徐睿，譚紅，楊鴻波，孫海達(dá)，何錦林

1(貴州大學(xué)，貴州貴陽(yáng)，550001)2(貴州省分析測(cè)試研究院，貴州 貴陽(yáng)，550001)

全氟有機(jī)化合物(PFCs)作為20世紀(jì)最重要的化工產(chǎn)品之一，被廣泛應(yīng)用于表面防污處理劑、泡沫火劑、農(nóng)藥、食品包裝材料、不黏鍋涂層和生活用品的加工生產(chǎn)過(guò)程中［1－2］，起到防污、防油、防水、抗靜電、降低表面張力等［3－4］作用。氟是極性最強(qiáng)的元素，所以PFCs同時(shí)具有極高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠耐受高溫、光照、化學(xué)作用、微生物作用和高級(jí)脊椎動(dòng)物的代謝作用而不分解。在生物體內(nèi)，PFCs主要通過(guò)與蛋白質(zhì)的結(jié)合而累積于血液、肝臟、腎臟、膽囊等組織器官中［2］，從而對(duì)生物體造成一定的危害，主要表現(xiàn)為:肝臟毒性、心血管毒性、發(fā)育毒性、免疫系統(tǒng)毒性、內(nèi)分泌干擾性及潛在的致癌性［5］。由于大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，該類化合物已經(jīng)成為全球性污染物。目前，全球范圍內(nèi)幾乎所有的環(huán)境介質(zhì)中均可檢測(cè)到 PFCs，如水體［6］、土壤［7］、大氣［8］、和塵埃［9］等;在不同地區(qū)的生物組織［10］和血液［11］以及人體血液［12］中也發(fā)現(xiàn)了PFCs，甚至在偏遠(yuǎn)的極地地區(qū)［13］也檢測(cè)到了PFCs的存在。鑒于PFCs給人體和環(huán)境帶來(lái)的危害，美國(guó)、加拿大、歐盟等國(guó)家和地區(qū)相繼頒布了相關(guān)法規(guī)禁止PFCs在某些領(lǐng)域的使用，同時(shí)限制該類物質(zhì)的最大允許添加量［14］。

目前，關(guān)于食品接觸材料中PFCs的檢測(cè)報(bào)道較少，且多集中于不黏鍋和爆米花桶，而食品接觸材料是人體暴露于PFCs污染的重要來(lái)源，有研究指出，PFCs在高溫條件下會(huì)從食品接觸材料遷移到食物中，從而對(duì)食品造成污染，影響人類健康［15］。因此，建立市售食品接觸材料中PFCs的定量檢測(cè)方法對(duì)人體暴露于PFCs的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有重要意義。本文建立了4種市售食品接觸材料中全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟壬酸(PFNA)、全氟十二烷酸(PFDoA)、全氟十四烷酸(PFTA)、全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)7種PFCs殘留的SPE-LC-MS/MS分析方法，對(duì)樣品前處理方法、質(zhì)譜條件進(jìn)行了比較和優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

全氟己酸(PFHxA)、全氟庚酸(PFHpA)、全氟辛酸(PFOA)、全氟十二烷酸(PFDoA)、全氟十四烷酸(PFTA)、全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)7種標(biāo)準(zhǔn)品，純度＞99%，德國(guó)Dr.Enrenstorfer GmbH公司;甲醇、乙腈(色譜純)，美國(guó)Honeywell公司;甲酸(色譜純)，德國(guó)Merck公司;乙酸銨(優(yōu)級(jí)純)，天津科密歐;HLB固相萃取小柱(500mg/6mL)、C18固相萃取小柱(500 mg/3 mL)，均購(gòu)自天津博納艾杰爾科技有限公司;爆米花桶(32A盎司)、燒烤油紙、漢堡紙袋、蛋撻錫紙，均購(gòu)自當(dāng)?shù)爻小?/p>

Agilent 1200/6410液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(LCMS/MS)，美國(guó)Agilent公司;N-EVAP-111樣品濃縮儀，美國(guó)Organomation公司;GX-274全自動(dòng)固相萃取儀，美國(guó)Gilson公司;SHA-BA雙功能水浴恒溫振蕩器，廣州永程公司;BG-OX數(shù)洗超聲波清洗器，廣州邦杰公司;HH-2C數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市鴻科儀器廠;RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制

準(zhǔn)確稱取PFCs標(biāo)準(zhǔn)品0.01 g(精確至0.1 mg)，用甲醇配制成濃度為1.00 μg/mL的單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于4℃下保存。分別準(zhǔn)確吸取適量PFCs單標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于容量瓶中，用甲醇配成10 ng/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，臨用前用甲醇稀釋成所需濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作液。

