龔 亮，李興寧，張世博，熊 珺，余以剛

(1 華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510640；2 廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測中心， 廣東 東莞 523808；3 華南理工大學化學與化工學院，廣東 廣州 510640)

完整的樣品分析分為四步，即樣品的采集、前處理、分析測定和數(shù)據(jù)處理及報告結果。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，各步驟占全部分析時間的比列分比為6%、61%、6%和27%。由此看出，各步驟所需的時間相差很大，樣品前處理所需的時間最長，約占整個分析時間的三分之二[1]。此外，樣品的前處理是銜接樣品采集和樣品的分析測定，即有效的提取、凈化和濃縮樣品中待測成分并與后序的檢測方法如光譜、色譜、電化學等相匹配的操作過程。可見，樣品前處理是分析過程中最重要的一環(huán)，也是分析中最耗時、最復雜的一步，其質(zhì)量對整個分析檢測的速度和檢測結果的準確性、精密度和可靠性影響極大。

近年來發(fā)展的新型樣品前處理技術如固相微萃取(Solid phase microextraction，SPME)[2]、攪拌棒吸附萃取(Stir bar sorptive extraction，SBSE)[3]、毛細管微萃取(Capillary microextration，CME)[4]、超臨界流體萃取(Supercritical fluid extraction，SFE)[5]、微波輔助萃取(Microwave assisted extraction，MAE)[6]和液相微萃取(Liquid phase microextraction，LPME)[7]等，大多朝著富集倍數(shù)大、綠色環(huán)保、簡單易用、靈敏度高的方向發(fā)展，并通過與分析儀器的聯(lián)用實現(xiàn)高效自動化分析。SPME萃取原理基于待測物質(zhì)在樣品及萃取涂層中平衡分配的萃取過程。SPME有兩種萃取模式，其一是將萃取纖維頭直接浸沒在樣品溶液中，即直接SPME；另一種是將萃取纖維頭懸掛于樣品溶液上空，萃取上方氣相中的揮發(fā)性物質(zhì)，稱為頂空SPME(HS-SPME)。

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS)具有操作簡單、分離度和選擇性好、靈敏度高和分析速度快以及適用性強等優(yōu)點，在痕量組分分析中得到廣泛應用。本論文的研究目的是，以GC-MS為后續(xù)分離檢測手段，系統(tǒng)研究揮發(fā)性有機硒在HS-SPME中的萃取行為，進而建立HS-SPME與GC-MS聯(lián)用測定食品中揮發(fā)性硒化合物(二甲基硒(DMSe)和二甲基二硒(DMDSe))的新方法，并應用于實際樣品的測定。

1 實 驗

1.1 儀器裝置及工作條件

Agilent 7890A型氣相色譜儀-5975 C質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)；DB-5ms石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；SY1200超聲儀，上海聲源超聲波儀器設備有限公司；85-2A型磁力加熱攪拌器，江蘇榮華儀器制造有限公司；A11型研磨儀，意大利IKA公司；手動固相微萃取進樣器、復合50/30 DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭，美國Supelco公司；頂空樣品瓶(20 mL)。

升溫程序：初溫35 ℃保持4 min，以15 ℃/min升至125 ℃保持5 min，以20 ℃/min升至240 ℃保持3 min；進樣口溫度為250 ℃；傳輸線溫度280 ℃；進樣分流比2:1的方式分流進樣；使用高純氦作為載氣，在恒流模式下柱流量為1.1 mL/min；電離模式：能量為70 eV的電子轟擊源；離子源溫度為200 ℃。

掃描方式：采用全掃描和選擇離子同時采集的掃描模式，二甲基硒的特征離子為m/z 80、91、95和110。選擇不同的離子通道，以m/z 95作為DMSe定量離子，以m/z 80、90和110作為DMSe定性鑒別離子；二甲基二硒的特征離子為m/z 93、109、160、175和190。選擇不同的離子通道，以m/z 190作為DMDSe定量離子，以m/z 93、109、160和175作為DMDSe定性鑒別離子。

1.2 試劑和標準溶液配制

DMSe和DMDSe標準品(東京化成工業(yè)株式會社，純度大于98.0%)。用甲醇溶解稀釋配制成10 mg/mL標準儲備液，避光冷藏待用。實際工作溶液由標準儲備液稀釋，現(xiàn)配現(xiàn)用。甲醇、氯化鈉以及其他試劑均為分析純，實驗室用水為超純水(18.2 MΩ·cm，美國Millipore超純水機制得)。

