全氟和多氟烷基化合物(Per-and polyfluoroalkyl substances,PFAS)是一類具有氟化碳鏈的持久性有機(jī)污染物(Persistentorganic polutants,POPs)[1],其結(jié)構(gòu)上的氫原子全部或大部分被氟原子取代,具有卓越的疏水性、穩(wěn)定性和化學(xué)惰性,被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、防火材料、消防泡沫、食品包裝、紡織品和紙制品等產(chǎn)品中[2]。然而,PFAS具有環(huán)境持久性和生物蓄積性,大量 PFAS通過工業(yè)生產(chǎn)排放、消費(fèi)品使用及廢棄物處理進(jìn)人到生態(tài)循環(huán)中[3-5],造成環(huán)境污染。大量研究表明,PFAS 的長期暴露會(huì)對(duì)人體生殖、內(nèi)分泌、免疫和神經(jīng)系統(tǒng)造成不良影響并增加患癌風(fēng)險(xiǎn)[6-8]。因此,PFAS 在全球范圍內(nèi)被禁止或限制使用。全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)和全氟已烷磺酸(PFHxS)分別于2009年、2019年和2022年被列人《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》(《POPs公約》)附錄A中;我國生態(tài)環(huán)境部頒布的《重點(diǎn)管控新污染物清單(2023版)》也將PFOS、PFOA和PFHxS列為重點(diǎn)管控的新型污染物。雖然傳統(tǒng)PFAS 的生產(chǎn)和使用量大幅下降,但一些新興PFAS(如氟調(diào)磺酸類、磺酰胺類、含氯PFAS 和含磷 PFAS等)作為替代品被不斷開發(fā)和應(yīng)用,在環(huán)境介質(zhì)及生物體中被頻繁檢出,對(duì)人體健康構(gòu)成潛在危害[9]。
現(xiàn)有分析方法的覆蓋面不足,難以全面評(píng)估PFAS殘留污染情況。目前,PFAS的檢測(cè)方法主要有電化學(xué)檢測(cè)法(ECD)[10]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)[11]和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)[12]等。然而,ECD法難以區(qū)分結(jié)構(gòu)類似的化合物;GC-MS法僅適用于揮發(fā)性強(qiáng)的PFAS,對(duì)于離子型PFAS須進(jìn)行衍生化;LC-MS法可測(cè)定大多數(shù)PFAS,成為檢測(cè)PFAS的首選方法,但基質(zhì)效應(yīng)限制了其應(yīng)用。因此,選用高效的提取凈化方法是復(fù)雜樣品前處理優(yōu)化的關(guān)鍵。常用的提取凈化技術(shù)包括液液萃取法[13」、離子對(duì)萃取法[14]、固相萃取法(SPE)[15]和QuEChERS 法[16]等。液液萃取法和離子對(duì)萃取法處理過程繁瑣,適用范圍有限[14];SPE法凈化效果好,但成本較高,檢測(cè)范圍受SPE填料選擇性的限制[17];QuEChERS法成本低、操作簡(jiǎn)便,但在處理復(fù)雜樣品基質(zhì)時(shí),需采用多種優(yōu)化措施提升凈化效果。
近年來,在全球水體環(huán)境中廣泛檢測(cè)到 PFAS 污染[18-19],其中,水生藻類分布廣泛、生長迅速、富集污染物能力強(qiáng),受到廣泛關(guān)注。目前,已在多種可食用藻類中檢出多氯聯(lián)苯、多溴二苯醚和有機(jī)氯農(nóng)藥等POPs殘留[20]。昆布(LAMINARIAE THALLUS ECKLONIAE THALLUS)是典型的藥食同源藻類,來源于海帶科植物海帶(Laminaria japonica Aresch.)或翅藻科植物昆布(Ecklonia kurome Okam.)的干燥葉狀體,具有消痰、軟堅(jiān)散結(jié)和利水消腫的功效,臨床常用于治療癭瘤、瘰疬、睪丸腫痛及痰飲水腫等疾病。我國主要產(chǎn)區(qū)包括遼寧、山東、浙江、福建和廣東等沿海省份。盡管藥食同源產(chǎn)品是人類攝入PFAS的重要來源之一,但目前針對(duì)藥食同源產(chǎn)品中PFAS檢測(cè)的研究仍很少,相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不健全。
本研究采用改進(jìn)的QuEChERS法對(duì)昆布樣品進(jìn)行提取凈化,結(jié)合超高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)聯(lián)用技術(shù),建立了一種能同時(shí)測(cè)定昆布中71種傳統(tǒng)和新興PFAS的分析方法。本方法不僅滿足了藥食同源產(chǎn)品中多種PFAS痕量殘留的快速定量分析要求,為相關(guān)安全監(jiān)管工作提供了可靠的技術(shù)支持,同時(shí)也為中藥材中PFAS分析標(biāo)準(zhǔn)的建立和外源性有害新污染物的監(jiān)測(cè)提供了方法學(xué)基礎(chǔ)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1. 1 儀器與試劑
