UPLC-MS/MS測定餐具洗滌劑及餐具表面氯酸鹽含量

梁鈺瑩，唐楚林，湯曜名，李錦清

廣東產品質量監督檢驗研究院（佛山 528300）

氯酸鹽是含二氧化氯洗滌劑或消毒劑產生的一種消毒副產物（disinfection by-products，DBPs）[1]。自然界中含氯化合物的分解會產生氯酸鹽[2]，而食品中的氯酸鹽殘留主要來源于生產加工和運輸過程中對設備、容器和用水的消毒處理[3-5]。氯酸鹽與其他氯衍生殘留物成為乳制品、食品和飲料行業重點關注的安全問題[6-8]，如Li等[9]調查我國華南地區的嬰兒食品和自來水發現，氯酸鹽樣品檢出率達90%。研究表明，氯酸鹽的攝入對人體健康具有嚴重危害，可能導致腎功能衰竭、甲狀腺異常、神經系統損傷、溶血性貧血和基因畸變等[10-15]。

餐具洗滌廠在處理餐具過程中大量使用洗滌劑以去除污漬，以及食品（包裝容器）生產加工過程中的消毒環節，都有可能造成氯酸鹽殘留，通過污染食物和飲用水最終進入人體，對人類健康造成巨大威脅[5]。因此，建立一套高效可靠的氯酸鹽檢測/鑒定方法具有重要意義。

對氯酸鹽常用的檢測和鑒定方法主要包括離子色譜法[16-17]、離子色譜-質譜聯用技術[18-19]、液相色譜-質譜聯用[20-23]等。氯酸鹽的檢出限較低，在檢測過程中對儀器的靈敏度、精確度具有一定要求。超高效液相色譜與質譜聯用技術將色譜的高分離特性和質譜的高靈敏、高精準特性實現有機結合，對低濃度物質的檢測和鑒定具有突出優勢，能更好地為餐具、食品包裝等來源的氯酸鹽殘留的監管提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

WAX固相萃取柱（美國Waters公司）；MCE混合纖維素酯膜（廣州沃恩）；氯酸鹽標準溶液（以氯酸根計，1 000 μg/mL，上海安譜）；氯酸鹽同位素內標（以氯酸根-18O3離子計，200 μg/mL，上海安譜）；甲酸、乙酸（色譜純，上海阿拉丁）；甲酸銨（分析純，廣州化學）；正己烷、石油醚、氨水（上海麥克林）；甲醇和乙腈（色譜純，美國Thermo Fisher公司）；所有溶液采用超純去離子水（電阻率＞18.2 MΩ·cm）配制。

1.2 主要儀器與設備

配ESI源Exion LC AD/SCIEX Triple Quad 4500超高效液相色譜-串聯質譜儀（美國SCIEX公司）；Acclaim Trinity P1離子交換色譜柱（美國Thermo Fisher公司）；3-18K低溫高速離心機（美國Sigma公司）；V8渦旋混合器（美國Essenscien公司）；NANOpure Diamond UV/UF D11971超純水系統（美國Thermo Fisher公司）；PWS224ZH電子天平（美國OHAUS公司）；JJ500Y電子天平（富陽騰輝電子）；DHG-9070A恒溫干燥箱（上海一恒儀器）；FV64全自動智能氮吹儀（廣州得泰儀器）；JP-C1200超聲清洗器（廣州吉普超聲波電子）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

餐具洗滌劑：準確稱取1.0 g（精確至0.01 g）試樣，依次加入10.0 mL 0.2%甲酸水溶液和100 μL氯酸鹽同位素內標液，渦旋震蕩10 s，超聲提取10 min，加入15 mL正己烷，渦旋振蕩30 s，按9 000 r/min離心2 min，取下層水相，經0.22 μm MCE混合纖維素酯膜過濾，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

