SPE-LC-MS/MS測定快餐紙袋中7種全氟有機物

徐　睿，譚　紅，楊鴻波，*，孫海達，何錦林

（1.貴州大學，貴州貴陽550002；2.貴州省分析測試研究院，貴州貴陽550002）

SPE-LC-MS/MS測定快餐紙袋中7種全氟有機物

徐睿1，2，譚紅2，楊鴻波2，*，孫海達2，何錦林2

（1.貴州大學，貴州貴陽550002；2.貴州省分析測試研究院，貴州貴陽550002）

建立了快餐紙袋中7種全氟有機物（全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟十二烷酸、全氟十四烷酸、全氟辛烷磺酸鹽）殘留的固相萃取-液相色譜串聯質譜（SPE-LC-MS/MS）分析方法。樣品以1%甲酸-甲醇溶液超聲提取，經C18固相萃取小柱凈化，以0.1%甲酸乙腈-2mmol/L乙酸銨水溶液為流動相，經C8反相色譜柱分離，采用多反應監測（MRM）負離子模式檢測，外標法定量。陰性樣品添加實驗表明：方法的檢出限為0.008～0.104μg/kg（S/N=3）；平均回收率為：80.2%～106.0%；相對偏差為：2.2%～8.1%（n=6）。該方法前處理簡單，回收率高，精密度高，適用于各類快餐紙袋中全氟化合物的定量檢測，為食品接觸材料中全氟有機物的定量檢測提供了方法。

液相色譜-串聯質譜，快餐紙袋，全氟有機物，檢測

全氟有機物（PFCs）具有化學惰性和耐熱性等優良性能，自20世紀50年代開始就被廣泛應用于涂料、織物、皮革、食品接觸材料、地板亮光劑等［1-2］物質的制備中。作為優良的疏水疏油抗靜電的人工合成表面活性劑［3］，其大量的生產和使用已在生態系統中大量累積并對環境造成了嚴重的持久性污染。目前，在全球范圍內調查的地下水、地表水、海水、環境樣品、野生動物和人體內都已經檢測到PFCs的存在［4-6］；而有研究表明：PFCs是目前最難降解的物質之一［7］。毒理學研究表明：PFCs是一類具有肝臟毒性、心血管毒性、發育毒性、免疫系統毒性、內分泌干擾性及潛在致癌性［2］的全身多臟器官的污染物，可以抑制人體中過氧化物酶合成，影響能量傳遞、破壞細胞膜，從而誘發癌癥、肝腫大等疾?。?-12］。鑒于PFCs存在的廣泛性及對環境和生物體造成的危害，2009年5月，在日內瓦舉行的斯德哥爾摩大會締約國會議上，全氟辛基磺酸及其鹽類、全氟辛基磺酰氟作為新增持久性有機污染物被正式列入公約附件B中加以限制［13］。美國、加拿大、歐盟等國家和地區相繼頒布了相關法規禁止PFCs在某些領域內使用，同時限制該類物質的最大允許添加量［14］。2013年6月，全氟辛酸和全氟辛酸銨被列為第9批SVHC（Substances of Very High Concern，高度關注物質）。