ExionLCTM AC-Triple Quad 6500+ Low Mass高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國 SCIEX公司);MultiDrive Control BTPackage多功能破碎儀(德國IKA公司);萬分之一分析天平(德國Sartorius 公司);XP6百萬分之一分析天平儀(美國Mettler-Toledo公司);2010 Geno/Grinder高通量組織研磨儀(美國SPEX Sample Prep公司);ST16R臺(tái)式低溫高速離心機(jī)(美國 ThermoFisher公司);AutoEVA-60全自動(dòng)平行濃縮儀(廈門RAYKOL公司);Milli-Q超純水儀(美國Millipore公司)。
乙腈和甲醇(色譜純,美國Honeywell公司);異丙醇(色譜級(jí),德國 Supelco 公司);甲酸銨(色譜純,上海阿拉丁生化科技有限公司);乙酸銨(色譜純, ?99.0% ,美國Sigma-Aldrich公司);甲酸(色譜純,美國ACS公司);乙酸(色譜純, ?99.0% ,上海麥克林生化科技股份有限公司);NaCI(優(yōu)級(jí)純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);無水 Na2SO4 (農(nóng)殘級(jí),上海阿拉丁生化科技有限公司);無水 MgSO4(98.5%~101.5% ,美國Agilent公司);乙二胺-丙基硅烷(PSA)和十八烷基鍵合硅膠( (C18) 吸附劑( 40~60μm ,杭州微米派科技有限公司);石墨化碳黑(GCB)吸附劑(120~400目(粒徑為 0.125~0.038mm ),德國CNW公司)。
30 種混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(商品名:Native PFAS Precision and Recovery Standard Solution,包括 T-1~11、14~20、31~33、35~37、43~44、47~48和54~55, 1μg/mL )、3種混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(商品名:NativeFTASolution/Mixture,包括T-25~27, 2μg/mL )和31種單一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(包括T-21、28~30、T-34、38~42、45~46、49~51和56~71, 50μg/mL )購自加拿大Wellington實(shí)驗(yàn)室;T-12和T-13號(hào)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)( 100μg/mL )購自天津阿爾塔有限公司;T-22~24和T-52號(hào)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)( 100μg/mL 購自美國Accustandard公司;T-53號(hào)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(純度為 95.848% )購自廣州佳途科技股份有限公司,以甲醇配制成 50μg/mL 的OBS標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。
24種同位素標(biāo)記的混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(商品名:Mass-Labelled PFAS Extraction Standard Solution,包括IS-1~13和 20~30, 0.25~5μg/mL )、3種同位素標(biāo)記的混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(商品名:Mass-LabelledFTASolution/Mixture,包括IS-14~16, 2μg/mL )和6種單一同位素標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(包括IS-17~19、31~33, 50μg/mL )購自加拿大Welington實(shí)驗(yàn)室。所檢測(cè)的71種目標(biāo)PFAS以及33種內(nèi)標(biāo)物質(zhì)(Internal standard,IS)的具體信息見電子版文后支持信息表S1。
14批昆布樣品購自全國不同藥店,產(chǎn)地包括山東、福建、浙江、廣東、遼寧和廣西。經(jīng)江蘇省藥品監(jiān)督檢驗(yàn)研究院胡浩彬主任藥師鑒定,9批為翅藻科植物昆布,5批為海帶科植物海帶。
1. 2 色譜-質(zhì)譜條件
色譜柱:Horizon C18(150mm×2.1mm , 1.6μm );延遲柱:Agilent PFC Delay Col (30mm×4.6mm ;柱溫: 40°C ;流速: 0.4mL/min ;流動(dòng)相為 2.5mmol/L 乙酸銨溶液(含 2.5mmol/L 乙酸)(A)和乙腈(B)。