餐具：消毒餐（飲）具碗、盤、碟、杯等，用0.2%甲酸水溶液分3～5次沖洗整個內表面（按照每100 cm2表面積使用100 mL提取液的比例）制成樣液備用。匙（不包括匙柄），筷子下段（進口端約5 cm）置入0.2%甲酸水溶液中（按照每100 cm2表面積使用100 mL提取液的比例），充分振蕩20次，制成樣液備用。

凈化：取20 mL樣液，加入10 μL氯酸鹽同位素內標液，全部過已活化的固相萃取柱，棄去流出液，用6 mL 5%氨水甲醇溶液洗脫，收集洗脫液，將洗脫液于40 ℃條件下用氮氣吹干，準確吸取1.0 mL 20 mmol/L甲酸銨甲醇（1︰2，V/V）渦旋復溶，用0.22 μm MCE混合纖維素酯膜過濾，供液相色譜-串聯質譜儀測定。

空白試驗：除不加試樣外，均按試樣同法操作處理。

1.3.2 標準曲線制備

根據需要用20 mmol/L甲酸銨甲醇（1︰2，V/V）溶液配制成氯酸鹽質量濃度為0.0，0.2，1.0，5.0，10.0，50.0，100.0，200.0和500.0 ng/mL的系列標準溶液，氯酸鹽內標（-18O3）質量濃度為15.0 ng/mL，現配現用。

1.3.3 液相色譜條件

色譜柱為Acclaim Trinity P1復合離子交換柱（2.1 mm×100 mm，3 μm）；流動相為乙腈和20 mmol/L甲酸銨溶液；流速0.200 mL/min；柱溫35 ℃；進樣量5 μL；梯度洗脫程序如表1所示。

1.3.4 質譜條件

電離方式為電噴霧離子源（ESI-）；檢測模式為負離子多反應監測（multiple-reaction monitoring，MRM）模式。電噴霧電壓（IS）-3 500 V；脫溶劑溫度（TEM）500 ℃；氣簾氣壓力（CUR）35 psi；霧化氣壓力（GS1）50 psi；干燥氣壓力（GS2）45 psi；碰撞氣（CAD）9；其他質譜參數如表2所示。

表2 質譜參數設定

氯酸根（ClO3－）的色譜圖如圖1所示。

圖1 氯酸根（ClO3-）特征離子色譜圖（m/z 82.9/66.9）

2 結果與分析

2.1 質譜條件的優化

采用直接進樣的方式，將100 ng/mL氯酸鹽和15 ng/mL氯酸鹽（-18O3）的混合標液注入離子源，在ESI負離子的模式下進行一級質譜分析，得到母離子和子離子。優化其電噴霧電壓、碰撞氣、脫溶劑溫度、氣簾氣壓力、霧化氣壓力、干燥氣壓力等參數。采用MRM監測模式，對已獲得的離子對進行二級質譜碎裂，得到最優錐孔電壓和碰撞能量。

2.2 色譜條件的優化

考慮色譜柱洗脫需用鹽類，故選擇液相色譜-串聯質譜法中較常用且較易揮發的甲酸銨。Acclaim Trinity P1復合離子交換柱兼具反相功能，洗脫需用有機溶劑，乙腈洗脫能力大于甲醇，故流動相采用乙腈和20 mmol/L甲酸銨溶液，可實現較好的質譜響應。流速過高，會導致色譜峰分叉，影響質譜響應，較低的流速可得到滿意的峰型。并且通過優化洗脫程序，使目標化合物有合適的保留時間。

2.3 提取液的選擇

在做餐具中氯酸鹽殘留量試驗時，在餐具表面涂加1 mL氯酸鹽質量濃度為0.2 μg/mL后將其烘干，分別用100 mL 0.2%的甲酸水和乙腈-水（1︰1，V/V）作為提取液分3～5次沖洗整個內表面，制成樣液，按1.3.1中凈化步驟處理，同時做空白試驗。上機結果如表3所示，0.2%甲酸水提取效果更優，故采用0.2%甲酸水作為提取液。

