气相色谱-质谱法测定水产品中15种邻苯二甲酸酯的残留量
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2013年9月 中国渔业质量与标准 Chinese Fishery Quality and Standards Sep.2013 V01.3 No.3 第3卷第3期 气相色谱一质谱法测定水产品中15种邻苯二甲酸酯的残留量 张天闻 (福建省海洋环境与渔业资源监测中心,福州350003) 摘要:建立了水产品中15种邻苯二甲酸酯(PAEs)的气相色谱一质谱(GC—MS)测定方法。以二氯甲烷为萃取剂,超 声波辅助萃取水产品中的15种邻苯二甲酸酯,使用Florisil硅藻土固相萃取小柱及乙酸乙酯洗脱剂对提取液进行净 化,用苯甲酸苄酯(BBZ)作为内标进行测定。15种邻苯二甲酸酯的方法检出限(30-)在0.31—8.46 ng/g,方法的相对 标准偏差(RSD)小于8.7%。15种邻苯二甲酸酯的加标回收率在81.2%~102.4%之间。通过实际样品的测定,表明 本方法满足对水产品中多种PAEs同时检测分析的要求。[中国渔业质量与标准,2013,3(3):0056—63] 关键词:水产品;邻苯二甲酸酯;残留量;气相色谱一质谱 中图分类号:P76;s91 文献标志码:A 文章编号:2095—1833(2013)03—0056—08 邻苯二甲酸酯(phthalate acid esters,PAEs)是世 且PAEs在环境中具有持久性,会不断地在环境中富 集积累-l ,并通过食物链放大作用富集于水产品 界上生产量大、应用面广的人工合成有机化合物之 一,主要被用作塑料增塑剂。据报道约80%PAEs被 中_1 ,极大威胁着渔业环境和沿海居民健康,甚至通 过遗传积累影响到人类的子孙后代。目前针对水产 品中PAEs分析方法的研究还较少,少数的几篇报导 用于聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯的生产 J, 此外还可用作农药载体、驱虫剂、化妆品、香味品、润 滑剂和去污剂的生产原料。但PAEs是一类环境雌 激素,对人体健康,特别是对生物生殖系统可能造成 危害 -3]。1999年4月美国人类生殖风险评估中心 (Center for the Evaluation of Risks to Human Reproduc. 主要是经乙腈、正己烷、乙酸乙酯等有机溶剂进行振 摇匀浆提取后,使用正己烷或固相萃取小柱除酯,且 研究针对的PAEs种类也较少¨ H』。本研究使用超 声波辅助萃取和固相萃取(solid—phase extraction, SPE)相结合,对水产品中l5种PAEs进行提取、净 化,用气相色谱一质谱法(GC—MS)对水产品中 PAEs进行测定,内标法进行定量,线性关系良好。为 研究水产品中多种PAEs的分布状况提供了有效的 分析方法。 tion,CERHR)提出,邻苯二甲酸二乙基己基酯(DE— HP)、邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)、邻苯二甲酸苯基丁 酯(BBP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DiNP)、邻苯二甲酸 二异癸酯(DiDP)、邻苯二甲酸二辛酯(DnOP)、邻苯 二甲酸二己基酯(DnHP)、邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)等PAEs可能对人 类造成致癌、致畸、致突变,并且具有类雌激素活性、 生殖毒性、遗传毒性、胚胎毒性及肝脏毒性等_4 ]。 世界卫生组织(WHO)1995年把PAEs列为必须控制 1 实验部分 1.1仪器与试剂 Agilent 6890—5975B气相色谱一质谱联用仪,配 电子轰击源(EI)和自动进样器;KQ一250B超声波振 的一类扰乱内分泌的化学物质 。欧盟76/768/ EEC指令和中国2002年颁布的《地表水环境质量标 准》中也把多种PAEs列为优先控制黑名单I8]。 PAEs很容易通过大气沉降、污水排放和地表径 流等途径进入水产养殖区和海洋环境。生物实验表 明,PAEs具有长期毒性和组织积累,虽然其在环境中 荡器(江苏省昆山市超声仪器有限公司);Milli—Q Element A10纯水处理系统(法国Millipore公司); Retsch GM 200匀质机(德国Retsch公司);Sa ̄ofius 电子分析天平(德国Sartorius公司);Heidolph 4000 的绝对浓度并不高,但对水生生物的危害很大_9],并 收稿日期:2013一O1—30;接收日期:2013—05—06 资助项目:福建省社会发展重点项目(2012Y0005) 型旋转蒸发仪(德国Heidolph公司)。 作者简介:张天闻(1986一),男,硕士研究生,助理工程师,主要从事水产品质量安全研究。E—mail:zhangtw1986@163.corn 第3期 张天闻:气相色谱一质谱法测定水产品中15种邻苯二甲酸酯的残留量 57 实验过程中使用的正己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、 丙酮均为色谱纯(美国Merck公司);无水硫酸钠(中 1.2.3净化 称取1 000 mg处理后的Florisil硅藻土,均匀装 国国药集团)为分析纯,使用前于450℃焙烧4 h,冷 填于2 mL玻璃萃取小柱内,在硅藻土上层加入20 mg 却后,储于密闭干燥器中备用;Florisil硅藻土(100~ 200目,美国Supelco公司),使用前,于320 oC下活化 6 h,冷却后按每100 g加超纯水3 mL,振荡10 min以 充分混合,在干燥器内放置2 h以上后备用;活性炭 (120目,化学纯),用25%盐酸浸泡过夜,超纯水洗 涤至中性,再用丙酮淋洗,最后于60℃下烘干,干燥 器内密封保存备用。 