植物油中邻苯二甲酸酯检测方案(气质联用仪)

thermoscientific 一 应用文档：10589 采用 GC-MS对植物油中的邻苯二甲酸酯的常规检测 Aaron Lamb， Dominic Roberts， andCristian CojocariuThermo Fisher Scientific， Runcorn，UK 关键词 食品安全、邻苯二甲酸酯、痕量分析、气相色谱、 ISQ 7000单四极杆质谱、选择性离子监测、食用油、灵敏度、advanced electron ionization、AEI 该实验旨在评估搭载高灵敏度 Advanced Electron lonization(AEI)离子源的新型 Thermo ScientificTM ISQTM 7000 GC-MS 系统对邻苯二甲酸酯的分析效果。实验使用极具挑战的食用油基质，来测试方法的选择性、线性、回收率及稳定性。 引言 邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类主要用于各行各业起增塑作用的化学产品。塑化剂未与其天然聚合物发生化学键合，因此可以从很多包装材料中浸出到食品中1。由于其具有亲脂性，邻苯二甲酸酯很可能在含脂肪的食物中发现，包括食用油。最重要的同系物是邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯( DEHP)，约占世界邻苯二甲酸酯产量的50%(图1)1。 图1.塑化剂最普遍的化学结构，邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯。 ThermoFisher 邻苯二甲酸盐过去被认为对人类无毒，但现今其被归类为不利于身体健康的内分泌干扰物，并被证明与儿童自闭症相关2.3。近来发现的食品污染案例中包括将 DEHP作为乳浊剂故意添加到运动型饮料、果汁、茶饮料及其他食品中。美国和欧盟消费市场的植物油也被发现含有邻苯二甲酸酯5。因此，欧洲食品安全局(EFSA)食品添加剂专家组对食品添加剂、加工助剂、调味品及与食品接触性材料(FCM)的安全性以及对食品中使用的其他化学成分进行了评估。2012年， EFSA将 FCM 中邻苯二甲酸酯的限值设为 0.1%。此外，中国和中国台湾将食品限值设为百万分之一(ppm)，相当于1000 ug/kg。显然，对食品中邻苯二甲酸酯的分析我们需要灵敏且稳定的方法，使最终消费者免受食品掺假及 FCMs 中邻苯二甲酸酯的迁移危害。实验室在测试食品中邻苯二甲酸盐所面临的主要挑战之一是油脂基质(如食用油)分析，这些是难以进行色谱分离的三酰甘油酯的复杂混合物，并且对 GC-MS分析的选择性，灵敏度和稳健性都是相当大的挑战。 本实验中，使用搭载 Advanced Electron lonization(AEI)源的新型单四极杆 GC-MS 系统进行分析测试。 实验 校准标样制备 植物油购买于本地超市。为测试检测限(LOD)/定量限(LOQ)和评估线性，，邻苯二甲酸酯溶液标准溶液母液购于英国 LGC有限公司。为13种邻苯二甲酸酯类化合物的制备了九个校准浓度水平：0.5、1、2.5、5、10、25、50、100和250 ng/ml(相当于植物油中为5~2500 ug/kg)。 样品提取前，分别进行了三种浓度水平(5、25和50pg/kg)的加标(图2)。 GC和 MS 系统参数列于表1和表2中，耗材则列于附录中 1.称取0.5g植物油于15mL离心管中 4.重复步骤2和步骤3；将提取物蒸发至干燥 5.将提取物用己烷重新配制为5mL样品，并通过 GC-MS 进行分析 图2.食用油样品制备 表 1. Thermo ScientificAS 1310 自动进样器和 表2.ISQ 7000 GC-MS 系统参数 Thermo ScientificM TRACETM 1310 GC 柱温箱参数 升温速率(℃) 温度值(C) 保持时间( (min) 空气体积 100 1.0 20 190 0.0 10 280 5.0 30 320 10.0 进样模式 不分流 温度 300°℃ 分流流速 80.0mL/min 不分流时间 1.0 min P 隔垫吹扫 5.0 mL/min 流速 恒定流速(1.0mL/min) 载气 Helium GC 柱温箱设置 结果和讨论 名称 (min) 定量离子 定性离子1定性离子1 DMP 5.8 163 194 77 DEP 6.7 149 177 121 DAP 7.8 149 41 132 DIBP 8.8 149 205 223 DBP 9.6 149 223 205 DPP 11.1 149 237 219 DHXP 12.6 251 149 104 BBP 12.7 149 91 206 DCHP 14.0 149 167 249 DEHP 14.1 149 167 279 DNOP 15.6 149 279 167 DINP 16.1 293 149 167 为评估配置了 AEI 离子源的 ISQ 7000 GC-MS系统的选择性、灵敏度、线性和稳定性，选择了复杂的植物油基质进行测试。