譜Waters Xevo TQ-S，美國Waters公司；渦旋振蕩器，安譜實驗科技；分析天平，美國Mettler Toledo公司；離心機，湘儀；具塞離心管，安譜實驗科技；氮氣濃縮儀，安譜實驗科技；超純水儀，美國Millipore公司；凈化管(內含100 mg PSA、40 mg C18、20 mg GCB)。

全氟辛烷磺酸(PFOS,CAS號：1763-23-1)、全氟辛酸(PFOA，CAS號：335-67-1)、全氟壬酸(PFNA，CAS號：375-95-1)和全氟己基磺酸(PFHSX，CAS號：355-46-4)；甲醇；乙腈；鹽酸；氯化鈉和乙酸銨。

1.2 標準溶液配制

標準品：全氟辛酸(PFOA，CAS：335-67-1)；全氟辛烷磺酸(PFOS，CAS：1763-23-1，濃度為1000 μg/mL)，13C4-PFOA(CAS：960315-48-4，濃度為50 μg/mL);1,2,3,4-13C4-PFOS CAS：960315-53-1，濃度為50 μg/mL；全氟壬酸(PFNA),CAS：375-95-1，純度為97.2%);全氟己基磺酸(PFHSX,CAS：355-46-4，純度為95.0%)；13C5-PFNA(CAS：960315-49-5，濃度為50 μg/mL);18O2-PFHSX(CAS:1585941-14-5，濃度為50 μg/mL)。

標準中間溶液(10 mg/L)：準確移取PFOA、PFOS、PFNA和PFHSX混合標準品，用甲醇稀釋并定容，使其濃度為10 mg/L，置-20 ℃冰箱中保存。

內標使用溶液(1&5 mg/L)：準確移取13C4-PFOA、13C5-PFNA 和1,2,3,4-13C4-PFOS、18O2-PFHSX標準品，用甲醇定容，使13C4-PFOA濃度為1 mg/L，使1,2,3,4-13C4-PFOS濃度為5 mg/L，置-20 ℃冰箱保存。

內標使用溶液Ⅰ(10&50 μg/L)：移取內標使用溶液1 mL，用甲醇稀釋至100 mL，使13C4-PFOA、13C5-PFNA濃度為10 μg/L，使1,2,3,4-13C4-PFOS、18O2-PFHSX濃度為50 μg/L，置-20 ℃冰箱保存。

內標使用溶液Ⅱ(1&50 μg/L)：移取內標使用溶液Ⅰ1 mL，用甲醇稀釋至10 mL，使13C4-PFOA、13C5-PFNA濃度為1 μg/L，使1,2,3,4-13C4-PFOS、18O2-PFHSX濃度為5 μg/L，置-20 ℃冰箱保存。

吸取標準儲備溶液以及內標混合使用溶液Ⅰ(113C4-PFOA、13C5-PFNA 和1,2,3,4-13C4-PFOS、18O2-PFHSX濃度分別為10.0 μg/L和 50.0 μg/L)，用甲醇稀釋, 配制成 PFOA 、PFNA和PFOS、PFHSX濃度依次為0.05 μg/L、0.1 μg/L、0.2 μg/L、0.5 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L、40.0 μg/L，以及13C4-PFOA、13C5-PFNA 和1,2,3,4-13C4-PFOS、18O2-PFHSX濃度均分別為1.0 μg/L 和5.0 μg/L 的含有13C同位素內標的混合系列標準工作溶液。 -4 ℃ 環境下保存, 有效期為2個月。

1.3 樣品前處理

1.3.1 提取

稱取試樣5 g(準確至0.01 g)(樣品使用前解凍均質)，置于50 mL聚丙烯離心管中,加入內標混合使用溶液Ⅱ(13C4-PFOA、13C5-PFNA和1,2,3,4-13C4-PFOS、18O2-PFHSX 濃度分別為1.0 μg/L 和5.0 μg/L)400 μL,加水5 mL,漩渦混合 1 min,加入10 mL乙腈和30 μL 鹽酸, 震蕩10 min。加入2 g 氯化鈉, 再次振搖10 min, 以5000 r/min離心10 min。移取上層乙腈溶液于另一試管中, 在45 ℃ 水浴中氮氣吹至約4 mL，待凈化。

1.3.2 凈化

將上述溶液轉移至裝有100 mg PSA、40 mg C18和20 mg GCB的15 mL聚丙烯離心管中，振搖10 min，以5000 r/min離心10 min,移取上清溶液于另一試管中，在45 ℃水浴中氮氣吹至干，用1 mL甲醇溶解,吸入1 mL注射器，經0.22 μm 有機濾膜過濾后，待測。

