色谱  2014, Vol. 32 Issue (11): 1266-1270   PDF (1235 KB)    
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丁立平
蔡春平
王丹红
双重净化-气相色谱法测定植物油中指示性多氯联苯
丁立平1 , 蔡春平2, 王丹红2    
1. 福清出入境检验检疫局技术中心, 福建 福清 350300;
2. 福建出入境检验检疫局技术中心, 福建 福州 350001
摘要:为了考察食用油中7种指示性多氯联苯(PCBs)的残留情况,建立了食用油中痕量多氯联苯测定的双重净化-气相色谱法。以乙腈提取样品,提取液浓缩至干后用正己烷溶解,经浓硫酸、硅胶分散固相萃取双重净化后进行气相色谱分析,外标法定量。优化的色谱条件为:HP-5石英毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25 μm)程序升温分离,流速0.8 mL/min,进样量1.00 μL,电子捕获检测器检测。结果表明:在优化的条件下,7种多氯联苯在10~500 μg/L范围内线性良好,相关系数大于0.999,不同基质中的检出限(S/N=3)范围为1.8~8.9 μg/kg,定量限(S/N=10)范围为5.9~29.8 μg/kg。在橄榄油、花生油和棕榈油空白样品中添加10、20、100 μg/kg 3个水平的7种多氯联苯,其加标回收率范围为71.0%~105.5%,相对标准偏差(RSD)范围为4.0%~11.3%。该方法具有操作简便、快速、准确的特点,可用于植物油中指示性多氯联苯残留量的日常检测。
关键词双重净化     气相色谱     多氯联苯     残留量     植物油    
Determination of indicator polychlorinated biphenyls in vegetable oils by double clean-up-gas chromatography
DING Liping1 , CAI Chunping2, WANG Danhong2    
1. Technology Center of Fuqing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Fuqing 350300, China;
2. Technology Center of Fujian Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Fuzhou 350001, China
Abstract: To investigate the residues of seven indicator polychlorinated biphenyls (PCBs) in vegetable oils, a method was established for the determination of trace PCBs in vegetable oils by double clean-up coupled with gas chromatography (GC). After extracted with acetonitrile, the sample extract was concentrated to dryness followed by re-dissolving with hexane. And the solution was pretreated by adding concentrated sulfuric acid followed cleaned-up with silica gel in dispersive solid-phase extraction protocol, then analyzed by GC with external standard method. Under the optimized chromatographic conditions, the analysis was carried out with a capillary column (HP-5, 30 m×0.32 mm×0.25 μm) at a flow rate of 0.8 mL/min, and the sample volume was 1.00 μL. Monitoring with an electron-capture detector, all the target analytes were separated by temperature-programming of the column. Good linearities were obtained in the range of 10-500 μg/L for the seven indicator PCBs with the correlation coefficients greater than 0.999. For different matrices, the limits of detection (S/N=3) and limits of quantitation (S/N=10) were in the range of 1.8-8.9 μg/kg and 5.9-29.8 μg/kg, respectively. At three spiked levels of 10, 20 and 100 μg/kg of the seven indicator PCBs in olive oil, palm oil and peanut oil blank samples, the average recoveries ranged from 71.0% to 105.5% with the RSDs of 4.0%-11.3%. The method is simple, rapid and accurate, and can be used for the routine analysis of the indicator PCBs in vegetable oils.
Key words: double clean-up     gas chromatography (GC)     polychlorinated biphenyls (PCBs)     residues     vegetable oils    

联合国GEMS/Food(Global Environment Monitoring System-Food Contamination Monitoring and Assessment Programme)中规定以PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153和PCB180等7种多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)同系物异构体作为评估PCBs污染状况的指示性单体(indicator PCBs),以代替所有多氯联苯同系物异构体来进行检测[1]。研究表明,多氯联苯类物质对人体有“三致”危害[2],可通过食物链在人体内富集[3, 4, 5],从而成为危害人类健康的重要因素。基于此,许多国家和组织对食品中多氯联苯类物质均设定了相应的最大残留限量值(MRL),其中欧盟对植物油中的MRL设定为40.0 μ g/kg(脂重)[6]

当前有关油脂类产品中多氯联苯的检测方法主要为气相色谱法[1, 7, 8, 9, 10, 11, 12]、气相色谱-质谱联用法[1, 10, 11, 13, 14, 15]和气相色谱-串联质谱法[16, 17];前处理常用方法有基质分散固相萃取[9, 10]、固相萃取法[1, 11, 13, 15]、酸处理法[1]、凝胶渗透色谱结合固相萃取法[18, 19]。其中,文献中的酸处理法[1]只涉及使用酸性硅胶柱用于油脂类样品中多氯联苯的前处理,以及对非油脂类样品提取浓缩液使用浓硫酸酸处理净化的报道,尚未见采用浓硫酸净化结合分散固相萃取净化在油脂类样品中多氯联苯检测前处理中的应用报道。