近年來，紙質包裝逐漸成為包裝材料的主角，被廣泛地應用于食品行業中［15］，如各種蛋糕托紙、面包紙袋和快餐食品包裝等。這些紙質包裝材料直接與食品接觸，其中有毒有害物質將會遷移進入到食品中，并最終進入人體，給人類健康帶來危害［16-19］。而隨著社會節奏的加快，越來越多的人選擇快餐食品作為日常飲食之一。有研究指出：PFCs在高溫條件下會從食品接觸材料里遷移到食物中［20］，因而膳食暴露也成為人體暴露于PFCs污染的重要來源［21］。因此確定快餐紙質包裝材料中PFCs的檢測方法，了解快餐紙質包裝材料中PFCs的污染水平，對保護消費者具有十分重要的意義。本文利用SPE-LC-MS/MS建立了4類典型快餐紙袋中全氟己酸（PFHxA）、全氟庚酸（PFHpA）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）、全氟十二烷酸（PFDoA）、全氟十四烷酸（PFTA）、全氟辛烷磺酸鹽（PFOS）7種PFCs殘留的分析方法，并對樣品前處理方法、質譜條件等方面進行了比較和優化。本法前處理簡單，回收率高，精密度與重現性好，特征離子相對強度比值穩定，適合于各類市售快餐紙袋中PFCs的定量檢測。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟十二烷酸、全氟十四烷酸、全氟辛烷磺酸鹽7種標準品純度＞99%，德國Dr Enrenstorfer GmbH公司；甲醇、乙腈色譜純，美國Honeywell公司；甲酸色譜純，德國Merck公司；乙酸銨優級純，天津科密歐；HLB固相萃取小柱規格500mg/6m L，天津奧秘科技有限公司；C18固相萃取小柱規格500mg/3m L，天津博納艾杰爾科技有限公司；各類快餐紙袋均購自某家居公司；純水。

Agilent 1200/6410液相色譜質譜聯用儀（LC-MS/ MS） 美國Agilent公司；N-EVAP-111樣品濃縮儀美國Organamation公司；GX-274全自動固相萃取儀美國Gilson公司；SHA-BA雙功能水浴恒溫振蕩器廣州永程公司；BG-OX數洗超聲波清洗器廣州邦杰公司；HH-2C數顯恒溫水浴鍋金壇市鴻科儀器廠；RE-52A旋轉蒸發儀上海亞榮儀器廠。

1.2實驗方法

1.2.1標準工作液的配制準確稱取0.01g（精確至0.1mg）PFCs標準品，用甲醇配制成濃度為1μg/m L單標標準儲備液。分別準確吸取適量PFCs單標標準儲備液，用甲醇配成10ng/m L的混合標準溶液，使用前用甲醇稀釋成所需的標準工作液。

1.2.2樣品的提取與凈化樣品粉粹成5mm×5mm小塊，稱取試樣1.00g（精確至0.01g）至50m L三角瓶中，加入1%甲酸-甲醇溶液25m L，蓋上瓶塞，用封口膠密封，振蕩后70℃超聲提取60m in。將提取液過濾至50m L棕色雞心瓶中，將雞心瓶置于40℃水浴減壓旋轉濃縮近干，加入2m L水，渦旋振蕩溶解殘渣，待凈化。

用2m L甲醇活化C18固相萃取小柱，加2m L水平衡處理，將待凈化液體過活化后的C18固相萃取小柱，保持流速小于1m L/m in，棄去流出液，加入2m L甲醇洗脫，收集洗脫液于氮吹管中，40℃水浴氮吹至近干，加入甲醇定容至1m L，超聲溶解，過0.22μm有機膜，待測。

1.2.3固相萃取柱的選擇本研究考察了HLB和C18兩種固相萃取小柱對7種PFCs的回收情況。分別取濃度為1ng/m L的混合標準溶液各1m L加入到25m L空白甲酸-甲醇溶液中，旋蒸近干，加入2m L水，渦旋振蕩溶解后分別過經活化的HLB和C18小柱，加甲醇洗脫，將洗脫液40℃氮吹近干，加1m L甲醇定容，上機測定。

1.2.4洗脫體積的確定取1m L 1ng/m L的標準混合液于氮吹管中，40℃氮吹近干，加入2m L水后過C18固相萃取小柱依次加入0.5、1、1.5、2、2.5m L甲醇洗脫，測定PFCs的含量。

1.2.5方法的檢出限和線性關系以甲醇稀釋PFCs混合標準溶液至0.5、1、2、4、8、10μg/L，按本文儀器條件進行檢測，以濃度x（μg/L）對峰面積y作PFCs標準曲線回歸方程，按3倍信噪比（S/N）計算方法的檢出限（LOD），按10倍信噪比計算方法的定量限（LOQ）。

