作者 Aaron Lamb, Dominic Roberts, ａnd Cristian Cojocariu Thermo 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 单四杆质谱、选择性离子监测、食用油、灵敏度、advanced electron ionization、AEI 目标 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。重要的同系物是邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP），约占邻苯二甲酸酯产量的50％（图1）1。采用GC-MS 对植物油中的邻苯二甲酸酯的常规检测 图 1. 塑化剂普遍的化学结构，邻苯二甲酸二（2- 乙基）己酯。 邻苯二甲酸盐过去被认为对人类无毒，但现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4。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（ppm），相当于1000 μg/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 Ionization（AEI）源的新型单四杆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 μg/kg）。样品制备样品提取，分别进行了三种浓度水平（5、25 和50 μg/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 0.5 g 植物油于 15 mL 离心管中 2. 加入10 mL 乙腈，涡漩1 分钟，超声20 分钟 3. 7500 rpm 离心机上离心5 分钟，并收集上清液 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5 mL 样品，并通过GC-MS 进行分析 图2. 食用油样品制备 表 1. Thermo ScientificTM AS 1310 自动进样器和Thermo ScientificTM TRACETM 1310 GC
柱温箱参数 柱塞冲程10 空气体积1.0 μL 样品润洗次数2 GC 进样口参数 进样体积1 μL 进样模式不分流 温度300 ºC 分流流速80.0 mL/min 不分流时间1.0 min P 隔垫吹扫5.0 mL/min 流速恒定流速（1.0 mL/min） 载气Helium GC 柱温箱设置 升温速率（ºC） 温度值 （ºC） 保持时间 （min） 0 100 1.0 20 190 0.0 10 280 5.0 30 320 10.0
表 2. ISQ 7000 GC-MS 系统参数
传输线温度300 ºC
离子源温度350 ºC 采集模式Timed-SIM 电离模式EI (45 eV) 发射电流10 μA 小峰宽3 s 小扫描数/ 峰数 12 名称 保留时间 （min） ( SIM）m/z 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 DIDP 17.7 307 149 167
结果和讨论
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物油全扫描（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覆盖物的叠加图。 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 ScientificTMChromeleonTM 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：）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。全扫 = 组合谱图，少选择性SIM = 更多选择性和灵敏度高本底/ 干扰离子降低背景/ 干扰离子  高本底/ 干扰离子
图 4. 为植物油己烷提取物使用SIM 和FS 时，DEHP 的选择性和灵敏度的示例。图 5. 在50 ng/mL 溶剂标样和连续正己烷空白进样分析中显示无化合物残留的DEP 示例
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，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 μg/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（5 μg/kg）加标的SIM 色谱图表现出较高的灵敏度的示例。（柱上上样量也被标注） LOD 和 LOQ 测试 目，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 中显示的是难基质的LOQ 确定示例。
表3 3. 从n = 18 次浓度标样进样（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复性（％ RSD）。
表 4. 在植物油中5.0 μg/kg 和25 μg/kg (n=3 次进样) 的邻苯二甲酸酯的 LOQ、绝对峰面积和离子比率的稳定性。
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。
线性
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5-2500μg/ kg）确定线性。所有化合物都显示出较好的线性响应，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） 方法性能 该方法的性能通过对植物油样品加标和加标（邻苯二甲酸酯混标浓度分别为5、25 和50 μg/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 μg/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。
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（相当于植物油中5-2500μg/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，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。
参考文献
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