1.3 實驗操作

DVB/CAR/PDMS固體微萃取頭的老化：先將萃取頭浸沒在丙酮中，30 min后取出，然后將其放置在250 ℃下老化30 min，待用。

萃取步驟：將預處理好的樣品溶液在室溫25 ℃下恒溫30 min，然后取15 mL于頂空瓶中，瓶中預先放入1.5 cm長的攪拌磁子，用特氟龍/硅膠隔墊密封后鋁蓋壓緊封口，將頂空瓶放置于磁力攪拌器上。然后將預先老化好的固相微裝置刺穿瓶蓋內(nèi)密封的隔墊，用夾子固定固相微萃取手柄，將纖維頭推出，使其置于工作溶液液面中心處上方約1.0 cm處，開啟攪拌器，在室溫下萃取15 min后，取出萃取頭后馬上插入GC-MS的進樣口，在250 ℃下解析5 min。SPME萃取手柄及微萃取頭如圖1所示。

1.4 樣品的采集及前處理

飲用水、果汁、洋蔥和大蒜購買于當?shù)卮笮统?東莞，中國)。液體樣直接取15 mL置于頂空瓶中，按2.3步驟進行萃取和分析；洋蔥和大蒜稱取經(jīng)研磨儀粉碎后的樣品3.0 g加超純水定容至15 mL，于超聲儀中超聲10 min后立刻按2.3步驟進行萃取和進樣分析。

2 結果與討論

2.1 頂空萃取條件的優(yōu)化

在固相微萃取中，萃取時間、攪拌速率、樣品體積、萃取溫度和體系中的離子強度等因素都可能對目標分析物的萃取效率產(chǎn)生影響。因此，通過對以上各因素進行考察以確定最佳的萃取條件。

2.1.1 萃取時間

實驗中考察了萃取時間在2～30 min范圍內(nèi)對DMSe和DMDSe萃取效率的影響，結果見圖2。

圖2 萃取時間對分析物萃取效率的影響

由圖2萃取率隨時間的變化趨勢可知，在2～15 min內(nèi)，DMSe和DMDSe的萃取效率隨萃取時間的增加而迅速增大；當繼續(xù)延長萃取時間至30 min，DMSe和DMDSe的萃取效率緩慢提高；15 min、20 min、25 min、30 min四個萃取時間之間無顯著性差異(p>0.05)，并與其它時間2 min、5 min、10 min均有顯著性差異。綜上分析，在非平衡態(tài)微萃取中，萃取時間是影響分析物萃取效率的重要因素。因此，兼顧分析效率，選擇15 min 作為HS-SPME的萃取時間。

2.1.2 攪拌速率

實驗中考察了攪拌速率(200～1200 rpm)對DMSe和DMDSe萃取效率的影響，結果見圖3。

圖3 攪拌速率對分析物萃取效率的影響

由圖3萃取率隨時間的變化趨勢可知，DMSe和DMDSe萃取效率隨攪拌速度的增大先顯著提高后趨于平緩。除攪拌速率為1000 rpm與1200 rpm之間無顯著性差異外(p>0.05)，其他各轉速之間萃取率差異顯著(p<0.05)。在對揮發(fā)性物質(zhì)的頂空微萃取中，攪拌速率的增加，有利于加速其揮發(fā)，從而縮短達到萃取平衡的時間，提高萃取效率和分析速度。結合磁力攪拌器的性能，為獲得更穩(wěn)定的萃取效果，實驗選用1200 rpm作為萃取DMSe和DMDSe攪拌速率。

2.1.3 樣品體積

在樣品瓶總體積為20 mL的條件下，實驗考察了樣品體積分別為3、6、9、12、15 mL時對DMSe和DMDSe萃取效率的影響，結果見圖4。

圖4 樣品體積對分析物萃取效率的影響

結果表明，DMSe和DMDSe的萃取效率隨樣品體積的增加而顯著升高，樣品各體積之間的萃取效果均具有顯著性差異(p<0.05)。采用頂空進樣時，進樣瓶總體積固定，水相體積占比越大，空氣相占比越小，液/氣相比升高，揮發(fā)性的待測分析物在頂空氣相濃度增大，從而更易于被萃取。因此，后續(xù)實驗中選擇樣品溶液體積為15 mL。

