食品和动物饲料中二噁英检测方案(气质联用仪)

SSL-CA14-168Excellence in Science Excellence in ScienceGCMSMS-079 GCMS-TQ8040 应用于食品和动物饲料中二恶英(PCDD/Fs)检测 GCMSMS-079 摘要：本文介绍了一种气相色谱-三重四极杆质谱法 (GC-MS/MS) 测定食品和动物饲料中超痕量二恶英 (PCDD/Fs)的分析方法。方法采用岛津 GCMS-TQ8040 仪结合 MRM 监测模式进行检测，采用1℃标记同位素内标法定量。结果显示该方法具有较好的灵敏度和重复性(2，3，7，8-TCDD 绝对进样量为 20 fg 时， 峰面积 RSD%<15%(n=12)，信噪比S/N>40)，且在 0.1-200 ng/mL (TCDD) 浓度范围内具有良好的线性(线性相关系数R'>0.999)。实际样品的检测结果与高分辨气相色谱-高分辨质谱(HRGC/HRMS)法的测定结果具有较好的一致性，表明GCMS-TQ8040 能够按照欧盟法规要求实现对食品和动物饲料中痕量二恶英的分析检测。 关键词： GCMS-TQ8040食品动物饲料二恶英 多氯代二苯并-对-二恶英/多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs)是一类典型的持久性有机污染物污染物(POPs)，具有致癌、致畸、致突变”等特性，被国际癌症研究机构 (IARC)列为一级致癌物 (Group I)。PCDD/Fs广泛分布于各种环境介质中，其化学性质稳定，难以生物降解，且具有生物富集和放大能力。人体暴露的PCDD/Fs90%以上来源于饮食摄入，其中90%以上来源于动物源性食物[1]。因此，与食物和动物饲料相关的二恶英污染事件曾在世界范围内引起极大的关注，如：2010-2011年德国农场饲料二恶英污染事件导致近4700家农场被迫关闭，最终造成巨大经济损失。 早在21世纪初期，欧盟法规就制定了用于食品和动物饲料中PCDD/Fs 和多氯联苯 (PCBs) 污染监控的采样和分析方法，并设定了污染物的最大限量标准。2014年欧盟委员会第589/2014号和709/2014法规首次将气相色谱-三重四极杆质谱法(GC-MS/MS)列为食品 和饲料中PCDD/Fs 和PCBs的分析确认方法(confirmatorymethod)，这表明 GC-MS/MS 不仅能够在超痕量污染物的筛查中发挥重要作用，而且在政府监控食物和饲料样品中PCDD/Fs 和 PCBs 等方面承担更多角色。 本文介绍了基于岛津 GCMS-TQ8040 结合 SmartMRM 功能建立的食品和动物饲料中 PCDD/Fs 的分析方法，并对实际食品和饲料样品进行了检测分析，结果与高分辨气相色谱/高分辨质谱法(HRGC/HRMS)检测结果具有较好的一致性。 表11PCDD/Fs毒性当量因子(TEF)列表 化合物 WHO1998-TEF WHO2005-TEF 化合物 WHO1998-TEF WHO2005-TEF 2，3，7，8-TCDD 1 1 2，3，7，8-TCDF 0.1 0.1 1，2，3，7，8-PeCDD 1 1 1，2，3，7，8-PeCDF 0.05 0.03 1，2，3，4，7，8-HxCDD 0.1 0.1 2，3，4，7，8-PeCDF 0.5 0.3 1，2，3，6，7，8-HxCDD 0.1 0.1 1，2，3，4，7，8-HxCDF 0.1 0.1 1，2，3，7，8，9-HxCDD 0.1 0.1 1，2，3，6，7，8-HxCDF 0.1 0.1 1，2，3，4，6，7，8-HpCDD 0.001 0.001 2，3，4，6，7，8-HxCDF 0.1 0.1 OCDD 0.0001 0.0003 1，2，3，7，8，9-HxCDF 0.1 0.1 1，2，3，4，6，7，8-HpCDF 0.001 0.001 1，2，3，4，7，8，9-HpCDF 0.001 0.001 OCDF 0.0001 0.0003 实验部分 1.1试剂 PCDD/Fs标准品及"C标记同位素内标分别购自美国 Cambridge Isotope Laboratories 和加拿大 WellingtonLaboratories。 1.2样品前处理 食品和动物饲料样品的前处理方法基于EPA method 1613B [4]并进行适当修改。样品萃取采用加速溶剂萃取(ASE)法，净化采用酸/碱复合硅胶柱，氧化铝柱和活性炭柱等。样品萃取前加入Ic标记替代内标(1613-LCS)，仪器分析前加入IC标记进样内标(1613-IS)Laboratories。 1.3仪器条件 样品分析采用岛津 GCMS-TQ8040。表2是GC-MS/MS的仪器分析条件。PCDD/Fs 分析的 MRM 方法采用岛津的 MRM 自动优化工具，在一个序列中优化最佳的产物离子及碰撞能量，并将 MRM 的相关参数自动注册到 SmartMRM 数据库，建立 MRM 的仪器方法(见图1)。