王 紅, 沈偉健*, 吳 斌, 余可垚, 姜 珊, 陸慧媛,胡國紳, 王毅謙, 高 玲, 宋杰銘

(1. 南京海關(guān)動植物與食品檢測中心, 江蘇 南京 210019; 2. 南京市第一中學, 江蘇 南京 210001)

有機錫化合物通?？勺鳛榫勐纫蚁┧芰戏€(wěn)定劑(如二甲基錫、二辛基錫、苯基錫)、殺蟲劑、殺菌劑等[1,2]。這類化合物通常具有中度或高度毒性,水溶性低,具有脂溶性,在環(huán)境中有良好的穩(wěn)定性,殘留期長,能夠通過食物鏈在人體內(nèi)富集,如三苯錫在較低濃度時就能導(dǎo)致生物體內(nèi)分泌紊亂。目前已在很多食品中發(fā)現(xiàn)有機錫化合物的存在,主要包括蔬菜水果、糧谷、畜禽肉以及水產(chǎn)品等[3-5]。除此之外,食品接觸材料中也有有機錫化合物檢出[6]。因此研究建立有機錫化合物的相關(guān)檢測方法具有重要意義。目前我國已發(fā)布了相關(guān)檢測標準,如食品安全國家標準GB 5009.215-2016中規(guī)定了魚類、貝類、葡萄酒和醬油等樣品中有機錫化合物的測定,標準SN/T 3938-2014中則規(guī)定了食品接觸材料、高分子材料中有機錫的測定等。但對于人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫氖秤弥参镉椭杏袡C錫化合物的測定仍然缺少相關(guān)標準。食用植物油受有機錫污染的來源主要有兩個:一是大豆、玉米、花生等油作物在種植過程中可能會受到有機錫殺蟲劑的污染,因而導(dǎo)致成品食用油中會有有機錫化合物的檢出現(xiàn)象;二是由于我國大部分食用油皆用塑料制品包裝,而有機錫化合物又具有脂溶性,從而導(dǎo)致有機錫化合物從包裝遷移至食用油中。因此,建立食用植物油中有機錫化合物的測定方法對于規(guī)范市場行為,保護國民健康具有重要意義。

對食用油進行檢測時通常要除去含量高的油脂,否則一方面基體干擾大,信噪比大幅下降、靈敏度不夠,從而導(dǎo)致假陰性漏判降低;另一方面還會污染儀器及色譜柱,增加維護成本,降低使用壽命。目前針對食用油檢測常用的前處理方法主要有凝膠滲透色譜(GPC)法[7]、分散固相萃取(QuEChERS)法[8,9]、固相萃取法等[10]。凝膠滲透色譜法利用不同物質(zhì)相對分子量大小不同、從凝膠色譜中餾出順序不同的原理來實現(xiàn)油脂與待分析物的分離。因而其在食用油檢測方面具有非常大的優(yōu)勢。液液萃取法操作簡單,通常選用與油脂不相溶的有機試劑提取待分析物,但提取過程中不可避免地會提取出小部分油脂,依舊給后續(xù)的分析帶來較大的凈化壓力。QuEChERS法具有原理簡單、操作快捷、試劑消耗小等優(yōu)點,目前已有文獻采用QuEChERS技術(shù)測定食用油中農(nóng)藥殘留等[8,9]。對有機錫類化合物的常用檢測方法主要包括氣相色譜法[11]、氣相色譜-質(zhì)譜法[12]以及液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[13]等。陳金保等[13]采用低溫冷凍提取結(jié)合分散固相萃取技術(shù),建立了高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜同時測定食用植物油樣品中有機錫的分析方法,其最低檢出限可達到0.005 mg/kg,但是高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜相對于氣相色譜-質(zhì)譜來說其檢測及維護成本較高。Liu等[14]采用氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)對食用油中有機錫化合物進行檢測,其檢出限可達0.19 μg/kg,但采用電子轟擊電離(EI)源作為電離技術(shù),容易有復(fù)雜基質(zhì)成分和柱流失帶來的干擾問題,會導(dǎo)致靈敏度的降低。而采用正化學源(PCI)作為電離技術(shù)可極大程度地避免柱流失的干擾,因為PCI屬于軟電離模式,分子離子峰強度高,對大多數(shù)基質(zhì)成分和柱流失響應(yīng)很低或無響應(yīng)。綜上,鑒于GPC在分離油脂與待分析物上的優(yōu)點以及PCI作為電離技術(shù)干擾小的特點,本文建立了以GPC為凈化技術(shù),采用正化學源-氣相色譜-質(zhì)譜測定食用植物油中7種有機錫化合物的方法。該方法具有檢出限低、操作簡單、靈敏度高、目標物干擾小等優(yōu)點。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890B氣相色譜-5977A質(zhì)譜儀(配備有化學電離源,美國安捷倫公司); J2 Prepline凝膠凈化系統(tǒng)(美國J2 Scientific公司); RE601A-O旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(日本雅瑪拓公司); XW-80A旋渦混合儀(上海滬西分析儀器廠有限公司); Xcelvap氮吹濃縮儀(意大利Horizon公司); Heraeus Multifuge XIR離心機(美國Thermo公司); Kh-500B超聲波振蕩器(昆山禾創(chuàng)超聲儀器廠); DB-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm,美國安捷倫公司)。