表3 不同提取液對回收率的影響 單位：%

2.4 固相萃取柱的選擇

表4 不同固相萃取柱對回收率的影響 單位：%

參照GB 14934—2016《食品安全國家標準消毒餐（飲）具》中的餐具采樣方法，樣液中待測物質含量較低，為達到滿意回收率，采用固相萃取柱富集濃縮后進行測定。分別選用WAX和MAX兩種固相萃取柱進行效果比對。結果如表4所示，WAX柱和MAX柱回收率的相對偏差較小，說明兩種固相萃取柱都具有較好穩定性，但前者的相對回收率高于后者，因此采用WAX固相萃取柱作對目標物質進行富集濃縮處理。

2.5 微孔濾膜的選擇

對比MCE混合纖維素酯膜和尼龍膜2種濾膜對氯酸鹽回收率的影響情況，將含有氯酸根（ClO3-）質量濃度20 ng/mL和氯酸根（-18O3）質量濃度15 ng/mL的混合標液分別用MCE混合纖維素酯膜和尼龍膜過濾，收集同個濾膜第1次和第2次的濾液進行測定。結果如表5所示，尼龍膜對目標化合物的吸附較強，導致回收率偏低；而MCE混合纖維素酯膜對目標化合物幾乎無吸附作用。因此，采用MCE混合纖維素酯膜對樣液進行過濾。

表5 微孔濾膜對回收率的影響 單位：%

2.6 線性關系和檢出限、定量限

在優化的最佳試驗條件下，將配制好的標準系列工作液進行測定，以標準物質與內標物質的比值相對響應值為縱坐標，相對濃度為橫坐標，繪制標準工作曲線。氯酸鹽在0.2～500 ng/mL范圍內呈現良好的線性關系，線性方程為y=0.074 5x-0.063 9，相關系數（r）為0.999 7。

圖2 氯酸鹽的線性范圍和線性方程

在陰性樣品中定量添加標準溶液，按照方法中步驟操作，所得圖譜信噪比大于3時，將此添加量定為最低檢出限；信噪比大于10時，將此添加量定為最低定量限。得出的餐具洗滌劑的檢出限為2.0 μg/kg、定量限為6.0 μg/kg；清洗后餐具表面氯酸鹽含量的檢出限為0.05 μg/L、定量限的含量為0.15 μg/L。結果如圖3和圖4所示。

圖3 餐具洗滌劑中氯酸鹽檢出限的信噪比圖譜

圖4 清洗后餐具表面氯酸鹽檢出限的信噪比圖譜

在陰性樣品中按1，2和10倍定量限加標量進行三水平試驗。餐具洗滌劑的平均回收率為91.27%，97.94%和101.07%，精密度為2.02%，6.06%和6.14%。餐具清洗后氯酸鹽含量的平均回收率為88.00%，97.47%和103.67%，精密度為1.82%，2.60%和4.26%。結果均滿足GB/T 27404—2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》附錄F中的要求，詳細結果如表6和表7所示。

表6 餐具洗滌劑的加標回收率測定結果

表7 餐具清洗后氯酸鹽含量加標回收率測定結果

3 結論與討論

試驗建立超高效液相色譜-串聯質譜方法測定餐具洗滌劑及清洗后餐具表面氯酸鹽含量。用0.2%甲酸水溶液提取，WAX固相萃取柱濃縮凈化，超高效液相色譜-串聯質譜儀測定，內標法定量。確定餐具洗滌劑中氯酸根的檢出限為2.0 μg/kg、定量限為6.0 μg/kg；清洗后餐具表面氯酸鹽含量的檢出限為0.05 μg/L、定量限為0.15 μg/L。該方法優化前處理步驟、質譜條件和色譜條件，操作簡便，同時保證良好的方法精密度、準確度、重現性好、無拖尾現象，較好滿足氯酸鹽相關食品風險的檢測要求，為餐具洗滌劑及清洗后餐具表面的氯酸鹽含量的監控提供技術支撐。