该 MRM 方法中所监测的17种PCDD/Fs 及其13C标记同位素内标均选择两个不同的前体离子和对应产物离子，并给出各离子对的驻留时间(dwell time)。为改善低浓度下目标物色谱峰的峰型(2，3，7，8-TCDD/F， 10 fg/uL)，以及灵敏度和重现性，设置中将2，3，7，8-TCDD/F 的驻留时间增加至 0.35s；为保证各组中化合物的循物采集时间在1.1s，将c标记同位素内标的 2，3，7，8-TCDD/F 的驻留时间减少至0.2s。PCDD/Fs 同和物和℃标记内标的保留时间及 MRM 条件设置见表3 表2 GCMS的仪器条件 气相条件 色谱柱 DB-5MS (60 m×250 um×0.25 um) 进样口模式 不分流进样 进样体积 2pL 高压进样 300 kPa (2 min) 进样时间 1 min 进样温度 290°℃ 色谱柱柱温程序 150℃ (3 min)→(20°C/min)→230℃ (18 min)→(5℃/min)→235℃(10 min)→(4℃/min)→320℃ (1 min) 控制模式 恒线速度控制 流量 1.03 mL/min 质谱条件 离子化方式 EI 离子源温度 250℃ 接口温度 270°℃ 采集模式 MRM 模式 CID 气 氩气 发射电流 250 uA 循环时间 1.1 sec CID 气压力 150kPa 检测器电压 1.8kV GCMSMS-079 图1采用Smart MRM功能建立的PCDD/Fs同系物MRM自动采集方法 表3 PCDD/Fs同系物和℃标记同位素内标的保留时间及MRM条件设置 峰 分析物 保留时间 前体离子>产物离子 CE(V) 前体离子>产物离子 CE(V) 1 C13-2，3，7，8-TCDF 27.024 315.90>251.90 31 317.90>253.90 31 2 2，3，7，8-TCDF 27.076 303.90>240.90 31 305.90>242.90 31 3 C13-1，2，3，4-TCDD 27.323 331.90>267.90 25 333.90>269.90 25 4 C13-2，3，7，8-TCDD 28.235 331.90>267.90 25 333.90>269.90 25 5 2，3，7，8-TCDD 28.253 319.90>256.90 25 321.90>258.90 25 6 C13-1，2，3，7，8-PeCDF 35.953 351.90>287.90 34 349.90>285.90 34 7 1，2，3，7，8-PeCDF 36.01 339.90>276.90 34 337.90>274.90 34 8 C13-2，3，4，7，8-PeCDF 38.625 351.90>287.90 37 349.90>285.90 37 9 2，3，4，7，8-PeCDF 38.673 339.90>276.90 37 337.90>274.90 37 10 C13-1，2，3，7，8-PCDD 39.419 367.90>303.90 25 365.90>301.90 25 11 1，2，3，7，8-PCDD 39.441 355.90>292.90 25 353.90>290.90 25 12 C13-1，2，3，4，7，8-HxCDF 45.168 385.80>321.90 37 387.80>323.90 37 13 1，2，3，4，7，8-HxCDF 45.183 373.80>310.90 37 375.80>312.90 37 14 C13-1，2，3，6，7，8-HxCDF 45.413 385.80>321.90 37 387.80>323.90 37 15 1，2，3，6，7，8-HxCDF 45.438 373.80>310.90 37 375.80>312.90 37 16 C13-2，3，4，6，7，8-HxCDF 46.568 385.80>321.90 37 387.80>323.90 37 17 2，3，4，6，7，8-HxCDF 46.604 373.80>310.90 37 375.80>312.90 37 18 C13-1，2，3，4，7，8-HxCDD 46.911 401.80>337.90 25 403.80>339.80 25 19 1，2，3，4，7，8-HxCDD 46.935 389.80>326.90 25 391.80>328.80 25 20 C13-1，2，3，6，7，8-HxCDD 47.1 401.80>337.90 25 403.80>339.80 25 21 1，2，3，6，7，8-HxCDD 47.139 389.80>326.90 25 391.80>328.80 25 22 C13-1，2，3，7，8，9-HxCDD 47.577 401.80>337.90 25 403.80>339.80 25 23 1，2，3，7，8，9-HxCDD 47.591 389.80>326.90 25 391.80>328.80 25 24 C13-1，2，3，7，8，9-HxCDF 