梯度洗脫: 0~2.0min , 10% B; 2.0~2.5min , 10%~30% B; 2.5~8.5min B; 8.5~11.5min ,95% B; 11.5~11.6min , 95%~10% B; 11.6~15.0min , 10% B。進(jìn)樣體積為 5μL 。
質(zhì)譜條件:電噴霧離子源(ESI)正/負(fù)離子模式;檢測(cè)模式:多反應(yīng)監(jiān)測(cè)掃描模式(Scheduled MRM,sMRM);氣簾壓力: 35psi(1psi≈6.89kPa) ;離子化電壓: ±4.0kV ;離子源溫度: 400°C ;噴霧氣壓力: ;輔助加熱氣壓力: 60psi 。其它參數(shù)詳見電子版文后支持信息表 ΩS1 。
1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
1.3.1混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液配制
按以下分組,準(zhǔn)確移取適量各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),置于 5mL 量瓶中,用甲醇稀釋至刻度,搖勻,配制成混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。第1組:移取30種混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 500μL ,PFDoS、10:2FTS、 N -AP-FHxSA、 N. -TAmP-FHxSA、 N. -CMAmP-6:2FOSA、 N. -EtFOSE、PF4OPeA、PF5OHxA、3,6-OPFHpA、 6:6PFPi 、6:8 PFPi、8:8PFPi 、diSAmPAP、 5:3FTB 和5:1:2FTB標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 10μL ,PFHxDA和PFEESA標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 5μL 。第2組: N. -MeFOSA、 N. -EtFOSA、 N. -MeFOSE、PFHxPA、PFOPA、PFDPA、Cl-PFHxPA、Cl-PFOPA、6:2diPAP、6:2/8:2diPAP和8:2diPAP標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和OBS標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液各 30μL ,PFODA、5:3FTCA和7:3FTCA標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 15μL 第3組:3種混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 1250μL ,3:3FTCA、FHUEA、FOUEA、FDUEA、8:2PAP和SAmPAP標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 50μL ?;旌蠘?biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中,第1組、第2組和第3組物質(zhì)的濃度分別為100、300和 500ng/mL ,于 4°C 下密封保存。
1.3.2混合內(nèi)標(biāo)工作溶液配制
準(zhǔn)確移取24種同位素標(biāo)記的混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 200μL,3 種同位素標(biāo)記的混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各 600μL ,M2FOUEA、M2FDUEA、M2-6:2diPAP和M2-8:2diPAP各 8μL ,M2FHUEA、M2-6:2PAP和M2-8:2PAP各 24μL ,用甲醇稀釋至 5.00mL ,作為混合內(nèi)標(biāo)工作溶液,于 4°C 下密封保存。
1.3.3標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的制備
準(zhǔn)確移取適量混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,用甲醇逐級(jí)稀釋,配制成濃度(以全氟丁酸(PFBA)計(jì))為0.01、0.02、0.04、0.1、0.2、0.4、1、2、4、10、20和 30ng/mL 的系列濃度混合溶液。準(zhǔn)確移取上述系列濃度混合溶液各 250μL ,分別置于進(jìn)樣小瓶中,再分別加入 20.0μL 混合內(nèi)標(biāo)工作溶液和 230μL 甲醇,配制成濃度(以PFBA計(jì))為0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10和 15ng/mL 的系列標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液。
1.3.4 回收率加標(biāo)溶液的制備
準(zhǔn)確移取適量混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,用甲醇稀釋,配制成1.0、5.0和 20ng/mL (以PFBA計(jì))的低、中、高3個(gè)濃度水平的加標(biāo)溶液。
