李 俊,祝 愿,周雪麗,蔡 滔

(貴州省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(貴陽(yáng)),貴陽(yáng) 550004)

茶起源于我國(guó)云貴高原,為多年生常綠葉用作物[1]。由于茶含有很多對(duì)人體有益的活性物質(zhì),使得茶及茶制品暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外,有著不可取代的地位[2]。但是,在種茶和產(chǎn)茶過(guò)程中,可能發(fā)生潛在的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染的風(fēng)險(xiǎn),主要由種茶時(shí)農(nóng)藥的使用及產(chǎn)茶時(shí)化學(xué)燃料、外包裝的使用或儲(chǔ)存條件不善等引入[3-4]。VOCs具有致畸、致癌和致突變作用,人在飲茶時(shí),VOCs可通過(guò)呼吸道、消化道和皮膚進(jìn)入人體,從而影響人的身體健康[5-6]。因此,有必要對(duì)茶葉中的VOCs含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

已報(bào)道的關(guān)于食品接觸材料、食品包裝材料、印刷品、水等物質(zhì)中的VOCs的測(cè)定方法主要有吹掃捕集-氣相色譜-質(zhì)譜法[7-10]、頂空-氣相色譜-質(zhì)譜法[11-16]、固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法(SPME-GCMS)等[17-19],而關(guān)于茶葉中VOCs的測(cè)定方法未見(jiàn)報(bào)道。

由于前處理方法中的SPME 具有快速、簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)點(diǎn),而本工作測(cè)定的VOCs的沸點(diǎn)較低,故選擇SPME-GC-MS 建立了茶葉中29 種VOCs含量的測(cè)定方法,并對(duì)貴州省3個(gè)茶葉產(chǎn)地隨機(jī)選取的100份茶葉樣品中VOCs的含量水平及危害水平進(jìn)行了分析,以期為正確引導(dǎo)茶及茶制品的消費(fèi)和科學(xué)監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Trace GC Ultra-DSQ MS型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;PC-420D 型手動(dòng)固相微萃取儀;纖維頭二乙烯基苯/CAR/聚二甲基硅氧烷(DVB/CAR/PDMS,50/30μm);20 mL 帶蓋頂空瓶;AL-104型電子天平。

VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:1 000 mg·L－1。

VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:10 mg·L－1,由VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用甲醇逐級(jí)稀釋制得。

內(nèi)標(biāo)溶液:稱(chēng)取適量乙酸苯乙酯標(biāo)準(zhǔn)品,以甲醇為溶劑配制成2.00 mg·L－1的內(nèi)標(biāo)溶液。

基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:取陰性茶葉樣品200 mg于頂空樣品瓶中,加入10 mg·L－1VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1,2,5,8,10μL 和內(nèi)標(biāo)溶液1μL,配制成0.05,0.10,0.25,0.40,0.50 mg·kg－1的基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。

乙酸苯乙酯標(biāo)準(zhǔn)品的純度大于99.0%;甲醇為色譜純。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 頂空固相微萃取條件

平衡溫度60 ℃;平衡時(shí)間30 min;解吸溫度250 ℃;解吸時(shí)間3 min。

1.2.2 色譜條件

HP-FFAP色譜柱(50 m×0.2 mm,0.30μm);進(jìn)樣口溫度250 ℃;不分流進(jìn)樣;流量1 mL·min－1。柱程序升溫:初始溫度為40 ℃,保持2 min;以2 ℃·min－1速率升溫至150 ℃;再以20 ℃·min－1速率升溫至220 ℃,保持4 min。

1.2.3 質(zhì)譜條件

電子轟擊離子(EI)源;離子源溫度250℃;電子能量70 e V;氣相色譜-質(zhì)譜傳輸線(xiàn)溫度280℃;選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式。其他質(zhì)譜信息見(jiàn)表1,其中“?”為定量離子。

表1 29種VOCs及內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters of 29 VOCs and internal standard

1.3 試驗(yàn)方法

將茶葉樣品粉碎后過(guò)孔徑為0.25 mm 的篩網(wǎng),取200 mg 樣品至頂空樣品瓶中,加入內(nèi)標(biāo)溶液1μL,用頂空瓶蓋將其密封,按照儀器工作條件測(cè)定其中的VOCs含量。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)分析方法

