色谱  2014, Vol. 32 Issue (11): 1260-1265   PDF (854 KB)    
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孙欣
齐莉
秦廷亭
王明林
QuEChERS-气相色谱-三重四极杆质谱法检测黄瓜中的19种邻苯二甲酸酯
孙欣1, 齐莉2, 秦廷亭1, 王明林1     
1. 山东农业大学食品科学与工程学院, 山东 泰安 271018;
2. 中国科学院化学研究所活体分析化学重点实验室, 北京 100190
收稿日期：2014-5-7
基金项目：国家"十二五"科技支撑计划项目(2012BAK17B05);山东省发改委项目(编号2011-黄-19);中国科学院活体分析化学重点实验室开放基金课题(ACL201306).
通讯作者：王明林,E-mail:mlwang@sdau.edu.cn.
摘要：建立了QuEChERS结合气相色谱-三重四极杆质谱联用仪同时检测黄瓜中19种邻苯二甲酸酯残留的方法。黄瓜样品采用乙腈超声提取,经无水硫酸镁和氯化钠盐析离心后减压蒸馏富集,然后用C18吸附剂净化,经HP-5ms UI色谱柱分离后在多反应监测模式下进行测定。该方法在10~5000 μg/kg范围内线性关系良好(r ≥ 0.9995),检出限为0.2~3.5 μg/kg。按照建立的方法分别进行了10、100和500 μg/kg 3个添加水平的19种邻苯二甲酸酯的加标回收率试验,回收率为63.3%~127.8%,相对标准偏差为0.5%~13.3%。该方法灵敏度高、准确度好,符合多残留检测的技术要求,适用于黄瓜等蔬菜中邻苯二甲酸酯残留的检测。
关键词： QuEChERS     气相色谱-三重四极杆质谱     邻苯二甲酸酯     黄瓜    
Determination of 19 phthalate esters in cucumbers using QuEChERS coupled with gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry
SUN Xin1, QI Li2, QIN Tingting1, WANG Minglin1     
1. College of Food Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Taian 271018, China;
2. Key Laboratory of Analytical Chemistry for Living Biosystems, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Received: 2014-5-7
Abstract: An efficient method using QuEChERS equipped with triple quadrupole GC-MS/MS for the simultaneous detection of 19 phthalate acid ester residues in cucumbers was established. The phthalate acid esters were extracted from cucumber samples by ultrasonic with acetonitrile. The extracts were salted out and centrifuged with anhydrous magnesium sulfate and sodium chloride. The supernatants were enriched by vacuum distillation, and then purified by C18 adsorbent. The 19 phthalate esters were separated on an HP-5ms UI column (30 m×0.25 mm×0.25 μm), and determined using MS/MS in multiple reactions monitoring mode. The method showed favorable qualitative and quantitative analysis of the phthalate esters with good linearity (r ≥ 0.9995) in the linear range of 10-5000 μg/kg and the limits of detection (LODs) were 0.2-3.5 μg/kg. With the proposed method, the recoveries were evaluated in cucumbers at the spiked levels of 10, 100 and 500 μg/kg. The results showed that the average recoveries were ranged from 63.3%-127.8% and the relative standard deviations (RSDs) were 0.5%-13.3%. In short, the proposed method with high sensitivity and good accuracy can meet the determination requirements for multi-residues. Furthermore, the method can be applied for the simultaneous determination of phthalate acid esters in cucumbers.
Key words: QuEChERS     gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry/mass spectrometry (GC-MS/MS)     phthalate acid esters     cucumbers    

邻苯二甲酸酯(PAEs)类化合物具有增加产品透明度、弹性、耐用性等特点,常作为增塑剂或塑化剂被广泛应用到工业产品中[1, 2]。然而,由于这些增塑剂分子和塑料产品分子之间是偶极相互作用[3, 4],没有形成共价键,因此极易从产品中释放到环境中。过度使用塑料薄膜或塑料大棚种植农作物可能会导致土壤和空气中邻苯二甲酸酯类化合物的增加[5],从而导致蔬菜中PAEs的残留[6, 7]。蔬菜中相关农药的残留标准已十分完善,但对环境内分泌干扰物尤其是PAEs还没有明确的标准,所以研究和建立其检测方法十分必要。

对于邻苯二甲酸酯类物质残留的检测,已经报道的样品前处理方法有:固相微萃取[8, 9]、液液萃取[10, 11]、搅拌棒吸附萃取[6]和固相萃取[12]。常用的检测方法有气相色谱法[13]、高效液相色谱法[14, 15]、气相色谱-质谱联用法[16, 17]和液相色谱-质谱联用法[18]等。然而这些方法操作过程复杂,且不适用于蔬菜中目标物的检测。本研究基于蔬菜中农药检测的方法(GB/T 21911-2008),对经典的QuEChERS方法的条件进行修正和调整,运用改良后的QuEChERS前处理技术对蔬菜中的PAEs进行测定。