1.4樣品前處理方法
將昆布樣品粉碎后過3號(hào)篩(孔徑為 355μm±13μm 。稱取 2.0g 昆布粉末樣品,置于 15mL 聚丙烯離心管A中,加入2粒小鋼珠、 20.0μL 混合內(nèi)標(biāo)工作溶液和 8.0mL0.2% 甲酸-乙腈溶液,渦漩 1min 加入 1.0g 鹽析劑 (0.75gNaCl+0.25g 無水 Na2SO4 ),超聲提取 10min ,600次 /min 劇烈振蕩 10min , 0°C (20離心 10min(5000r/min) ;取上清液至 15mL 聚丙烯離心管B中,向離心管A中加入 4.0mL0.2% 甲酸-乙腈溶液,重復(fù)提取1次,合并上清液,于 35°C 氮吹濃縮至約 2mL 后,加入 200mgGCB 和 100mgC18 吸附劑,600次 /min 劇烈振蕩 10min , 0qC 離心 10min(5000r/min) ;取上清液轉(zhuǎn)移至 10mL 聚丙烯離心管C中,向離心管B中加入 2.0mL0.2% 甲酸-乙腈溶液,振蕩、離心;合并上清液,于 35qC 氮吹至近干,加入甲醇至約 0.5mL ,渦旋混勻,以 5000r/min 離心 10min ,取上清液作為樣品供試液。
2 結(jié)果與討論
2.1 色譜條件的優(yōu)化
通過同時(shí)優(yōu)化色譜柱種類和流動(dòng)相,對(duì)71種目標(biāo)PFAS和33種IS的分離效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由于目標(biāo)物質(zhì)較多,為兼顧短鏈和長鏈PFAS的保留和分離,考察了 ?10cm 的 C18 色譜柱對(duì)目標(biāo)物的分離效果,包括 ACE Excel C18(150mm×2.1mm 2μm )、Agilent Poroshell 120EC-C18(150mm×2.1mm,2.7μm)
Waters ACQUITY BEH C18(150mm×2.1mm , 1.7μm )、Waters AtlantisTM Premier BEH C18 AX( 150mm× 2.1mm , 2.5μm )、Waters CORTECS C18 ( 150mm×2.1mm , 2.7μm )和Horizon C18(150mm× 2.1mm , 1.6μm )。結(jié)果表明,PFPAs、Cl-PFPAs、monoPFAPs和diPFAPs在ACEExcel C18 上呈現(xiàn)出峰彌散現(xiàn)象;PFBAs 在 Agilent Poroshell 120EC-C18 上保留時(shí)間過短,峰形較寬;Waters ACQUITY BEH C18 的缺點(diǎn)是柱壓過高;Waters AtlantisTM Premier BEH C18 AX 對(duì)長鏈PFAS 的保留過強(qiáng),分析時(shí)間過長;Horizon C18 和Waters CORTECS C18 均能達(dá)到理想的分離效果。綜合考慮,最終選擇具有更高分離度的Horizon C18 色譜柱。
在流動(dòng)相優(yōu)化方面,系統(tǒng)考察了 1% 甲酸、 0.1% 乙酸、 5mmol/L 甲酸銨、 5mmol/L 乙酸銨和2.5mmol/L 乙酸銨溶液(含 2.5mmol/L 乙酸)等水相體系。結(jié)果表明,水相為 0.1% 甲酸或 0.1% 乙酸時(shí),n:2 FTCAs、FTUCAs、PFASAs、 N. -PFASAAs和PFPAs的響應(yīng)較高,但PFSAs、FTSs、PFPiAs、mono-PFAPs和diPFAPs等的峰形較差;加入緩沖鹽可降低溶劑效應(yīng),明顯改善拖尾問題,在乙酸銨體系中,N. -PFASEs的響應(yīng)略大于甲酸銨體系;在乙酸銨中添加少量乙酸,可提高n:3FTCAs、n:2FTCAs、FTU-CAs、PFASAs、N-PFASAs、N-PFASAAs、 -PFASEs和PFPAs的響應(yīng)。選擇壓力較小的乙腈作為有機(jī)相,為保障短鏈PFAS(如PFBA)的保留,初始水相/有機(jī)相的比例選擇體積比為90:10。部分新興PFAS(含氯PFAS和含磷 PFAS等)的色譜圖見圖1,71個(gè)目標(biāo)物質(zhì)的分離圖譜見電子版文后支持信息圖 S1。
2.2 質(zhì)譜條件的優(yōu)化
2.2.1PFAS離子對(duì)的選擇和優(yōu)化
通過一級(jí)質(zhì)譜掃描確定目標(biāo)PFAS及IS的母離子。在負(fù)離子模式下,對(duì)于 N. -PFASE,檢測(cè)到的是其與流動(dòng)相中的乙酸根離子[ CH3COO 加合后形成的 [M+CH3C00]- ,HFPO-DA和3,6-OPFHpA為源內(nèi)裂解碎片[M-COO]和 M-CF2COO]- ,其它PFAS均為[M-H];在正離子模式下, N. -AP-FHxSA、 N. -TAmP-FHxSA、 N. CMAmP-6:2FOSA及FTBs等產(chǎn)生 [M+H]+ 。在子離子優(yōu)化過程中,受離子化方式和靈敏度限制,PFBA、PFPeA、PF4OPeA、 PF5OHxA 、PFPAs、Cl-PFPAs、SAmPAP和diSAmPAP等均僅采集一個(gè)子離子;對(duì)于 N. -PFASEs,其監(jiān)測(cè)子離子為流動(dòng)相緩沖鹽的酸根離子 [CH3COO]-(m/z59) 。