植物油基质具有特殊性,其中含有大量的饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、双烯酸和多烯酸等有机物,这些物质易与有机溶剂相溶,与多氯联苯被共提取,会给多氯联苯的前处理净化工作带来麻烦;同时,这些物质进入色谱系统会导致色谱基线漂移,在高温下会逐渐炭化而污染毛细管柱甚至堵塞毛细管柱的入口,从而给多氯联苯的检测和定量带来困难,因此去除此类干扰物质是植物油脂中多氯联苯检测的重点与难点。研究人员开展了不同的前处理方法研究[9, 10, 11, 13, 15, 18, 19],取得了一定的效果,但这些方法普遍存在称样量小、检测周期长、操作复杂、使用溶剂量大、对设备要求高等不足,不能适应植物油中痕量指示性多氯联苯的快速筛查需求,因此亟待开发快速、实用的检测方法。

本研究建立了植物油中指示性多氯联苯残留检测的双重净化前处理方法。在应用中该方法取得了较好的前处理净化效果,结合气相色谱法实现对7种指示性多氯联苯的同时定量与定性分析,从而满足植物油中痕量指示性多氯联苯快速检测的需求。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A气相色谱仪,美国Agilent公司;IKA MS3 Basic涡旋混合器和RV10旋转蒸发仪,德国IKA公司;3K-15冷冻离心机,德国Sigma公司。

乙腈、甲醇、无水乙醇、无水硫酸钠、硅胶(粒径为48~75 μ m)(分析纯),国药集团;浓硫酸(优级纯),国药集团。7种指示性多氯联苯混合标准品(含PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180,质量浓度均为10 mg/L,纯度99.0% ,溶于环己烷),德国Dr. Ehrenstorfer公司。

1.2 供试样品

橄榄油、花生油和棕榈油样品均购自福清当地市场,常温密封保存,备用。

1.3 实验方法
1.3.1 标准溶液配制

移取7种指示性多氯联苯混合标准品1.00 mL,用正己烷定容至10.0 mL配制成 1000 μ g/L 标准储备液,于-4 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2 样品的提取和净化

称取食用油2.00 g于50 mL具塞离心管中,加入2.0 mL正己烷溶解样品;加入20.0 mL乙腈,涡旋1 min;加入10.0 g无水硫酸钠,涡旋30 s,于 4500 r/min 转速下离心3 min,上清液全部倾倒入100 mL鸡心瓶中;加入20.0 mL乙腈重复提取一次;合并上清液并在40 ℃下旋转蒸发至近干。

用20.0 mL的正己烷分3次(10、5、5 mL)将上述100 mL鸡心瓶中的样品提取物转溶至50 mL具塞离心管中,加入2.00 mL浓硫酸,涡旋1 min,以 4500 r/min 转速离心3 min;均匀加入去离子水2.0 mL,涡旋15 s,以 4500 r/min 转速离心3 min;用吸管吸去下层硫酸溶液,依次加入2.0 g的无水硫酸钠和1.0 g的硅胶,涡旋1 min,以 4500 r/min 转速离心3 min;取全部上清液并在40 ℃下旋转蒸发近干,用2.00 mL正己烷定容并经0.22 μ m滤膜过滤,待分析。

1.3.3 气相色谱条件

色谱柱:HP-5毛细管(30 m×0.32 mm×0.25 μ m);载气:高纯(99.999% )氮气,恒流模式,柱流速0.80 mL/min;进样量:1.00 μ L,不分流进样;进样口温度:250 ℃;尾吹气流量:100.0 mL/min;微电子捕获检测器( μ ECD)温度:310 ℃;柱温升温程序:初始温度60 ℃,保持2 min;以30 ℃/min 升至180 ℃,保持16 min;以20 ℃/min 升至280 ℃,保持5 min;以30 ℃/min 升至300 ℃,保持2 min以去除色谱柱中残留的杂质。

1.3.4 工作曲线绘制

分别移取适量的 1000 μ g/L 标准储备液,用正己烷稀释得到质量浓度为10、20、40、100、500 μ g/L 的系列工作使用溶液。按照1.3.3节的条件进行分析,采用外标法定量。以标准溶液的峰面积(Y)为纵坐标,质量浓度(X,μ g/L)为横坐标绘制工作曲线。

1.3.5 添加回收试验

称取空白样品并加入适量稀释的7种指示性多氯联苯混合标准品,混匀后静置得到加标样品,按照1.3.2节和1.3.3节进行前处理和分析测定。对制得的10、20、100 μ g/kg 的加标样品进行测定,每个水平重复6次,计算回收率和相对标准偏差。

1.3.6 基质效应的考察

基质效应普遍存在于痕量物质的分析过程中并会给定量造成影响[20]。为了消除基质效应,研究人员进行了多方面的探索尝试[21, 22]。本研究中配制了20 μ g/kg 的基质标准溶液和同样浓度的溶剂标准溶液,分别按照1.3.3节中条件进行测定,基质效应(matrix effect,ME)依照公式ME=Ai基质标样/Ai溶剂标样计算[23],其中Ai为目标分析物的峰面积,基质标准溶液以空白基质样品按照1.3.2节方法进行前处理后得到的定容液稀释1.3.1节中的储备液配制;溶剂标准溶液用正己烷稀释1.3.1节中的储备液配制。根据ME与1的关系,判定基质效应。