1 实验部分
1.1 仪器、试剂与材料

Agilent 7000B三重串联四极杆气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦科技有限公司); QL-866涡旋混合器(海门市其林贝尔仪器制造有限公司); DS-8510DTH超声仪(上海生析超声仪器有限公司); TGL-16M高速台式冷冻离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司); N-1001旋转蒸发仪和SB-1000水浴锅(东京理化器械株式会社);为了降低PAEs污染,所有玻璃器皿均用铬酸洗液浸泡1 h,用重蒸水淋洗3次,在200 ℃下烘烤2 h备用。测定仪器和试剂空白并扣除。

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)、邻苯二甲酸正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、邻苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯(BMPP)、邻苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯(DEEP)、邻苯二甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸二(2-丁氧基)乙酯(DBEP)、邻苯二甲酸二壬酯(DNP),质量浓度均为100 mg/L 的混合标准溶液(购自美国o2si smart solutions公司),邻苯二甲酸二丙酯(DPRP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)(纯度大于99.5% )、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)(纯度均大于98% ,购自德国Dr. Ehrenstorfer),邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)购自国药集团化学试剂有限公司;乙腈、甲醇均为色谱纯;无水硫酸镁、氯化钠均为分析纯;无水硫酸镁用前在500 ℃马弗炉内烘5 h,200 ℃时取出装瓶,贮存于干燥器中,冷却后备用;C18填料(40～60 μ m,购自Agela Techonlogies)。

黄瓜购自泰安市超市和农贸市场。

1.2 标准工作液的配制

19种标准品用乙腈配制成50 mg/L 的标准混合储备液,于4 ℃冰箱中避光保存。

为了消除基质效应,将标准混合储备液用样品溶液稀释至质量浓度为0.01、0.05、0.2、1.0和5.0 mg/L 的系列标准溶液,于4 ℃冰箱中避光保存,待用。系列标准溶液每两周更换,或与标准品比较,发现有问题时立即更换。

1.3 样品前处理

黄瓜样品放入组织捣碎机内捣碎。用电子天平准确称取10 g(精确至0.001 g)样品于50 mL旋盖玻璃离心管中。加入10 mL乙腈,超声提取15 min。再加入4 g无水硫酸镁和1 g氯化钠,立即在 2 000 r/min 下涡旋1 min,于 3 500 r/min 下离心10 min。取5 mL上清液旋转蒸干,加入1 mL正己烷定容,将溶液转移到5 mL玻璃试管中,加入75 mg C18,振荡1 min,用0.22 μ m有机相滤膜过滤,滤液进行GC-MS/MS分析。

1.4 气相色谱-质谱条件

色谱条件 色谱柱:HP-5ms UI(30 m×0.25 mm×0.25 μ m);载气:氦气;进样口温度:280 ℃;程序升温:初始60 ℃,保持1 min;然后以20 ℃/min 升到220 ℃,保持1 min;再以5 ℃/min 升至280 ℃,保持4 min;色谱柱流量:1 mL/min;后运行温度300 ℃,保持5 min。进样量:1 μ L;多模式进样口(MMI),不分流进样。

质谱条件 离子源温度:280 ℃;传输线温度:280 ℃;碰撞气流速:氮气1.5 mL/min;淬灭气:氦气,流速2.25 mL/min;离子电压:70 eV;扫描方式:正离子扫描;溶剂延迟:5.0 min; 19种邻苯二甲酸酯类在串联质谱条件下的定性离子对和定量离子对等质谱参数及保留时间见表1。

表1 19种邻苯二甲酸酯的GC-MS/MS分析参数 Table 1 GC-MS/MS parameters for the 19 phthalate esters
2 结果与讨论
2.1 提取溶剂的选择

邻苯二甲酸酯及其单酯在甲醇、丙酮和乙腈中都有很好的溶解性,且这3种溶剂都可以与水互溶,加入盐离心后均可以与水相分离,所以这3种有机溶剂皆可作为QuEChERS前处理的萃取溶剂。本实验对甲醇、丙酮和乙腈3种萃取液的萃取效果进行了比较,结果发现,丙酮提取液颜色最深,乙腈提取液颜色最浅。各取5 mL上清液进行旋转蒸干,发现甲醇和丙酮提取液在蒸干时所需时间较长,而且蒸干的残渣是黏稠的胶状物,很难进行下一步的操作。乙腈提取液颜色较浅,在蒸干时所需时间较短,且能完全蒸干,易于进一步的操作,所以本实验选择乙腈为提取溶液。