食品安全指數(shù)法[20-24]可用來(lái)描述食品中的污染物對(duì)消費(fèi)者健康的危害水平,采用食品安全指數(shù)(IFS)評(píng)價(jià)茶葉樣品中VOCs含量的危害水平,計(jì)算公式(1)如下:

式中:R為茶葉中目標(biāo)化合物的殘留水平,μg·kg－1;F為預(yù)估茶葉人均日消費(fèi)量,按11.4 g 計(jì)算[25];SI為目標(biāo)化合物的日允許攝入量(ADI),按29種VOCs的每日耐受攝入量(TDI)[26]中的最小值乙烯苯和三氯甲苯TDI(7.7μg·kg－1)計(jì)算;bw為人均體重,按60 kg計(jì)算。

當(dāng)IFS遠(yuǎn)小于1時(shí),表示目標(biāo)化合物不會(huì)對(duì)人體健康造成危害,其危害水平是可以接受的;當(dāng)IFS不大于1時(shí),表示目標(biāo)化合物對(duì)人體健康造成的危害不明顯,其危害水平也是可以接受的;當(dāng)IFS大于1時(shí),表示目標(biāo)化合物對(duì)人體健康造成的危害超出了可接受的限度,危害效應(yīng)是明顯的,應(yīng)按照風(fēng)險(xiǎn)管理程序進(jìn)行下一步處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相微萃取條件的選擇

2.1.1 纖維頭

纖維頭是利用相似相溶原理吸附目標(biāo)化合物的,因此,纖維頭的選擇非常關(guān)鍵。試驗(yàn)考察了DVB/CAR/PDMS、DVB/PDMS、PDMS 和聚丙烯酸樹(shù)脂(PA)等4種纖維頭對(duì)加標(biāo)陰性茶葉樣品中29種VOCs的萃取效果,結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 纖維頭對(duì)VOCs萃取效果的影響Fig.1 Effect of fiber tip on extraction of VOCs

由圖1可知:和其他纖維頭相比,纖維頭DVD/CAR/PDMS對(duì)VOCs有較大的吸附量,因此,試驗(yàn)選擇纖維頭DVD/CAR/PDMS 吸附樣品中的VOCs。

2.1.2 平衡溫度

在頂空樣品瓶中加入200 mg 樣品,再加入10 mg·L－1VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液2μL,考察了平衡溫度分別為50,60,70,80,90 ℃時(shí)對(duì)29 種VOCs萃取效果的影響。結(jié)果顯示:當(dāng)平衡溫度從50 ℃升至60 ℃時(shí),各目標(biāo)化合物的峰面積呈現(xiàn)整體增大的趨勢(shì);當(dāng)平衡溫度為60～70 ℃時(shí),各目標(biāo)化合物的峰面積變化不大,基本達(dá)到氣固平衡狀態(tài);當(dāng)平衡溫度高于70℃時(shí),部分目標(biāo)化合物的峰面積略有減小。綜合考慮,試驗(yàn)選擇的平衡溫度為60 ℃。

2.1.3 平衡時(shí)間

在頂空進(jìn)樣瓶中加入200 mg 樣品,再加入10 mg·L－1VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液2μL,考察了平衡時(shí)間分別為10,20,30,40,50 min時(shí)對(duì)29種VOCs萃取效果的影響。結(jié)果顯示:隨著平衡時(shí)間的延長(zhǎng),各目標(biāo)化合物的峰面積呈現(xiàn)總體增大的趨勢(shì);當(dāng)平衡時(shí)間不小于30 min時(shí),各物質(zhì)的峰面積基本穩(wěn)定。因此,試驗(yàn)選擇的平衡時(shí)間為30 min。

2.2 內(nèi)標(biāo)物的選擇

內(nèi)標(biāo)物應(yīng)和目標(biāo)化合物具有相似的物理、化學(xué)性質(zhì),同時(shí)不能與目標(biāo)化合物發(fā)生反應(yīng),且不能和目標(biāo)化合物在同一時(shí)間出峰。綜合考慮,試驗(yàn)選擇的內(nèi)標(biāo)物為乙酸苯乙酯。