1.3.7 实际样品测定

随机测试送检的15份植物油,其中橄榄油6份,棕榈油9份,分别按照1.3.2节和1.3.3节进行前处理和分析测定。

2 结果与讨论
2.1 提取溶剂的选择与净化效果

多氯联苯不溶于水,易溶于有机溶剂,可被多数有机溶剂提取;食用油主要成分中的饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸等有机物易溶于非极性溶剂,难溶于极性溶剂;常见有机溶剂的极性参数为甲醇6.60、乙腈6.20、乙醇4.30、正己烷0.06。基于以上认识,试验中尝试使用极性溶剂从食用油中萃取多氯联苯,以达到有效提取多氯联苯并减少食用油主成分共提取的目的,减少样品净化的压力。

试验中比较使用了甲醇、乙腈和乙醇3种有机溶剂的提取效果。其中乙醇由于极性较低可以和脂肪酸互溶,致使食用油基质大量溶于乙醇提取液中,无法进行后续净化处理。图1中为以甲醇和乙腈分别作提取剂时,加标样品按照1.3.2和1.3.3节中前处理和分析得到的谱图,可见甲醇提取液的基线发生漂移,因此选择乙腈作为提取溶剂。

图1 甲醇和乙腈为提取剂的提取效果(20 μ g/kg) Fig.1 Extraction effects of methanol and acetonitrile as extraction solvents (20 μ g/kg)

图2显示了3种植物油基质的前处理净化效果。从图2中可见目标化合物均实现了基线分离,未受干扰峰影响,表明优化的前处理条件有较好的净化效果。

图2 添加标准品(20 μ g/kg)的橄榄油、花生油和棕榈油的净化效果图 Fig.2 Clean-up effects for olive oil,peanut oil and palm oil spiked with the standards at 20 μ g/kg a. a blank peanut oil sample; b. standard solution; c. spiked olive oil; d. spiked palm oil; e. spiked peanut oil.
2.2 酸处理中乳化现象的消除

使用乙腈提取可以相对减少植物油中脂肪酸类物质的共提取,但仍会将少量该类物质共提取出来,致使提取物转溶后的正己烷溶液中仍含有较多的脂肪酸类物质。使用浓硫酸进行净化,脂肪酸类物质与浓硫酸的反应产物以细小液滴的形式分散于正己烷连续相中,产生严重的乳化现象(见图3a)。在前处理过程中消除产生的乳化现象是实验取得成功的基础。为此,本研究中使用了静置、超声、离心及其组合的方式进行处理,但均不能达到完全消除乳化现象的效果(见图3b)。改变形成乳化现象的两相之间的界面张力有助于增加或消除乳化现象,本研究选择添加适量的水以增加形成乳化两相间的界面张力,达到了消除乳化的目的。在实验过程中可以观察到,在图3b中离心管中均匀滴加一定量去离子水后,形成的乳化会迅速消除,结合涡旋和离心操作使乳化彻底消除(见图3c)。

图3 橄榄油、棕榈油和花生油提取物中消除乳化现象的效果 Fig.3 Effect of emulsification elimination of the extracts for olive oil,palm oil and peanut oil a. before centrifugation; b. after centrifugation; c. after eliminating emulsification and centrifugation. 1. olive oil; 2. palm oil; 3. peanut oil.
2.3 线性范围、线性方程、相关系数和检出限

外标定量结果表明:7种指示性多氯联苯在10~500 μ g/L 范围内有良好的线性关系,线性方程、相关系数、检出限和定量限见表1。

表1 7种指示性多氯联苯的线性方程、相关系数、线性范围、检出限和定量限 Table 1 Regression equations,correlation coefficients (r),linear ranges,limits of detection (LODs,S/N=3) and limits of quantification (LOQs,S/N=10) of the seven indicator polychlorinated biphenyls
2.4 添加回收试验

表2结果显示,在10、20和100 μ g/kg 添加水平下,7种指示性多氯联苯的加标回收率为71.0% ~105.5% ,相对标准偏差(RSD)为4.0% ~11.3% ,符合残留物分析的要求[19]

表2 不同基质中7种指示性多氯联苯的加标回收率和RSD(n=6) Table 2 Spiked recoveries (Rec.) and RSDs of the seven indicator polychlorinated biphenyls (n=6)
2.5 基质效应

基质效应考察试验结果表明,7种指示性多氯联苯在3种食用油基质中的ME在0.83~0.99之间(见表3),小于1,表明存在一定的基质抑制效应。

表3 橄榄油、棕榈油和花生油的基质效应 Table 3 Matrix effects of olive oil,palm oil and peanut oil
2.6 实际样品的检测

采用本方法对送检的15份实际样品进行检测,结果表明,所有样品中7种指示性多氯联苯含量之和均未超过最大限量值40 μ g/kg。

3 结论

本文应用乙腈提取植物油中7种指示性多氯联苯,以浓硫酸和硅胶分散固相萃取双重净化,气相色谱法检测,外标法定量,建立了植物油中7种指示性多氯联苯的同时分析方法。该方法方便、快捷、可靠,对于油脂中7种指示性多氯联苯的快速检测有借鉴作用。

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