1.2.2 樣品的提取與凈化

稱取4種樣品各1.00 g(精確至0.01 g，樣品剪成5 mm×5 mm小塊)至150 mL三角瓶中，加入1%甲酸-甲醇溶液25 mL，試樣充分濕潤(rùn)后超聲提取60 min，將提取液過(guò)濾至50 mL棕色雞心瓶中，將雞心瓶置于60℃水浴減壓旋轉(zhuǎn)濃縮近干，加入2 mL水渦旋振蕩溶解殘?jiān)齼艋?/p>

將待凈化液體過(guò)經(jīng)活化的C18固相萃取小柱，保持流速小于1 mL/min，棄去流出液，加入6mL甲醇洗脫，收集洗脫液于氮吹管中，40℃水浴氮吹近干，加入1 mL甲醇，超聲溶解，過(guò)0.22 μm的有機(jī)濾膜，待測(cè)。

1.3 液質(zhì)聯(lián)用儀分析條件

為減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)的污染，將原色譜管路更換為Peek材料，全過(guò)程盡量避免使用聚四氟乙烯器皿。

1.3.1 色譜條件

色譜柱:Kromasil C8柱(100 mm ×4.6 mm，2.6 μm);流動(dòng)相:0.1%甲酸-乙腈(A)和2 mmol/L乙酸銨水溶液(B);洗脫梯度見(jiàn)表1;流速0.3 mL/min;柱溫:30 ℃;進(jìn)樣量:5 μL。

1.3.2 質(zhì)譜條件

離子源:ESI;離子源溫度:350℃;電離電壓:－4 000 V;檢測(cè)模式:多反應(yīng)檢測(cè)模式(MRM);輔助氣、霧化氣、碰撞氣:氮?dú)?。根?jù)各組分的保留時(shí)間和一級(jí)、二級(jí)質(zhì)譜參數(shù)，按時(shí)間分段用多反應(yīng)離子檢測(cè)(MRM)模式對(duì)各組分進(jìn)行質(zhì)譜檢測(cè)，各化合物的保留時(shí)間、母離子、子離子、碰撞電壓、碰撞能量等參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 流動(dòng)相組成和梯度Table 1 The Composition and Gradient of Mobile Phase

表2 PFCs的質(zhì)譜分析參數(shù)Table 2 The MRM Parameters of 7 PFCs

2 結(jié)果與討論

2.1 提取方法的選擇

以1%甲酸甲醇為提取溶劑，比較了超聲提取、索氏提取和振蕩提取3種提取方式的提取效果。結(jié)果表明，振蕩提取周期長(zhǎng)且提取含量低;索氏提取雖提取含量高，但操作繁瑣耗時(shí)較長(zhǎng);超聲提取周期短且提取含量高。故本文選取破壞力強(qiáng)、耗時(shí)短、提取含量高的超聲提取方法作為本法的提取方式。

圖1 不同超聲時(shí)間對(duì)7種PFCs提取效果的比較Fig.1 Comparisons of results of 7 PFCs between diffierent extraction time

以1%甲酸甲醇為提取劑，比較了不同的超聲時(shí)間對(duì)接觸材料中7種PFCs的提取效果，7種PFCs的提取率在0～60 min內(nèi)表現(xiàn)出明顯的遞增，60 min后趨于平衡甚至下降(圖1)，所以確定超聲時(shí)間為60 min。

2.2 樣品的凈化

2.2.1 固相萃取柱的選擇

本研究考察了HLB和C18兩種固相萃取小柱對(duì)7種PFCs的回收情況。分別取濃度為1 ng/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL加入到25 mL空白甲酸甲醇溶液中，旋蒸近干，加入2mL水，渦旋溶解后分別過(guò)經(jīng)活化的HLB和C18小柱，加甲醇洗脫，將洗脫液40℃氮吹近干，加1 mL甲醇定容，上機(jī)測(cè)定。結(jié)果表明，C18固相萃取柱的萃取效果優(yōu)于HLB固相萃取柱(圖2)。所以本實(shí)驗(yàn)選取C18固相萃取小柱。

圖2 兩種不同的固相萃取柱對(duì)對(duì)7種PFCs提取效果的比較Fig.2 Comparisons of Recoveries of 7 PFCs on Three Different SPE Column

2.2.2 洗脫液體積的確定

取1 mL 1 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)混合液于氮吹管中，40℃氮吹近干，加入2 mL水后過(guò)C18固相萃取小柱，依次加入0.5、1、1.5、2、2.5 mL 甲醇洗脫，測(cè)定 PFCs的回收率，結(jié)果表明當(dāng)洗脫液體積為大于2 mL時(shí)7種PFCs回收率基本不變(圖3)，所以本文選取2 mL甲醇作為洗脫液。