標準品:二苯基二氯化錫(DphT,純度≥98.0%,批號141710)、三唑錫(azocyclotin,純度≥99.0%,批號40108)、三丁基氯化錫(TBTCl,純度≥98.0%,批號121721)、三辛基氯化錫(TOTCl,純度≥96.4%,批號133195)、苯丁錫(FBTO,純度≥93.5%,批號146124)、三苯基氫氧化錫(TPhT,純度≥95.0%,批號120554)、三環(huán)錫(TCyT,純度≥97.0%,批號30329)均購于德國Dr. Ehrenstorfer公司。

環(huán)己烷、乙酸乙酯和二氯甲烷均為色譜純,購自霍尼韋爾貿(mào)易(上海)有限公司;四乙基硼化鈉(NaBEt4,純度98%)購自上海安譜實驗科技股份有限公司;其他試劑均為國產(chǎn)分析純。實驗用水符合GB/T 6682中一級水要求。

食用植物油由江蘇出入境檢驗檢疫局食品實驗室提供。

1.2 溶液配制

單標準儲備液:分別準確稱取10 mg(精確到0.01 mg)7種有機錫標準物質(zhì)標準品,用二氯甲烷溶解并定容稀釋到10 mL,配成1 g/L的單標準儲備液。

混合標準溶液:分別準確移取7種有機錫單標準儲備液1 mL于10 mL容量瓶中,用二氯甲烷稀釋成100 mg/L的混合標準溶液。準確移取1 mL 100 mg/L混合標準溶液到10 mL容量瓶中,用二氯甲烷定容,配成10 mg/L的混合標準溶液,于4 ℃冰箱內(nèi)避光保存,有效期為3個月。

基質(zhì)標準工作溶液:量取一定體積的混合標準溶液,氮氣吹干后根據(jù)需要用經(jīng)提取及凈化后的陰性芝麻油樣品溶液稀釋成1 000、500、200、100、50、20 μg/L的系列標準工作溶液,需現(xiàn)用現(xiàn)配。

乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(pH=4.5):稱取18 g乙酸鈉,加入9.8 mL乙酸,用水稀釋定容至1 000 mL,有效期為3個月。

1.3 樣品前處理

1.3.1GPC凈化

稱取1.00 g(精確至0.01 g)樣品,用環(huán)己烷-乙酸乙酯(1∶1, v/v,下同)溶解并定容至10 mL,混合均勻,取5 mL注入GPC中,以環(huán)己烷-乙酸乙酯(1∶1)為洗脫溶劑,以5 mL/min的流速進行洗脫。收集17～30 min的流出液,于40 ℃水浴下,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干。以5 mL正己烷溶解殘渣,待衍生。

1.3.2衍生

向上述提取液中加入5 mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(pH=4.5)及1 mL四乙基硼化鈉(2 g/100 mL)溶液,振搖后超聲反應(yīng)20 min,以8 000 r/min的速度離心3 min,取上清液于試管中。加入5 mL正己烷,重復(fù)提取衍生物,合并上清液,在40 ℃下氮氣吹干,用1 mL正己烷溶解后過0.22 μm有機相濾膜,待儀器分析。

1.4 儀器條件

1.4.1色譜條件

色譜柱:DB-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度:300 ℃;進樣量:1 μL;進樣方式:不分流進樣,1 min后打開分流閥。程序升溫條件:初始溫度為100 ℃,保持2 min,以30 ℃/min的速率升溫至300 ℃,保持8 min。載氣:高純He(純度≥99.999%);流速:1 mL/min。

1.4.2質(zhì)譜條件

正化學電離源;電離能量:139.9 eV;反應(yīng)氣:甲烷(純度≥99.999%),流量為1 mL/min;四極桿溫度:150 ℃;離子源溫度:250 ℃;傳輸線溫度:280 ℃;溶劑延遲:5 min;掃描方式:選擇離子監(jiān)測(SIM)。在確定的儀器條件下7種有機錫化合物衍生物的保留時間、定量離子、定性離子等見表1。其中三唑錫在水中會水解為三環(huán)錫,因而其出峰時間及相應(yīng)定性定量離子與三環(huán)錫相同(見圖1)。

表 1 7種有機錫化合物衍生物的保留時間、定量離子、定性離子Table 1 Retention time, quantitative ions, and qualitative ions of seven organo-tin derivatives

TBTCl: chlorotributyltin; DphT: dichlorodiphenyl; TPhT: fentin hydroxide; TcyT: cyhexatin; TOTCl: trioctyltin chloride; FBTO: fenbutatin oxide.