图3显示了一个复杂的植植油全扫描(FS)数据的总离子流(TIC)色谱图示例。 图3.示例显示的是洁净的正己烷空白和复杂植物油正己烷提取物勿盖物的叠加图。 当采用全扫描采集时，很难从背景离子上选择性检测邻苯二甲酸酯，如 DEHP。相反，通过使用选择性离子监测模式(SIM)，可以获得显着提高的选择性和灵敏度(图4)。 考虑到色谱图的复杂性，使用 Time-SIM 进行植物油中邻苯二甲酸酯的分析。Timed-SIM 模式是 GC-MS定量分析的绝佳选择，因其允许以更高的灵敏度来检测分析 物。在SIM 模式下，仅对感兴趣的质量数进行采集而不是一个完整的质量数范围，使用 Thermo ScientificMChromeleonM色谱数据系统(CDS)软件自动执行扫描速率和驻留时间的优化，其方法是通过在目标峰及其峰宽(单位：秒)内输入所需的点数。这将导致灵敏度大幅提高及较低的定量下限。 克服邻苯二甲酸酯分析中的污染问题 由于邻苯二甲酸酯是普遍存在的化合物，因此在日常的GC-MS分析过程中会有许多的污染源，例如可能存在的接触性塑料材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。如果仪器条件未得到优化，则邻苯二甲酸酯的高蒸气压和化学特性会增加其在入口，传输线和离子源中的存留，从而加剧此问题。为避免这种污染并减少从注入到进样的可能残留，最优的耗材选择和方法参数至关重要。这包括使用聚四氟乙烯/硅氧烷瓶盖和温度优化(BTO)入口隔垫，以及使用优化的清洗，入口和MS条件(图5)。 使用SIM 模式增强选择性 使用 SIM 采集模式，实现了食品基质中邻苯二甲酸酯的选择性和灵敏测试。图6显示了植物油样品的 SIM 色谱图，其中包括0.5 ng/mL(5 ug/kg)水平的堆叠色谱图(定量离子和2个确认离子)。 图 6. DEHP 在植物油正己烷提取物中以 0.5 ng/mL (5pg/kg) 加标的SIM 色谱图表现出优异的灵敏度的示例。，(柱上上样量也被标注) LOD 和 LOQ 测式 目前，食品中邻苯二甲酸酯残留在欧盟尚无限制标准。本实验中达到5-25 ug/kg 的水平。 为了实际评估该方法的检测限，进行了18次重复进样(每个组分的大致 LOQ标准)。然后通过计算每种化合物的仪器检测限(IDL)，其中考虑注入量、%RSD和 除此之外， LOQ被确定为峰面积重复性测试RSD< 15%的邻苯二甲酸酯的最低浓度水平及离子比率在期望值<15%范围内，以 0.5-250 ng/mL 的校正曲线范围内的平均值计算(相当于植物油中 5-2500 pg/kg)。根据这些标准，化合物预估的定量限为5至25 ug/kg。表4中显示的是最难基质的 LOQ确定示例。 表33.从n=18次最低浓度标样进样(峰面积%RSD 低于15%)测定邻苯二甲酸酯预估的 IDLs 和测定绝对峰面积重重性(%RSD) 。 预估 LOQ 水平 DMP 0.1 4.1% 0.01 DEP 0.1 11% 0.03 DAP 0.1 7.8% 0.02 DIBP 0.1 2.7% 0.01 DBP 0.1 3.2% 0.01 DPP 0.1 5.7% 0.01 DXHP 1.0 9.2% 0.24 BBP 0.1 14% 0.04 DCHP 25 4.5% 3.0 DEHP 0.1 5.8% 0.01 DNOP 0.1 7.6% 0.02 DINP 25 2.4% 1.6 DIDP 25 3.0% 1.9 预估LOQ水平 峰面积% RSD 离子比率% RSD 峰面积% RSD 离子比率% RSD 化合物名称 LOQ (ug/kg) 5 pg/kg 5 pg/kg 25 pg/kg 25 pg/kg DMP 5.0 1.0 2.2 0.9 2.9 DEP 5.0 0.3 4.6 1.2 3.2 DAP 5.0 7.3 7.7 1.3 2.4 DIBP 5.0 0.9 6.8 1.0 2.5 DBP 5.0 3.1 4.1 1.2 0.9 DPP 5.0 11 7.7 1.5 11 DXHP 5.0 7.9 1.7 0.6 2.7 BBP 5.0 0.4 6.5 1.5 0.4 DCHP 25 NA NA 2.3 2.8 DEHP 5.0 6.9 1.6 1.1 1.9 DNOP 5.0 5.5 4.2 1.9 2.2 DINP 25 NA NA 2.5 5.4 DIDP 25 NA NA 2.8 4.7 随着新型 AEI源的创新设计，已不需要频繁地进行离子源清洗，因其改进的离子源几何结构将使电离效率提升，离子束变窄。