48.126 385.80>321.90 34 387.80>323.90 34 25 1，2，3，7，8，9-HxCDF 48.145 373.80>310.90 34 375.80>312.90 34 26 C13-1，2，3，4，6，7，8-HpCD 50.755 419.80>355.80 37 421.80>357.80 37 27 1，2，3，4，6，7，8-HpCDF 50.788 407.80>344.80 37 409.80>346.80 37 28 C13-1，2，3，4，6，7，8-HpCD 52.584 435.80>371.80 25 437.80>373.80 25 29 1，2，3，4，6，7，8-HpCDD 52.596 423.80>360.80 25 425.80>362.80 25 30 C13-1，2，3，4，7，8，9-HpCD 53.348 419.80>355.80 37 421.80>357.80 37 31 1，2，3，4，7，8，9-HpCDF 53.357 407.80>344.80 37 409.80>346.80 37 32 C13-OCDD 56.85 469.70>405.80 25 471.70>407.80 25 33 OCDD 56.867 457.70>394.80 25 459.70>396.80 25 34 OCDF 57.081 441.70>378.80 34 443.70>380.80 34 结果与讨论 2.1色谱图 图2是17种PCDD/Fs 同系物的分析质量色谱图(EPA 1613-CS3)，仪器分析时间共计60 min。 图2 PCDD/Fs (10-100 pg/uL)的质量色谱图(EPA1613-CS3)，峰号对应目标物参见表3 2.2线性考察 采用EPA-1613 CVS 系列(CSL，CS0.5，CS1-CS5)制作标准曲线。标准溶液进样量为1uL。所有化合物在设定范围内(例：0.1-200 ng/ml (TCDD)线性相关系数R>0.999。17 种 PCDD/Fs 同系物的平均相对响应因子见表4。图3-5分别例举了2，3，7，8-TCDD， 2，3，7，8-TCDF 和1，2，3，7，8-PeCDD 的校正曲线。 表44PCDD/Fs校准曲线的相关系数及各同系物的平均响应因子 化合物 线性回归方程 R 平均RF RF%RSD 2378-TCDD Y=1.150399X+3.29953e-004 0.99999 1.22794 8.06 12378-PCDD Y=1.014733X+3.009239e-003 1.00000 1.03887 1.96 123478-HxCDD Y=1.079761X-5.260601e-004 0.99997 1.09358 3.65 123678-HxCDD Y=0.9705907X+5.362575e-002 0.99915 1.08710 5.37 123789-HxCDD Y=1.024768X+3.682249e-002 0.99967 1.00394 14.48 1234678-HpCDD Y=0.9429045X+1.331675e-002 0.99998 1.02985 6.92 OCDD Y=1.242978X-6.145206e-002 0.99929 1.14683 6.10 2378-TCDF Y=1.15754X+9.032785e-004 0.99996 1.18104 3.57 12378-PeCDF Y=1.015266X-5.771587e-003 0.99997 1.07846 7.83 23478-PeCDF Y=1.045151X-6.304552e-003 0.99998 1.04210 4.49 123478-HxCDF Y=1.006328X+2.605984e-002 0.99988 1.09930 6.04 123678-HxCDF Y=0.9307018X+3.432044e-002 0.99971 1.06611 8.06 234678-HxCDF Y=0.9080292X+3.053454e-002 0.99983 1.00464 6.34 123789-HxCDF Y=0.960272X+2.450491e-002 0.99993 1.03403 9.10 1234678-HpCDF Y=0.9732686X+4.031919e-002 0.99958 1.08255 4.88 1234789-HpCDF Y=0.9562794X+3.622056e-002 0.99969 1.06788 5.48 OCDF Y=1.424071X+3.271179e-003 0.99999 1.50245 8.94 图32，3，7，8-TCDD的7点线性拟合校准曲线及平均响应因子 图42，3，7，8-TCDF的7点线性拟合校准曲线及平均响应因子 图551，2，3，7，8-PeCDD的7点线性拟合校准曲线及平均响应因子 2.3灵敏度考察 为考察 GC-MS/MS 在低进样浓度的响应灵敏度，将 EPA-1613CS1 标准溶液稀释 50倍(10 fg/uL 2，3，7，8-TCDD)，进样量为2pL，即绝对进样量为 20 fg。 