圖 1 7種有機錫化合物衍生物的總離子流圖Fig. 1 Total ion chromatogram of the seven organo-tin derivatives

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器方法的選擇

現(xiàn)有的關(guān)于有機錫化合物的分析大都采用氣相色譜-質(zhì)譜-電子轟擊電離源技術(shù)[14],但是EI源容易有復(fù)雜基質(zhì)成分和柱流失帶來的干擾問題,而負化學源(NCI)只對電負性元素或基團的化合物有響應(yīng),因此不適合有機錫化合物的分析,而PCI屬于軟電離模式,分子離子峰強度高,對大多數(shù)基質(zhì)成分和柱流失響應(yīng)很低或無響應(yīng),因此本試驗采用PCI作為電離技術(shù)。

2.2 前處理條件的選擇

關(guān)于食用油的前處理方法主要有GPC法[7]、分散固相萃取技術(shù)法[8,9]及固相萃取法[10]等。參考文獻[14]比較了分散固相萃取技術(shù)(QuEChERS)、固相萃取(SPE)凈化技術(shù)以及GPC技術(shù)等3種凈化方法,對食用油中7種有機錫化合物進行了處理。分散固相萃取技術(shù)中,采用甲醇作為提取液進行液液萃取,取上清液進行衍生后加入100 mg乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)和50 mg無水硫酸鎂,過膜后上機分析。采用固相萃取凈化技術(shù)處理食用油樣品時,選擇了Captiva EMR-Lipid凈化小柱,該凈化柱可用于處理高油脂含量的樣品;首先使用乙腈提取食用油樣品,取提取液過Captiva EMR-Lipid凈化小柱,收集洗脫液后衍生,進氣相色譜-質(zhì)譜儀分析,結(jié)果見圖2。由圖可知,采用GPC法時,樣品凈化的最干凈,7種有機錫化合物均有回收,且目標峰附近干擾小;采用分散固相萃取技術(shù)及固相萃取技術(shù)時,凈化效果都較差。采用固相萃取技術(shù)凈化時沒有檢出苯丁錫這類相對分子質(zhì)量較大的化合物。綜上所述,選擇GPC法作為凈化方法。

2.3 GPC條件的優(yōu)化

為了實現(xiàn)目標化合物與大分子油脂雜質(zhì)的有效分離,本試驗主要對GPC的收集時間等進行了優(yōu)化。除苯丁錫的相對分子質(zhì)量較大外,其余有機錫化合物均能通過GPC法實現(xiàn)與油脂的分離。為確定收集時間,在陰性芝麻油樣品中加入了1 mg/L混合標準溶液,分段收集,濃縮后按照1.3.2節(jié)方法進行處理,用氣相色譜-質(zhì)譜儀進行分析。結(jié)果表明,有機錫化合物從17 min開始被洗脫,到30 min時,所有待分析物均洗脫完畢。因此最終確定收集17～30 min的洗脫液進行分析。

2.4 方法學驗證

2.4.1基質(zhì)效應(yīng)考察

基質(zhì)效應(yīng)普遍存在于質(zhì)譜分析中,通常會表現(xiàn)為對目標化合物響應(yīng)信號的增強或抑制作用,從而會影響定量的準確性。因此本試驗配制了2份相同質(zhì)量濃度水平的系列標準溶液,一份用陰性芝麻油樣品按照1.3.1節(jié)前處理方法獲得的基質(zhì)液進行配制,另一份用正己烷配制,兩份標準溶液進行衍生后采用氣相色譜-質(zhì)譜儀分析。根據(jù)基質(zhì)匹配標準曲線的斜率與正己烷配制標準曲線的斜率之比來評價基質(zhì)效應(yīng),比值大于1則表現(xiàn)為基質(zhì)增強效應(yīng),相反則表現(xiàn)為基質(zhì)抑制效應(yīng)。從試驗結(jié)果(見表2)可知,各化合物有一定的基質(zhì)增強效應(yīng),為了保證檢測結(jié)果的準確性,本文采用了基質(zhì)標準曲線進行定量。