这意味着离子源灯丝可以在降低的发射电流下运行，也意味着离子源中复杂基体的电离更少。此外，高度聚焦的离子束显著降低了离子源污染的风险。这些功能使 AEI信号源增强，延长了维护间隔时间。新型离子源的灵敏度提高也意味着可以更多地稀释样品基质或增加分流比，从而进一步减少 GC 流路可能受到的污染。 使用浓度为 0.5-250 ng/mL的邻苯二甲酸酯的正己烷标样(相当于植物油提取物中的5-2500ug/kg)确定线性。所有化合物都显示出卓越的线性响应，测定系数R2>0.998，整个校准范围内的平均响应因子偏差低于10%(图7) DIDP 4000000 MS Quantitation counts*min 图7.目标化合物的范围为 0.5-250 ng/mL (相当于植物油中5-2500pg/kg) 的溶剂型校准曲线的线性。校准权重为 1/x， 每个水平样重复进样两次，无内标调整。显示确定系数(R²)和平均响应因子 RSD%。 2500000 1250000 方法性能 该方法的性能通过对植物油样品加标前和加标(邻苯二甲酸酯混标浓度分别为5、25和50 ug/kg)后回收率的评估。每个水平使用三次重复进样(方法重复)，结果显示平均回收率在80%和102%之间(表5)。 表5.n=3次进样，对三种不同浓度水平(5、25和50 pg/kg)下计算混合邻苯二甲酸酯加标回收率(%)。回收率%RSD (n=3)也将显示。 化合物名称 回收率(加标水 平5.0 pg/kg) % RSD(n=3) 回收率(加标水 平 25ug/kg) % RSD (n=3) 回收率(加标水 平 50ug/kg) % RSD (n=3) DMP 101 1.7 98 1.9 104 5.2 DEP 102 1.8 98 4.8 100 3.7 DAP 97 1.7 95 0.8 99 3.0 DIBP 101 4.1 97 2.3 99 4.3 DBP 100 3.0 97 1.2 100 3.2 DPP 97 1.4 96 2.2 97 1.4 DXHP 97 5.9 91 0.5 95 0.6 BBP 92 3.4 93 0.3 91 2.0 DCHP* NA NA 91 1.3 84 4.8 DEHP 96 2.2 91 6.7 93 5.5 DNOP 93 3.9 93 2.6 97 0.5 DINP* NA NA 96 2.0 101 0.1 DIDP* NA NA 92 2.0 84 0.4 *在5 pg/kg 水平下未计到回收率%，因其低于 LOQ。 结论 ●创新性 Thermo Scientific AEI 离子源具有无与伦比的灵敏度，邻苯二甲酸酯的仪器检测限达到较低的水平(ppt， 0.01 ng/mL)。 ( ● 在0.5-250 ng/mL范围内(相当于植物勿中5-2500 pg/kg) 证实了待测的13种邻苯二甲酸酯的良好线性。所有化合物显示的线性响应系数 R2 >0.998， 平均响应因子 RSD <10%。 ) ( ● 三个加标水平的回收率在80%和102%之间，完全满足方法要求。 ) ( 搭载了 AEI 离子源的 ISQ 7000 GC-MS 系统提供了无与 伦比的灵敏度和稳定性水平，这是由于离子源几何结构 的改进，提高了离子化效率并使离子束更窄。这将使用户可以更加灵活地稀释样品，减少进样量，或采用分流方法同时仍能达到所需的检测限。降低 GC-MS系统上的 基质负荷意味着降低昂贵的仪器预防性维护频次，比如 耗材更换及离子源清洗，从而提升实验室盈利能力和生产力。 ) ( 1. C ommission Regulation (EU) No 10/2011 of 14 January 2011 o nplastic materials and articles intended to come i n to contact w i th food，Official Journal of the European Union. ) ( 2 . Kavlock， R.J.； Daston， G .P. DeRosa， C . ； Fenner-Crisp， P .； G r ay，L.E.； Kaattari ， S.