2.2.2 離子源參數(shù)的選擇和優(yōu)化
設(shè)置離子源溫度為250、300、350、400、450和 500°C ,離子化電壓為 ±2.5 、 ±3.0 、 ±3.5 ±4.0 、 ±4.5 和 ±5.0kV ,噴霧氣和輔助加熱氣壓力分別為50、55和 60psi ,考察各PFAS的響應(yīng)值。結(jié)果表明, N. -PFASEs在高溫條件下無響應(yīng),而其它物質(zhì)的響應(yīng)與離子源溫度呈正相關(guān)。為兼顧所有PFAS的靈敏度,最終選擇的離子源溫度為 400°C 。噴霧電壓升高,顯著提高了大部分PFAS的響應(yīng),但噴霧氣和輔助加熱氣壓力對(duì)響應(yīng)的影響較小。最終設(shè)定噴霧電壓為 ±4.0kV ,噴霧氣和輔助加熱氣壓力分別選擇55和 60psi 。
2.3 前處理?xiàng)l件的優(yōu)化
2.3.1 提取劑的種類及用量
考察了提取溶劑對(duì)回收率的影響,結(jié)果表明,隨著提取溶劑中含水量的增加,雜質(zhì)的提取率上升,表現(xiàn)為測(cè)定PFSAs和 n:2 FTCAs等時(shí)基線噪音大幅升高,因此不向提取溶劑中加水。考察了5個(gè)不同濃度(0、 0.05% 、 0.2% 、 0.4% 和 0.8% )的甲酸-乙晴溶液對(duì)昆布中PFAS的提取效果。結(jié)果表明,含 0.2% 甲酸的乙腈提取PFAS的平均回收率均最高。
2.3.2 鹽析劑的種類及加入順序
考察了 ΔNaCl 、無水 Na2SO4 和無水 MgSO4 及其不同組合作為鹽析劑時(shí),PFAS的加標(biāo)回收情況。結(jié)果表明,加入鹽析劑有利于凈化昆布基質(zhì),但是不同鹽析劑對(duì)不同類型PFAS的回收率的影響不同:加入無水 MgSO4 會(huì)降低FTSs的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng),但PFPAs、CI-PFPAs和diPFAPs等的絕對(duì)回收率小于 20% :加入質(zhì)量比為3:1的 獲得的提取效果最優(yōu)。此外,研究發(fā)現(xiàn),PFODA、n:3FTCAs、PFASAs、N. -PFASAs、 N -PFASEs、monoPFAPs和FTBs在提取離心后放置,回收率會(huì)下降,推測(cè)其被昆布?xì)堅(jiān)?。進(jìn)一步考察了鹽析劑與提取劑的加入順序,最終選擇二者同時(shí)加人,同步完成目標(biāo)物的溶解和脫附。
2.3.3 吸附劑的種類及用量的選擇
昆布中色素等干擾物含量較高,提取液無法直接濃縮進(jìn)樣,需進(jìn)一步凈化??疾炝薖SA、 C18 和GCB及不同吸附劑用量組合對(duì)PFAS回收率的影響。結(jié)果表明,加人PSA會(huì)顯著降低 N. -PFASAAs、FTUCAs和n:2FTCAs的回收率;采用 ≥200mg 的GCB可有效去除昆布中的色素,但GCB用量 ?400mg 時(shí),由于試劑體積過大,不利于溶劑中的PFAS的回收??疾炝死ゲ既恿繛?2.0g 時(shí), GCB/C18 的質(zhì)量比(4/1、2/1、1/1和1/2)對(duì)回收率的影響。結(jié)果表明, GCB/C18 的質(zhì)量比為2/1時(shí),回收率最佳。
2.3.4 氮?dú)獯蹈蓪?duì)結(jié)果的影響
濃縮方式可能影響半揮發(fā)性PFAS的回收率。在不同氮吹條件下,考察了溶液中的PFAS的損失情況。結(jié)果表明,氮?dú)馔耆蹈蓵?huì)造成 n:2FTCAs 、PFPAs和Cl-PFPAs尤其是PFASAs等中性PFAS的損失。因此,在樣品制備過程中,應(yīng)避免溫度過高或完全吹干。
2.4 背景污染控制
PFAS檢測(cè)需要嚴(yán)格預(yù)防和控制在樣品制備過程中引入污染物。需要制備流程空白樣品,以監(jiān)測(cè)前處理過程引入的污染物:避免使用聚四氟乙烯(PTFE)材質(zhì)的耗材;在LC系統(tǒng)的溶劑混合器和進(jìn)樣器模塊之間安裝延遲柱,分離流動(dòng)相中的PFAS干擾;測(cè)定前,采用 10% 甲醇溶液(含 0.1% 甲酸)和異丙醇依次沖洗液相色譜-質(zhì)譜系統(tǒng),清除儀器殘留的PFAS;選用 80% 甲醇和初始比例流動(dòng)相,依次清洗進(jìn)樣針內(nèi)外和針座。
2.5 方法學(xué)驗(yàn)證
2.5.1 專屬性、線性范圍、檢出限和定量限
利用本方法檢測(cè)昆布標(biāo)準(zhǔn)溶液,結(jié)果表明,71種PFAS和33種IS的分離度良好。樣品加標(biāo)溶液中PFAS的保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)溶液中相應(yīng)PFAS的保留時(shí)間差值均在 ±0.1min 以內(nèi),表明本方法的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性良好。在內(nèi)標(biāo)物的出峰位置,流程空白溶液和昆布供試液均未檢測(cè)到干擾峰,并且流程空白溶液中未檢出目標(biāo)PFAS殘留,充分證明了本方法具有良好的專屬性。