1.4 分析條件

(1)色譜柱：Waters ACQUITY HSS T3色譜柱(1.8 μm，2.1 mm×100 mm)。

(2)流動相：5 mmol乙酸銨溶液(A)+甲醇(B)，見表1。

表1 流動相梯度表Table 1 Mobile phase gradient table

(3)流速：0.35 mL/min。

(4)柱溫：35 ℃。

(5)進樣量：10 μL。

(6)質譜條件：

①電離源：ESI-；

②毛細管電壓：2.5 kV；

③離子源溫度：150 ℃；

④脫溶劑溫度：400 ℃；

⑤脫溶劑氣流量：800 L/h；

⑥檢測方式：多反應監測(MRM)；

⑦定性離子對、定量離子對、錐孔電壓和碰撞電壓見表2。

表2 4種PFCs的MS/MS參數Table 2 MS/MS parameters of 4 PFCs

2 結果與討論

2.1 分析條件優化

2.1.1 質譜條件優化

質譜的電離模式采用電噴霧(ESI)負離子化模式，根據一級質譜顯示的分離子峰的豐度分別對錐孔電壓、離子源溫度、脫溶劑溫度等質譜參數進行優化。

為了達到更好的靈敏度和精密度，采用了MRM模式，選擇目標化合物的二級離子進行定性與定量。PFOA經碰撞裂解，丟掉2個氧原子和1個碳原子形成1個子離子m/z 369，而PFOS經碰撞裂解后產生2個子離子，質量數分別為m/z 80和m/z 99，其中m/z 80的子離子響應較高，大約為子離子m/z 99的兩倍。因此選擇子離子m/z 80為定量離子。PFNA經碰撞裂解后產生2個子離子，質量分數分別為m/z 219和m/z 419，其中m/z 219的子離子響應較高，最終選m/z 219為定量離子。PFHSX經碰撞裂解后產生2個子離子，質量分數分別為m/z 80和m/z 99，其中m/z 219的子離子響應較高，最終選m/z 219為定量離子。4個全氟化合物的質譜參數優化結果如表2所示。

2.1.2 液相條件優化

優化流動相使分離度增加并增加靈敏度，pH6.0時，乙酸銨的存在使PFOS和PFOA的離子化程度增強[9-10]。而且乙酸銨的離子抑止效應較弱，是較為理想的緩沖液。在乙酸銨濃度為5 mmol/L時可得到最大信噪比，5 mmol/L乙酸銨緩沖液為最佳水相流動相。有機相一般使用乙腈或甲醇，最終實驗發現甲醇的實驗效果最佳，因此本文選擇甲醇為最佳有機流動相。

2.1.3 方法的線性范圍、檢出限和定量限

采用內標法定量，分別以3倍和10倍信噪比(S/N)確定目標分析物的檢出限(LOD)和定量限(LOQ)。測得雞肉、雞蛋和蘋果中4種PFCs的檢出限為0.00062～0.00226 μg/kg，定量限為0.00167～0.00615 μg/kg。4種PFCs的標準曲線的相關系數(r)均大于0.995。

表3 4種PFCs的線性關系、檢出限和定量限Table 3 Linear relationships，LOD and LOQ of 4 PFCs

2.1.4 方法的回收率和精密度

采用空白樣品中添加標準溶液的方法，進行添加回收實驗，PFOS和PFHSX添加水平分別為0.02、0.2、1 μg/kg，PFOA和PFNA添加水平分別為0.002、0.02、0.1 μg/kg，按照優化后的方法進行測定，每個質量濃度點平行測定6次，內標法校正。從表4可知，在添加范圍內PFCs的平均回收率在76.5%～106.0%之間，相對標準偏差為0.87%～12.0%。

表4 分析方法的回收率和相對標準偏差Table 4 The recovery ranges and RSD ranges of analysis method

續表4

續表4

2.1.5 實際樣品測定

通過分析肉類、蛋類和水果類135個樣本數據分析，使用建立的方法對食品中4種PFCs 殘留進行分析。所有水果類樣本4種PFCs全部均是未檢出，1個鴨肉中檢出PFNA的值為0.0471 μg/kg，1個鴨蛋中檢出PFOA的值為1.15 μg/kg，2個牛肉中檢出PFOS的值分別為0.132和0.0704 μg/kg，1個鵝肉中檢出PFOA的值為0.242 μg/kg，1個雞肉中檢出PFOS的值為0.0324 μg/kg，1個鴨肉中檢出PFOS的值為0.092 μg/kg，1個羊排中檢出PFOS的值為0.0885 μg/kg，1個雞蛋中檢出PFOA的值為2.02 μg/kg，另1個雞蛋中檢出PFOS的值為0.146 μg/kg。其他蛋類和肉類的其他PFCs全部均是未檢出。

3 結 論

本文建立了分散固相萃取法結合HPLC-MS/MS技術測定肉類、蛋類和水果類樣品中4種PFCs殘留的檢測分析方法。該方法的線性關系、準確度和精密度均能滿足殘留分析要求，其前處理方法簡單、凈化效果良好，適用于大量食品樣品中4種PFCs含量的快速檢測。