PCDD/Fs 同系物的 MRM 分析质量色谱图如图6。 图6 PCDD/Fs同系物(10-100 fg/uL， 2p进样体积)的MRM分析质量色谱图。 图中峰号代表的化合物参见表3. 2.4重复性考察 将稀释50倍的 EPA-1613CS1 (10 fg/uL， 2，3，7，8-TCDD)分别进行日内和日间进样，考察仪器响应的重复性和稳定性。日内连续进样4次，日间连续进样3天，共计12次。峰面积变化的结果见图7，17种PCDD/Fs 同系物与对应C标记同位素内标的峰面积 RSD 均小于15%(见图7)，表明仪器响应的重复性和稳定性均较好。 7PCDD/Fs与℃标记同位素内标峰面积的重现性(n=12) 2.4实际样品分析 牛奶和饲料用鱼油样品经前处理后，在相同的气相色谱条件下分别进行 GC-MS/MS 和 HRGC/HRMS 检测分析。图8是鱼油样品中 2，3，7，8-TCDF， 2，3，7，8-TCDD 和1，2，3，7，8-PCDD 及其对应的'℃标记同位素内标 MRM 分析质量色谱图。图9和图10分别是鱼油和奶粉样品中 PCDD/Fs 同系物的 GC-MS/MS 和 HRGC/HRMS 检测结果对比。在 GC-MS/MS 的检测结果中，鱼油和奶粉中 PCDD/Fs 的毒性相当量(TEQ)分别为 29.5 pg WHO-TEQ2005/g 脂肪 和1.38pg WHO-TEQ2005/g；而 HRGC/HRMS 的检测结果中，鱼油和奶粉中 PCDD/Fs 的毒性相当量(TEQ)分别为 24.9 pgWHO-TEQ2005/g 脂肪和 1.37 pg WHO-TEQ2005/g。二者相对偏差 RD<10%， 表明 GC-MS/MS 与 HRGC/HRMS 的分析结果具有较好的一致性。 图88鱼油样品中2，3，7，8-TCDF (A)， 2，3，7，8-TCDD (B)和1，2，3，7，8-PCDD (C)及其对应的℃标记同位素内标的MRM分析质量色谱图 2.5 500■GC-MS/MS400口HRMS 300 200 100 0 DFCDFDDDHxC-HxxCDDxCDDD，8-TCDDOC，7，8-PC7，8-HpCDD2.3，7，8-TCDF，6，7，8-3，7，8，9，7，8，9-HpCDF2，3，74，7，8-H7，8，9-H1，2，3，7，8-PeCDF2，3，4，7，8-PeCDF1，2，33，6，7，8-HxCDD1，2，3，4，7，8-HxCDF1，2，3，6，7，8-HxCDF2，3，2，3，41，2，2，3， 1，2，3，4，6，7，8-HpCDF1，2，3，41，1，2，1，1，2，3，4，6， 图9鱼油中PCD D/Fs同系物的GC-MS/MS和HRGC/HRMS检测结果对比图 ■GC-MS/MS2 口HRMS 1.5 1 0.5 围0图 FCDFFFDCDD8-TCDF-HxC9-HpCDFO3，7，8，9-HxCDF3，7，8-P7，8-HxCDD2，3，6，7，81，2，3，7，8-PeCDF2.3，4，7，8-PeCDF1，2， 1，2，3，4，7，8-HxCD1，2，2，3，7，8，9-HxCDD2，3，4，6，7，8-HxCDF1，2，3，7，1，2，3，4，6，7，8-HpCD1，2，3，4，7，8，1，2，3，4，1，2，3，6，7，8-HxCDD1，1，2，3，4，6，7，8-HpCDDDDCO 图10奶粉中PCDD/Fs同系物的GC-MS/MS和HRMS检测结果对比图 结论 岛津 GCMS-TQ8040 系统能够实现对食品和动物饲料中 PCDD/Fs 的有效筛查和定量分析。该方法具有较高的灵敏度，良好的线性和重现性。对实际样品的分析显示， GC-MS/MS 能够获得与 HRGC/HRMS的基本一一的分析结果，表明 GCMS-TQ8040能够按照欧盟法规要求实现对食食和动物饲料中痕量 PCDD/Fs 的分析检测。咨询电话：021-22013542 岛津全球应用技术开发支持中心上海市淮海西路570号红坊E楼http：//www.shimadzu.com.cn 本文介绍了一种气相色谱-三重四极杆质谱法(GC-MS/MS)测定食品和动物饲料中超痕量二恶英(PCDD/Fs)的分析方法。方法采用岛津GCMS-TQ8040仪结合MRM监测模式进行检测，采用13C标记同位素内标法定量。结果显示该方法具有较好的灵敏度和重复性（2,3,7,8-TCDD绝对进样量为20 fg时，峰面积RSD%< 15%（n=12），信噪比S/N>40），且在0.1-200 ng/mL (TCDD)浓度范围内具有良好的线性（线性相关系数R2>0.999）。实际样品的检测结果与高分辨气相色谱-高分辨质谱（HRGC/HRMS）法的测定结果具有较好的一致性，表明GCMS-TQ8040能够按照欧盟法规要求实现对食品和动物饲料中痕量二恶英的分析检测。