由于實(shí)際昆布樣品中均存在不同程度的PFAS殘留,故未采用昆布基質(zhì)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)曲線。取系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,按1.2節(jié)的儀器條件測(cè)定,以各物質(zhì)和內(nèi)標(biāo)的濃度比值為橫坐標(biāo) (x) 、各物質(zhì)和內(nèi)標(biāo)的峰面積比值為縱坐標(biāo) (y) 進(jìn)行線性回歸,權(quán)重系數(shù)均選擇“ 1/x ”。結(jié)果表明,71種PFAS在各自濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù) (r) 均大于0.997,內(nèi)標(biāo)物、線性范圍和線性方程詳見電子版文后支持信息表S2。將標(biāo)準(zhǔn)混合溶液逐級(jí)稀釋,以3倍和10倍信噪比(S/N)的原則分別確定方法的檢出限(LOD)和定量限(LOQ),其中部分LOD和LOQ經(jīng)方法回收率折算。當(dāng)取樣量為 2.0g 時(shí),71種PFAS的LOD為 0.3~ 60ng/kg ,LOQ為 0.8~199ng/kg (見電子版文后支持信息表S3)。與美國環(huán)境保護(hù)署2024年12月公布的1633方法A相比[21],本方法包含其中的40種PFAS,靈敏度提高了1~2個(gè)數(shù)量級(jí),說明本方法滿足昆布中PFAS的痕量分析要求。
2.5.2 基質(zhì)效應(yīng)
昆布樣品基質(zhì)復(fù)雜,存在一定的基質(zhì)效應(yīng)(ME)。稱取6個(gè)不同批次的昆布樣品,每批5份,在不加入內(nèi)標(biāo)溶液的情況下,按1.4節(jié)的方法前處理,制備基質(zhì)溶液。將同種基質(zhì)溶液混勻,制得6種昆布基質(zhì)溶液。準(zhǔn)確移取 500μL 昆布基質(zhì)溶液(每種基質(zhì) n=4 )至 2mL 離心管中,氮?dú)獯抵两?;分別加入甲醇和低、中、高濃度水平的加標(biāo)溶液各 100μL ,再分別加入 400μL 甲醇,渦旋混勻,作為昆布基質(zhì)本底測(cè)定溶液和基質(zhì)效應(yīng)考察溶液;同時(shí),配制相應(yīng)濃度不加基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為對(duì)照溶液。將基質(zhì)效應(yīng)考察溶液和對(duì)照溶液按1.2節(jié)的方法測(cè)定。以昆布基質(zhì)效應(yīng)考察溶液與基質(zhì)本底測(cè)定溶液的峰面積之差,除以相應(yīng)濃度對(duì)照溶液中的峰面積,評(píng)估ME。ME在 80%~120% 范圍內(nèi),ME可忽略不計(jì); MElt;50% 或者M(jìn)Egt;150% ,為強(qiáng)基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。如圖2所示,測(cè)定 FTSs 、PFPAs、Cl-PFPAs、monoPFAPs和OBS時(shí)ME為 249.8%~370.9% ,呈現(xiàn)明顯的基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng); N. -PFASAs、 N. -PFASEs和FTBs存在嚴(yán)重的基質(zhì)抑制效應(yīng),ME為 29.8%~33.1% ;其它PFAS的ME范圍為 55.5%~128.6% 。因此,定量分析昆布樣品中的PFAS時(shí),需要采用內(nèi)標(biāo)法消除ME。
PFCAs,全氟羧酸類(Perfluoroalkylcarboxylicacids);PFSAs,全氟磺酸類(Perfluoroalkane sulfonates);n:3FTCAs,n:3氟調(diào)酸類(n:3Fluorotelomercarboxylicacids);n:2FTCAs,n:2氟調(diào)羧酸類(n:2Fluorotelomercarboxylicacids);FTUCAs,氟調(diào)不飽和羧酸類(Fluorotelomerunsaturated carboxylicacids);FTSs,氟調(diào)磺酸類(Fluorotelomer sulfonates);OBS,全氟壬烯氧基苯磺酸鈉(Sodium perfluorononyloxybenzene sulfonate);PFASAs,全氟磺酰胺類(Perfluoroalkane sulfonamides);N-PFASAs,N-全氟烷基磺酰胺類(N-Perfluoroalkanesulfonamides);N-PFASAAs,N-全氟烷基磺酰胺基乙酸類(N-Perfluoroalkanesulfonamidoaceticacids);N-PFASEs,N-全氟烷基磺酰胺基乙醇類(N-Perfluoroalkanesulfonamido ethanols);PFECAs,全/多氟醚酸類(Per-andpolyfluoroethercarboxylicacids);PFESAs,全/多氟醚磺酸類(Per-andpolyfluoroethersulfonicacids);PFEESA,全氟(2-乙氧基乙烷)磺酸鉀(Potassumperfluoro(2-ethoxyethane)sulfonate);PFPiAs,二取代全氟次麟酸類(Disubstituted perfluorophosphinic acids);FTBs,氟調(diào)二甲基氨基乙酸鹽類(Fluorotelomer dimethylammonio acetates)