2.1.4 萃取溫度

實驗中考察了萃取溫度(25～50 ℃)對分析物萃取效率的影響，結果見圖5。

結果表明，萃取溫度的改變對DMSe和DMDSe的萃取效率無明顯的變化，萃取溫度在25～50 ℃之間無具有顯著性差異(p>0.05)。通常萃取溫度也是影響分析物萃取效率的重要因素之一，在HS-SPME的動態(tài)萃取中，萃取溫度既影響待測物在萃取纖維上的吸附速度，同時對其在萃取纖維上的解吸速度也有影響；但是，溫度升高時，具有揮發(fā)性的待測組分的氣水分配系數(shù)也會降低。因此根據(jù)試驗結果，選擇在25 ℃室溫下對DMSe和DMDSe進行HP-SPME。

圖5 萃取溫度對分析物萃取效率的影響

2.1.5 離子強度

除上述因素外，待測物的萃取效率還受溶液離子強度的影響。實驗考察了氯化鈉含量分別為0、5%、10%、15%、20%時對DMSe和DMDSe萃取效率得影響，結果見圖6。

圖6 離子強度對分析物萃取效率的影響

由圖6萃取率隨離子強度的變化趨勢可知，DMSe和DMDSe的萃取效率隨樣品中氯化鈉含量的增大先顯著上升后趨于平緩，氯化鈉含量在0～20%之間對萃取效率有顯著性影響(p<0.05)，氯化鈉含量為20%與25%之間已無顯著性差異(p>0.05)。在水溶液中，隨著離子強度的增加，目標分析物DMSe和DMDSe在水中的溶解度降低，因此升高氣水分配系數(shù)，從而有利于增加在空氣相的濃度。綜上分析，為獲得良好的萃取效率，選擇樣品溶液含20%氯化鈉的離子強度下進行HS-SPME。

2.2 分析性能

通過上述實驗的優(yōu)化，最佳HS-SPME萃取條件為：移取15 mL的樣品溶液于20 mL頂空瓶中，加入3.0 g的氯化鈉和攪拌磁子，密封樣品瓶，在室溫下恒溫放置0.5 h。然后將含有DVB/CAR/PDMS萃取纖維的萃取手柄刺穿樣品瓶瓶蓋，推出纖維頭，并使其懸掛在樣品溶液中心上方1 cm處，并將樣品瓶放置于磁力攪拌器上。開啟攪拌器，1200 rpm的攪拌速率攪拌樣品溶液，萃取15 min后，取出萃取頭后立即插入GC-MS的進樣口，在進樣口溫度250 ℃下解析5 min。在此萃取條件下，以三倍的信噪比為方法的檢出限，本方法的分析性能如表1所示。可見，本方法對DMSe和DMDSe的檢出限分別為0.0570 μg/kg和0.0132 μg/kg，相對標準偏差(RSDs，n=7)為8.5%和7.1%。

表1 方法的分析性能

注：DMSe和DMDSe的濃度：0.80 μg/kg，0.20 μg/kg

2.3 實際樣品分析

將所建立的HS-SPME-GC-MS方法應用于飲用水、果汁、大蒜、洋蔥等食品中的揮發(fā)性有機硒的測定。從表2可以看出，蒸餾水、礦泉水、橙汁和葡萄汁中均未檢出DMSe和DMDSe，洋蔥中檢出DMSe，其含量為2.08 μg/kg，大蒜中檢出了DMSe和DMDSe，其含量分別為4.87 μg/kg和0.25 μg/kg，對樣品進行加標回收，其加標回收率為88.6%～102.5%，相對標準偏差(RSDs，n=3)為7.1%～9.4%。

表2 樣品分析

注：N.D.表示未檢出。

3 結 論

(1)以二乙烯苯-碳分子-聚二甲基硅氧烷為固相微萃取的吸附涂層，通過優(yōu)化萃取時間、萃取溫度、攪拌速度、離子強度等萃取因素，建立了頂空固相微萃取與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定食品中揮發(fā)性有機硒(DMSe和DMDSe)的新方法。該方法對DMSe和DMDSe的檢出限分別為0.0570 μg/kg和0.0132 μg/kg，相對標準偏差(RSDs，n=7)為8.5%和7.1%。

(2)將本方法應用于飲用水、果汁、大蒜和洋蔥等食品中的DMSe和DMDSe的分析并進行加標回收，其中洋蔥中檢出DMSe為2.08 μg/kg，大蒜中檢出了DMSe和DMDSe分別為4.87 μg/kg和0.25 μg/kg，加標回收率在88.6%～102.5%，相對標準偏差(RSDs，n=3)7.1%～9.4%，適用于食品中揮發(fā)性有機硒的測定。