2.3 質(zhì)譜條件的選擇

在定性分析時(shí),應(yīng)結(jié)合特征離子、特征離子豐度比和保留時(shí)間選擇定性離子,每種化合物選擇2～3個(gè)豐度相對(duì)較高、質(zhì)量數(shù)和穩(wěn)定性均高、重現(xiàn)性好且與柱流失碎片離子種類(lèi)不相同的特征離子,這些特征離子的相對(duì)豐度比還應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)品的離子相對(duì)豐度比相一致[27](相對(duì)豐度比大于50%,允許偏差為±20%;相對(duì)豐度比為20%～50%,允許偏差為±25%;相對(duì)豐度比為10%～20%內(nèi),允許偏差為±30%;相對(duì)豐度比不小于10%,允許偏差為50%),當(dāng)以上條件均滿(mǎn)足時(shí),則可判斷樣品中存在這種化合物。

在定量分析時(shí),通常選擇豐度比最大的特征離子作為定量離子,用其對(duì)應(yīng)的峰面積進(jìn)行定量計(jì)算。試驗(yàn)最終選擇用于定性和定量的離子見(jiàn)表1。

2.4 色譜行為

在頂空進(jìn)樣瓶中加入200 mg 樣品,再加入1.0 mg·L－1VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1μL,按照優(yōu)化的試驗(yàn)條件進(jìn)行測(cè)定,所得的選擇離子色譜圖(SIC)見(jiàn)圖2。

圖2 加標(biāo)茶葉樣品中29種VOCs和內(nèi)標(biāo)物的SIC圖Fig.2 SIC chromatogram of the 29 VOCs and internal standard in the spiked tea sample

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)和檢出限

按照儀器工作條件測(cè)定基質(zhì)匹配混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以各目標(biāo)化合物與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值為橫坐標(biāo),其對(duì)應(yīng)的定量離子峰面積比值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。結(jié)果顯示,29種VOCs標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍均為0.05～0.50 mg·kg－1,線(xiàn)性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

分別以3 倍、10 倍信噪比(S/N)計(jì)算檢出限(3S/N)和測(cè)定下限(10S/N),所得結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知:29種VOCs的檢出限為0.001 6～0.031 6 mg·kg－1,測(cè)定下限為0.005 2～0.105 3 mg·kg－1

表2 線(xiàn)性參數(shù)、檢出限和測(cè)定下限Tab.2 Linearity parameters,detection limits and lower limits of determination

2.6 精密度和回收試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方法對(duì)綠茶和紅茶樣品進(jìn)行2個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),每個(gè)濃度水平平行測(cè)定6次,計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知,29種VOCs的回收率為74.4%～86.6%;測(cè)定值的RSD 為2.4%～8.9%。

表3 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

2.7 茶葉中VOCs危害水平分析

2.7.1 樣品分析結(jié)果

在貴州省某3個(gè)縣隨機(jī)采集100份茶葉樣品,按照試驗(yàn)方法分析。結(jié)果顯示,樣品中均有不同程度的VOCs 檢出,各樣品中VOCs 總檢出量為0.035～0.113 mg·kg－1,平均值、中位值、最小值和最大值分別為0.079,0.076,0.035,0.113 mg·kg－1。

2.7.2 危害水平分析結(jié)果

首先根據(jù)上述平均值、中位值、最小值和最大值計(jì)算日攝入量(測(cè)定值和F的乘積)和日暴露量(日攝入量和人均體重之比),然后將平均值、中位值、最小值和最大值分別代入公式(1)計(jì)算IFS值,所得結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知:茶葉中VOCs的最大日暴露量為0.021 μg·kg－1,遠(yuǎn)小于試驗(yàn)選擇的TDI 值(7.7μg·kg－1),說(shuō)明茶葉中的VOCs對(duì)人體潛在的危害程度很低;計(jì)算所得的VOCs的IFS最大值為2.79×10－3,遠(yuǎn)低于1,說(shuō)明茶葉中的VOCs對(duì)人體潛在危害水平是可以接受的。

表4 危害水平分析結(jié)果Tab.4 Analytical results of hazard level

本工作采用SPME-GC-MS 測(cè)定茶葉中29 種VOCs的含量,該方法具有較好的精密度和準(zhǔn)確度,可用于茶葉中VOCs的定量分析。隨機(jī)100 個(gè)樣品的分析結(jié)果表明,茶葉中的VOCs對(duì)人體潛在的危害水平是可以接受的。