2.5.3 回收率和精密度
為了驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性,進(jìn)行低、中、高3個(gè)濃度水平的PFAS加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。取11份昆布樣品,2份用于檢測(cè)基質(zhì)本底濃度水平,9份分別加入低、中、高3個(gè)水平的目標(biāo)PFAS溶液各 200μL (每個(gè)水平3份),按照1.4節(jié)的方法進(jìn)行前處理,配制加標(biāo)溶液;同時(shí)配制相應(yīng)濃度的空白對(duì)照溶液。通過內(nèi)標(biāo)法定量并計(jì)算加標(biāo)回收率,根據(jù)9份加標(biāo)回收率的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)評(píng)價(jià)精密度。結(jié)果表明,71種PFAS的加標(biāo)回收率為 76.2%~122.0% ,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為 5.5%~14.8% (電子版文后支持信息圖S2),說明本方法的準(zhǔn)確度與精密度均符合多殘留PFAS檢測(cè)的技術(shù)要求。
采用外標(biāo)法(加標(biāo)溶液與本底溶液中目標(biāo)PFAS峰面積之差/空白對(duì)照溶液中的相應(yīng)峰面積 ×100% )計(jì)算方法回收率,結(jié)果如電子版文后支持信息圖S3所示。 N. -PFASAs、 N -PFASEs、monoPFAPs、FTBs、PFODA和HFPO-DA的方法回收率 lt;50% ;FTSs和OBS的方法回收率在 209.0%~260.6% 范圍內(nèi);其它PFAS的方法回收率為 50.0%~108.7% 。對(duì)比ME和方法回收率,推測(cè)Cl-PFPAs、monoPFAPs、PFODA和HFPO-DA存在提取損失,而FTBs、FTSs和OBS的方法回收率較低/高,主要是由ME導(dǎo)致。當(dāng)方法回收率 lt;50% 時(shí),LOD和LOQ采用平均方法回收率予以修正。
2.6 實(shí)際樣品檢測(cè)
應(yīng)用本方法測(cè)定14批次昆布樣品的PFAS殘留。當(dāng)殘留量
3 結(jié)論
PFAS殘留檢測(cè)面臨諸多挑戰(zhàn),如PFAS種類繁多且更新迅速、殘留污染涉及環(huán)節(jié)廣泛以及基質(zhì)復(fù)雜等,使PFAS的痕量多殘留分析對(duì)靈敏度和凈化效果的要求極高。本方法針對(duì)藥食同源產(chǎn)品基質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)QuEChERS法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,可高效去除色素和脂質(zhì)等基質(zhì)干擾成分,并通過內(nèi)標(biāo)法校正基質(zhì)效應(yīng)對(duì)PFAS定量分析結(jié)果的干擾,保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性和專屬性。本方法的測(cè)定對(duì)象不僅涵蓋了傳統(tǒng)的PFCAs和PFSAs,還拓展到了FTSs和PFSAs、含氯PFAS和含磷PFAS等多種新興PFAS,共計(jì)71種。通過優(yōu)化UPLC-MS/MS色譜和質(zhì)譜參數(shù),對(duì)方法的專屬性和分析性能進(jìn)行了系統(tǒng)驗(yàn)證,獲得了滿意的靈敏度和回收率。本方法已成功應(yīng)用于實(shí)際昆布樣品中的PFAS測(cè)定,為中藥材中此類外源性有害污染物的監(jiān)測(cè)提供了可靠的手段,具有廣闊的應(yīng)用前景。
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Determination of 71 Kinds of Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Eckloniae Thallus by QuEChERS-Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry
TANG Dan-Rui 1,2 , SUN Jing*2, CAO Ling*3, JIANG Dan-Yi 2,4 , SHI Hai-Wei2,WU Lu-Lu2
1(School of Pharmacy, Nanjing University of Traditional Chinese Medicine,Nanjing 21oo23, China) 2(Jiangsu Institute of Drug Control, Nanjing 210019, China) 3(Center for Inspection of Jiangsu Medical Products Administration, Nanjing 210o19, China)