1.3液質聯用儀分析條件

為減少實驗過程帶來的污染，將原色譜管路更換為Peek材料，全過程避免使用聚四氟乙烯器皿。

1.3.1色譜條件色譜柱：Kromasil C8柱（100mm× 4.6mm，2.6μm）；流動相：2mmol/L乙酸銨-水溶液（A）和0.1%甲酸-乙腈（B）；洗脫梯度見表1；流速0.3m L/ m in；柱溫：30℃；進樣量：10μL。

表1　流動相組成和梯度Table 1　The composition and gradientofmobile phase

1.3.2質譜條件離子源：ESI；離子源溫度：350℃；電離電壓：-4000V；檢測模式：多反應監測模式（MRM）；輔助氣、霧化氣、碰撞氣：氮氣。根據各組分的保留時間和一級、二級質譜參數，按時間分段用多反應離子監測（MRM）模式對各組分進行質譜檢測，各化合物的保留時間、母離子、子離子、碰撞能量、電壓等參數見表2。

表2　PFCs的質譜分析參數Table 2　The MRM Parameters of 7 PFCs

2　結果與討論

2.1提取溶劑的選擇

考察樣品在甲醇、水、1%甲酸-甲醇溶液、1%甲酸-水溶液四種溶劑中的超聲提取效果，結果表明1%甲酸-甲醇溶液的提取效果最好。分析其原因，雖然PFCs在水溶液中有較大的溶解度，但紙袋部分會浮在水溶液表面，導致樣品無法完全浸濕，從而無法將紙袋中的PFCs全部提取出來；而溶液的pH會影響PFCs類物質的溶解度，所以本文選取1%甲酸-甲醇溶液作為提取溶劑。

2.2提取方法的選擇

以1%甲酸-甲醇溶液為提取溶劑，比較了超聲提取、索氏提取和振蕩提取三種提取方法的提取效果。結果表明：振蕩提取周期長且提取含量低，提取1h后含量幾乎為零，將提取時間延長至24h，提取含量無明顯增加；索氏提取1h后含量同樣幾乎為零，將時間延長至24h，提取含量與超聲提取1h無明顯差距，且索氏提取操作繁瑣，耗時較長且容易造成試劑的浪費；超聲提取周期短且提取含量高。故本文選取破壞力強、耗時短、提取含量高的超聲提取方法作為本法的提取方式。

以1%甲酸-甲醇溶液為提取劑，比較了不同的超聲時間對樣品中7種PFCs的提取效果的影響，7種PFCs的提取含量在0～60min內表現出明顯的遞增趨勢，60m in后樣品趨于平衡甚至含量降低（見圖1）。文獻［22-23］認為長時間的超聲會造成PFCs的降解，而時間過短又達不到提取效果，所以本文確定超聲時間為60m in。

圖1　不同超聲時間對7種PFCs提取效果的比較Fig.1　Extraction results of 7 PFCswith differentultrasonic time

2.3樣品的凈化

2.3.1固相萃取柱的選擇圖2結果表明：C18固相萃取柱的凈化效果優于HLB固相萃取，這可能是由于C18固相萃取小柱更適合PFCs的凈化與富集［24］。所以本實驗選取C18固相萃取小柱。

圖2　2種不同的固相萃取柱對7種PFCs提取效果的比較Fig.2　Comparisons of recoveries of 7 PFCs on three different SPE colume

2.3.2洗脫液體積的確定圖3結果表明當洗脫液體積大于2m L時7種PFCs含量基本不變，所以本文選取2m L甲醇作為洗脫液。

圖3　不同洗脫體積時7種PFCs回收效果的比較Fig.3　Comparisons of recoveries of 7 PFCs among different elution volume

表3　7種PFCS的線性范圍、線性方程、回歸系數、方法定量限Table 3　Lineral equation，coefficients（r），limits of detection（LOD），recoveries and RSD for 7 PFCs