2.2 净化剂的选择

常用的吸附剂有乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、C18、弗罗里硅土(Florisil)、中性氧化铝(Al2O3-N)4种。PSA可以除去样品基质中的极性色素、糖类和脂肪酸等杂质;Florisil、Al2O3-N、C18这3种吸附剂主要吸附样品基质中的酯类等杂质,C18作为反相吸附剂,能够吸附脂肪、脂质、甾醇等化合物;Florisil是一种键合镁吸附剂,能除去极性干扰物;Al2O3-N保留芳香族和脂肪胺类等电子化合物,对含电负性基团(如氧、磷、硫等原子官能团)的化合物有一定保留能力。本研究比较了PSA、C18、Florisil、Al2O3-N 4种吸附剂的净化效果,其结果如图1所示。因Al2O3-N净化后颜色较深,综合考虑,选用C18作吸附剂。

图1 不同的净化剂对黄瓜中邻苯二甲酸酯类提取效率的影响 Fig.1 Influence of different adsorbents on extraction efficiency of phthalate esters in cucumbers
2.3 净化剂用量的选择

在经典的QuEChERS操作步骤中,净化部分是取1 mL上层提取液进行净化,没有对样品进行富集,能检出的最小浓度比较高。为了增加样品的富集倍数,提高方法的灵敏度,本实验取5 mL的上层清液,用旋转蒸发仪浓缩到1 mL,然后再加入吸附剂净化,使得方法检出限在理论上提高了5倍。在浓缩的过程中,待测组分浓度增大的同时样品基质的干扰作用也相应增加,经典QuEChERS中吸附剂的使用量为25 mg,已不足以吸附干扰杂质,所以加入的吸附剂的量也应增加。因此,本实验比较了吸附剂C18的用量为25、50、75和100 mg时的回收率,结果见图2。根据图2确定C18的用量为75 mg。

图2 C18用量对黄瓜中邻苯二甲酸酯类提取效率的影响 Fig.2 Influence of amount of C18 used on extraction efficiency of phthalate esters and monoesters in cucumbers
2.4 方法验证

为了消除基质效应对定量结果造成的影响,实验采用黄瓜空白样品提取液来配制所使用的一系列标准工作溶液,绘制基质标准曲线进行定量。按1.4节条件进行测定,以各组分的峰面积Y对含量X( μ g/kg)绘制基质标准曲线。设置3个添加水平分别为10、100、500 μ g/kg,线性关系、相关系数、添加回收率等见表2。

表2 黄瓜样品中19种邻苯二甲酸酯的线性范围、相关系数、添加回收率、相对标准偏差(RSD)、检出限(LOD，S/N=3)和定量限(LOQ，S/N=10) Table 2 Linear ranges,correlation coefficients (r),average recoveries,relative standard deviations (RSDs),limits of detection (LODs,S/N=3) and limits of quantification (LOQs,S/N=10) for the 19 phthalate esters in cucumber

由表2可以看出，19种目标物在质量浓度范围为10～5 000 μ g/kg 时线性关系良好,相关系数均高于 0.999 5; 19种目标物在黄瓜样品中的平均回收率为63.3% ～127.8% ; RSD为0.5% ～13.3% 。表明该方法有良好的精密度和准确度,能满足19种邻苯二甲酸酯的检测要求。

19种邻苯二甲酸酯的多反应监测(MRM)模式总离子流图见图3。

图3 19种邻苯二甲酸酯标准物质的总离子流色谱图 Fig.3 Total ion current chromatogram of the

19 phthalate esters Peak identifications: 1. DMP; 2. DEP; 3. DAP; 4. DPRP; 5. DIBP; 6. DBP; 7. DMEP; 8. BMPP; 9. DEEP; 10. DPP; 11. DHXP; 12. BBP; 13. DBEP; 14. DCHP; 15. DEHP; 16. DNOP; 17. DINP; 18. DIDP; 19. DNP.
2.5 实际黄瓜样品的残留检测

根据1.3节及1.4节实验条件,对购自3个市场上的黄瓜样品进行了检测,结果见表3。由结果可以看出,在3个黄瓜样品中均检出了DBP和DEHP，未检出其他邻苯二甲酸酯类化合物，说明DBP和DEHP普遍存在于黄瓜中。

表3 黄瓜样品中19种邻苯二甲酸酯的检测结果 Table 3 Results of the 19 phthalates in cucumber samples from three markets
3 结论

本研究建立了QuEChERS-气相色谱-串联质谱同时检测黄瓜中19种邻苯二甲酸酯残留量的分析方法。本实验对QuEChERS提取方法进行改进,改进后采用乙腈为萃取溶剂,C18为吸附剂,用量为75 mg。结果表明19种邻苯二甲酸酯在10～5 000 μ g/kg 时线性关系良好,相关系数均高于 0.999 5;添加水平为10、100、500 μ g/kg 时,19种目标物在黄瓜样品中的平均回收率为63.3% ～127.8% 。该方 法操作简单快速,经济安全,可节约大量的有机溶 剂,具有良好的准确度和精密度,是一种环境友好型样品前处理技术,并适用于大批量样品的定性定量分析。

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