4(School of Traditional Chinese Pharmacy, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China)
Abstract A QuEChERS cleanup-ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLCMS/MS)method was established for simultaneous determination of traditional and emerging 71 kinds of per-and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in Chinese herbal medicine Eckloniae Thalus.The extraction solvent employed here was 0.2% formic acid-acetonitrile with sodium chloride-anhydrous sodium sulfate (3:1, m/m) as salting-out agent,and the purification was carried out using graphitized carbon black and octadecyl-bonded silica as adsorbents. The sample separation was carried out on a Horizon C18 chromatographic column (150 mm×2.1 mm, (20 1.6μm )by gradient elution with 2.5mmol/L ammonium acetate aqueous solution (containing 2.5 mmol/L acetic acid) and acetonitrile as the mobile phases. The flow rate was set at 0.4mL/min , with an injection volume of 5 μL. The chromatographic separation of each target compound and internal standard substance could be achieved within 15 min. An electrospray ion source was utilized for simultaneous scanning of positive and negative ions under the scheduled multiple reaction monitoring(sMRM) mode,and the internal standard method was used for quantitative analysis.Theresults of method validations showed thatthe71 kinds of PFAShad good linearity,withacorrelation coefficient (r) greater than O.997, spiked recoveries of 76.2%-122.0% and relative standard deviations (RSDs) of 5.5%-14.8%. The limits of detection were in the range of 0.3-60ng/kg and the limits of quantification were in the rangeof O.8-199 ng/kg.The developed method was used fordetection ofPFAS in14 batches of Eckloniae Thallus samples,and a total of 19 kinds of PFAS were detected.The findings indicated that PFAS residues were commonly present in Eckloniae Thallus,with perfluorocarboxylic acids (PFCAs) exhibiting the highest concentrations.The method was simple,robustand efficientinpreparation,sensitiveindetection with high throughput,andsuitable for monitoring residual PFAS compounds,including both ionic and neutral in food-medicine homology samples such as Eckloniae Thallus.
KeywordsPer-and polyfluoroalkyl substances; QuEChERS;Eckloniae Thallus; Food-medicine homology; Perfluoroalkyl phosphonic acids; Neutral per- and polyfluoroalkyl substances