2.4方法檢出限與線性關系

線性方程、回歸系數、方法的定量限見表3，方法檢出限為0.008～0.104μg/kg，7種PFCs標準溶液的總離子色譜圖見圖4。

圖4　7種PFCs標準溶液的總離子流色譜圖Fig.4　Total ion current chromatograms of seven PFCs standard solution

2.5回收率與相對標準偏差

以陰性樣品進行3個加標水平的回收實驗，每個加標水平取6個平行樣，7種PSCs的檢測結果見表4。平均回收率為：80.2%～106.0%；相對標準偏差為：2.2%～8.1%。說明方法具有良好的準確性和重現性。

表4　樣品中PFCs的回收率與相對標準偏差（n=6）Table 4　Recoveries and RSDs for determination of PFCs（n=6）

2.6實際樣品檢測

在優化條件下，對從市場上購買的4類快餐紙袋（漢堡紙袋、薯條紙袋、蛋撻紙袋及雞肉卷紙質外包裝）進行檢測，結果表明4類快餐紙袋中主要存在2種PFCs污染，為PFHxA和PFHpA，其平均含量分別為0.1639、0.4599μg/cm3，均低于歐盟委員會關于持久性有機污染物（POPs）第757/2010號法規的最低限量標準1μg/cm3。雖PFCs含量及檢出率不高，但也證明市售快餐紙袋中存在PFCs的污染問題，應引起監管部門的重視，而且有必要對市售快餐紙袋中PFCs進行長期的檢測與監控。

3　結論

本文建立了快餐紙袋中7種PFCs的SPE-LC-MS/ MS分析方法，方法顯示了較好的加標回收率和重復性，7m in內即可完成7種PFCs的準確定量分析，其檢出限為0.008～0.104μg/kg。該方法適合于各類市售快餐紙袋中PFCs的定量檢測，可為人類暴露于PFCs的污染來源提供可靠的數據支撐。

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Determ ination of seven perfluorinated com pounds in fast food papers by solid phase extraction coup le w ith solid phase extraction and liquid chromatography-mass spectrometry

XU Rui1，2，TAN Hong2，YANG Hong-bo2，*，SUN Hai-da2，HE Jin-lin2
（1.Guizhou University，Guiyang 550002，China；2.Guizhou Academy of Analysis Test，Guiyang 550002，China）

A method was estab lished for the determ ination of 7 perfluorinated com pounds（PFCS），inc luding perfluorohexanoicacid（PFHxA），perfluorohep tanoic acid（PFHpA），perfluorooctanoic acid（PFOA），perfluorononanoic acid（PFNA），perfluorododecanoicacid（PFDoA），perfluorotetradec-anoicacid（PFTA），perfluorooctane sulphonate（PFOS）in fast food papers by solid phase extraction coup led w ith solid phase extraction and liquid chromatography-mass spec trometry（SPE-LC-MS/MS）.Samp les were extracted w ith 1%form ic acidmethanol by ultrasonic wave and c leaned up on C18SPE column.7 PFCs were separated on a C8reversedphase column using g rad ient elution w ith acetonitrile and 2mmol/L ammonium acetate and analyzed by LC-MS/MS ESI（-）under MRM mode w ith the external standard phase.The results showed that four kinds of PFCs were detected.The lim its of detection，average recovery rates，and the RSD（n=6）were 0.008～0.104μg/kg，80.2%～106.0%，2.2%～8.1%，respectively.The method was simp le，accurate and sensitive for the determ ination and confirmation of PFCs in fast food papers and othermaterials used as food packaging.

LC-MS/MS；fast food papers；PFCs；determ ination

TS206.4

A

1002-0306（2015）06-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.001

2014-06-18

徐睿（1989-），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品分析。

楊鴻波（1976-），男，博士，研究員，研究方向：有機化學分析。

國際合作項目（2011DFB41640）；國家重大科學儀器設備開發專項項目（2011YQ12003506）；黔科合外G字［2012］7033號；中國科學院院地合作項目資助。