圖 2 3種前處理方法中7種有機錫化合物衍生物的 總離子流對比圖Fig. 2 Compared total ion chromatograms of the seven organo-tin derivatives with three pretreatment methods

2.4.2標準曲線、檢出限及定量限

以芝麻油為陰性基質(zhì),按1.3.1節(jié)中處理方法進行處理后得到的基質(zhì)液配制標準溶液,進行衍生后在1.4節(jié)儀器條件下進行分析測定。以各組分定量離子峰面積為縱坐標、質(zhì)量濃度(μg/L)為橫坐標繪制標準曲線。以3倍信噪比確定檢出限,10倍信噪比確定定量限,結(jié)果見表2。

由表可知,有機錫化合物在20～2 000 μg/L范圍內(nèi)的相關(guān)系數(shù)(r2)均大于0.99,線性關(guān)系良好。由于三唑錫在水中易水解為三環(huán)錫,經(jīng)過凈化衍生后,其衍生化產(chǎn)物與三環(huán)錫相同,且標準SN/T 4558 -2016中規(guī)定三環(huán)錫與三唑錫的測定結(jié)果以三環(huán)錫計,因而本試驗中以三環(huán)錫進行定量表示三環(huán)錫與三唑錫含量之和。

表 2 陰性芝麻油中7種有機錫化合物衍生物的線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)(r2)、檢出限、定量限和基質(zhì)效應(yīng)Table 2 Linear ranges, regression equations, correlation coefficients (r2), LODs, LOQs and matrix effects of the seven organo-tin derivatives in negative sesame oil

Y: peak area of quantitative ion;X: mass concentration of the compound, μg/L

2.4.3方法的準確度及精密度

選取陰性芝麻油為基質(zhì)進行添加回收試驗,3個添加水平分別為50、100和200 μg/kg,按照樣品凈化、衍生步驟進行前處理后,用氣相色譜-質(zhì)譜分析測定,每個添加水平平行測定6次,以得到的各目標物的加標回收率表示方法的準確度,相對標準偏差表示方法的精密度,具體數(shù)據(jù)見表3。3個添加水平下,以芝麻油為陰性基質(zhì),7種有機錫化合物的平均回收率為66.2%～103.2%,所有RSD均小于11.5%。苯丁錫回收率較其他目標物低的原因可能是其相對分子質(zhì)量較大,在進行GPC凈化時,部分隨油脂等大分子雜質(zhì)流出。但總體來說該方法準確可靠,精密度高,可用于植物油中有機錫化合物殘留量的測定。

表 3 芝麻油中7種有機錫化合物的平均添加回收率及相對標準偏差(n=6)Table 3 Average spiked recoveries and relative standard deviations (RSDs) of the seven organo-tin in sesame oil (n=6)

圖 3 陽性大豆油中三丁基氯化錫色譜圖Fig. 3 Chromatogram of TBTCl in positive soybean oil

2.4.4方法穩(wěn)定性

以芝麻油為陰性基質(zhì),按1.3.1節(jié)中處理方法進行處理后得到的基質(zhì)液配制100 μg/L混合標準溶液,分別放置4、8、16、24和48 h后進行測定,比較放置不同時間后各目標物的響應(yīng),結(jié)果顯示,48 h內(nèi)7種有機錫化合物響應(yīng)變化在±10%以內(nèi),表明溶液是穩(wěn)定的。

2.5 實際樣品檢測

應(yīng)用本方法對實驗室內(nèi)100個批次的芝麻油、橄欖油、棕櫚油、大豆油、玉米油、葵花籽油等樣品進行測定,未檢測出二苯基二氯化錫、三辛基氯化錫、苯丁錫、三苯基氫氧化錫、三環(huán)錫、三唑錫。部分食用植物油中有檢出三丁基氯化錫,范圍為0.023～0.087 mg/kg。圖3為檢測出三丁基氯化錫陽性大豆油樣品的色譜圖。

3 結(jié)論

本文建立了正化學電離源-氣相色譜-質(zhì)譜測定食用植物油中有機錫化合物殘留的方法。比較了分

散固相萃取技術(shù)、固相萃取凈化技術(shù)以及GPC技術(shù)等3種凈化方法,結(jié)果表明,采用GPC技術(shù)時,7種有機錫化合物均得到了較好的回收。采用PCI作為電離技術(shù)時,質(zhì)譜圖的碎片信息較為豐富,且抗干擾能力強。該方法具有較高的靈敏度,在線性范圍內(nèi)相關(guān)性良好,可用于測定食用植物油中有機錫化合物殘留量。