2.3 不同色譜柱的比較

在本實(shí)驗(yàn)室的條件下，比較了C18和C8色譜柱。由于PFCs具有-(CF2-CF2)n-直鏈，在C18色譜柱上保留很強(qiáng)，即使用100%乙腈也很難洗脫，且色譜峰保留時(shí)間長(zhǎng)、不穩(wěn)定、拖尾嚴(yán)重;改用C8色譜柱，色譜峰拖尾現(xiàn)象有所改善，流動(dòng)相水相中加入2 mmol/L乙酸銨、乙腈中加入0.1%的甲酸后，分離度提高，峰形對(duì)稱、尖銳。

圖3 不同洗脫體積時(shí)7種PFCs回收效果的比較Fig.3 Comparisons of Recoveries of 7 PFCs among different elution volumn

高濃度的鹽會(huì)對(duì)質(zhì)譜儀造成損壞，同時(shí)會(huì)影響PFCs去質(zhì)子化效果，因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)乙酸銨的濃度進(jìn)行了比較和優(yōu)化，討論了乙酸銨濃度分別為2、5、10 mmol/L時(shí)各PFCs在C8色譜柱的色譜行為。實(shí)驗(yàn)表明，隨著乙酸銨濃度的增加，各質(zhì)譜峰稍展寬，響應(yīng)值下降，因此，選擇2 mmol/L乙酸銨為流動(dòng)相，21 min內(nèi)可完成食品接觸材料中7種PFCs的檢測(cè)，且回收率、靈敏度與重現(xiàn)性均良好。雖進(jìn)樣體積不大，但在進(jìn)樣針上仍有一定的殘留，故在方法中設(shè)置洗針進(jìn)樣——在吸樣前后分別洗針然后再進(jìn)樣，以消除殘留影響且回收率與靈敏度均良好。

2.4 方法檢出限與線性關(guān)系

以甲醇稀釋 PFCS混合標(biāo)準(zhǔn)溶液至0.5、1、2、4、8、10 ng/mL，按本研究?jī)x器條件進(jìn)行檢測(cè)，以濃度x(ng/mL)對(duì)峰面積y作PFCS標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，線性方程、回歸系數(shù)、方法檢出限見(jiàn)表3。7種PFCS標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子色譜圖見(jiàn)圖4。

表3 7種PFCS的線性方程、回歸系數(shù)、方法定量限Table 3 Lineral equation，Coefficients(r)，Limits of detection(LOD)，Recoveries and RSD for 7 PFCs

2.5 回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

以燒烤油紙陰性樣品進(jìn)行3個(gè)加標(biāo)水平的回收實(shí)驗(yàn)，每個(gè)加標(biāo)水平取6個(gè)平行樣，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。平均回收率為90%～116%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%～5.0%。

圖4 7種PFCs標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流色譜圖Fig.4 Total Ion Chromatograms of Seven PFCs standard solution

表4 樣品中PFCs的回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 4 The recoveries and RSDs for 7 PFCs

2.6 實(shí)際樣品檢測(cè)

在優(yōu)化條件下，對(duì)從市場(chǎng)上買來(lái)不同批次的爆米花桶、燒烤油紙、漢堡紙袋、蛋撻錫紙進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明:爆米花桶中共檢出4種PFCs，分別為PFHxA、PFHpA、PFOA、PFNA，其平均含量分別為 15.811 4、0.469 0、0.222 5 和 0.036 3 μg/kg;燒烤油紙中共檢出1種PFCs，為PFHxA，平均含量為1.334 4 μg/kg;漢堡紙袋中共檢出2種PFCs，為PFHxA和PFHpA，其平均含量分別為0.163 9和0.459 9 μg/kg;3批次的蛋撻錫紙中PFCs的污染程度不均:批次1和批次2均檢出1種 PFCs，為 PFHxA，其平均含量分別為1.461 0和0.177 0 μg/kg;批次3中共檢出6種 PFCs，分別為 PFHxA、PFHpA、PFNA、PFDoA、PFTA 和PFOS，其平均含量分別為 1.68、3.15、0.68、0.74、0.64、0.07 μg/kg。此值雖不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生即時(shí)危害，但為PFCs暴露途徑、暴露水平和健康風(fēng)險(xiǎn)提供了數(shù)據(jù)支撐，也證明我國(guó)市售食品接觸材料中存在PFCs的污染問(wèn)題，且污染并不均勻，應(yīng)引起重視，而且有必要對(duì)市售各類食品接觸材料中PFCs進(jìn)行長(zhǎng)期的檢測(cè)和監(jiān)控。

3 結(jié)論

本文建立了4種食品接觸材料中7種PFCs的SPE-LC-MS/MS分析方法，該方法前處理簡(jiǎn)單，回收率高、精密度與重現(xiàn)性良好，方法檢出限為0.03～0.52 μg/kg(S/N=3)，適合于各類食品接觸材料中PFCs的定量檢測(cè)。

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