，et al. Research needs for the ris k assessment o fhealth and e nvironmental effects of endocrine disruptors： a r eport o f the U.S.EPA-sponsoredworkshop. E n viron. Health P erspect. 1996， Aug；104 Suppl 4， 715-40. doi： 10 . 1289/ehp.96104s4715. ) ( 3. C C lausen， P . A.； H ansen， V.； G u nnarsen， L.； A fs h ari， A.； Wolkoff， P.Emission o f di-2-ethylhexyl phthalate from PVC flooring into air anduptake i n dust： emission and sorption e xperiments in FLE C andCLIMPAQ. Environ. Sci. 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Health.2014， 1 3 ，43. ) 附录A.耗材清单。 耗材 备件号 柱子：Thermo Sc1ent if1c'" TraceGOLD"" TG-5MS， 30 mx0.25mmx0.25 um 26098-1420 进样口隔垫： Thermo Sc1ent if1c'" BTO， 11 mm 31303215-BP 衬管： Thermo Sc1entif1c"" LinerGOLD""， Single taper I1ner with quartz woo l 453A2922-UI 色谱柱进样刃环：Thermo Sc1ent if1c"" 15% Graphite/85% Vespel 0.1-0.25 mm ID 290VA191 色谱柱 MS 端刃环： Thermo Scientific"" 15% Graphite/85% Vespel 0.1-0.25 mm ID 290VT221 带弹簧传输线螺母：Thermo Sc1ent if1c"" 1R120434-0010 衬管密封圈： Thermo Scientific"" 0.8 mm ID single column gold seal 290GA081 进样针： Thermo Scient1f1c"" 10 uL fixed needle synnge 36500291 溶剂：F1sher Chemical"" Optima'" LC/MS Grade acetonitrile Fisher Scientific A955-1 溶剂： Alfa Aesar" Environmental Grade GC，>95%， n-hexane Fisher Scient ific AA421OOK7 圆锥形离心管： Corn1ng" Falcon"， 15 mL Fisher Scientific 10136120 圆锥形离心管： Corn1ng'" Falcon""， 50 mL Fisher Scient ific 10788561 样品瓶： Thermo Scientific'" Virtuoso""， clear 2 mL kit with septa and cap 60180-VT402 样品瓶识别系统：Thermo Sc1ent if1c'" Virtuoso'" 60180-VT100 赛默飞色谱 ThermoFisher 和质谱中国 SCIENTIFIC 热线话ww.thermofisher.comS CIENTIFIC 该实验旨在评估搭载高灵敏度Advanced Electron Ionization（AEI）离子源的新型Thermo ScientificTM ISQTM 7000 GC-MS 系统对邻苯二甲酸酯的分析效果。实验使用极具挑战的食用油基质，来测试方法的选择性、线性、回收率及稳定性。目前，食品中邻苯二甲酸酯残留在欧盟尚无限制标准。本实验中达到5-25 μg/kg 的水平。为了实际评估该方法的检测限，进行了18 次重复进样（每个组分的大致 LOQ 标准）。然后通过计算每种化合物的仪器检测限（IDL），其中考虑注入量、％ RSD 和除此之外，LOQ 被确定为峰面积重复性测试RSD < 15％的邻苯二甲酸酯的浓度水平及离子比率 在期望值<15％范围内，以0.5-250 ng/mL 的校正曲线范围内的平均值计算（相当于植物油中5-2500 μg/ kg）。根据这些标准，化合物预估的定量限为5 至25 μg/ kg。表4 中显示的是最难基质的LOQ 确定示例。