15种PAEs标准品:邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、 邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丙酯 (DPRP)、邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸 二丁酯(DnBP)、邻苯二甲酸二戊酯(DAP)、邻苯二 甲酸二己酯(DHXP)、邻苯二甲酸二庚酯(DHPP)、邻 苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸二环己酯 (DCHP)、邻苯二甲酸二(2一乙基己基)酯(DEHP)、 邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)、邻苯二甲酸二异壬酯 (DiNP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DiDP)、邻苯二甲酸 双十一酯(DUP),纯度均高于97.O%(购于德国Dr. Ehrenstorfer Gmbh公司);内标物(IS)为苯甲酸苄酯 (BBZ),纯度高于99.0%(购于德国Dr.Ehrenstorfer Gmbh公司)。上述标准品用正己烷配制成浓度为 10 txg/mL的单标储备溶液,保存于4℃冰箱中,使用 时再用正己烷稀释至合适浓度的混合标准使用液。 1.2样品处理方法 1.2.1样品粉碎 将于福建省宁德及莆田地区采集的草鱼(Cteno— pharyngodon idellus)、大黄鱼(Pseudosciaena crocea)、 日本对虾(Penaeus japonicus)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)去鳞、骨和壳后,将可食部位绞碎,匀 浆,得到制备样品。采集的海带(Laminaria japonica) 样品先用剪刀剪碎后,绞碎匀浆。 1.2.2提取 准确称取5.O0 g(精确至0.O1 g),匀浆后的样品 于100 mL具塞三角瓶中,加入5.0 g无水硫酸钠搅 拌以除去样品中的水分;加人20 mL二氯甲烷进行超 声振荡萃取20 min,移取上清液于玻璃离心管中;重 复萃取1次,合并萃取液,以2 000 r/min速度离心 10 rain;将上清液收集于玻璃鸡心瓶中,在3O℃水浴 中旋转蒸发至近干,加入1 mL乙酸乙酯,旋涡混合, 得到提取液。 活性碳;用5 mL乙酸乙酯预淋洗柱子,弃去预淋洗 液;移取提取液至净化小柱,再用乙酸乙酯清洗鸡心 瓶两次,每次1 mL,依次过柱;用10 mL乙酸乙酯淋 洗,收集洗脱液;收集的洗脱液在30℃下经氮吹浓缩 至约1 mL,转移至进样瓶中,准确加入10 ng的内标, 继续浓缩并定容到1.0 mL,供GC—MS分析。 1-3 GC—MS分析条件 色谱参数:DB一35MS毛细管色谱柱(30.0 nl× 0.25 mm×0.25 Izm);流速1.2 mL/min,恒流模式; 进样口温度300 oC;不分流进样模式,进样体积 1.0 IxL;升温程序为初始柱温100℃,保持0.50 rain, 以40 ̄C/min升至300 oC,保持6 min直至待测组分 全部流出;载气为高纯He(>99.999%)。 质谱参数:EI离子源(70 eV),接口温度290 oC, 四极杆温度150℃,溶剂延迟时间3.8 min,选择离子 监测方式(SIM)。 2结果和讨论 2.1样品前处理条件 2.1.1萃取条件的选择 已有文献 表明,鞋底材料及食品(黄瓜、番 茄、馒头)中PAEs的样品前处理方法可采用索式提 取和超声萃取,且回收率均较为理想。本研究选用恒 温超声萃取方法,通过对萃取时间和温度的选择,确 定水产品中PAEs的萃取条件为:温度30℃,超声时 间20 min,超声功率180 W。 选用二氯甲烷、二氯甲烷:丙酮(1:1,wv)、正己 烷:丙酮(1:1,wv)和乙酸乙酯为萃取剂,进行超声 萃取效果对比实验,实验样品为草鱼,对比结果如图 1所示。实验结果表明,二氯甲烷对15种PAEs的萃 取效果最好,其他3种萃取溶剂无法保证15种PAEs 均有理想的回收率。并且实验中还发现,相对于其他 3种萃取剂,二氯甲烷萃取液的颜色较浅且澄清,表 明其萃取较少的色素等有机化合物。质谱测定结果 也表明,二氯甲烷做萃取剂时,质谱图中杂质峰最少、 谱图噪音小、基线最低。故本实验选择二氯甲烷为萃 取剂。 58 中国渔业质量与标准 2013正 8 、 回 二氯甲烷 二氯甲烷:丙酮 正己烷:丙酮 乙酸乙酯 萃取溶剂Extraction solvent 图1不同萃取剂对PAEs萃取效果比较 Fig.1 Comparison of extraction eficiency of different solvent 2.1.2 固相萃取小柱净化条件的选择 净化是指通过物理或化学的方法去除提取物中 对测定有干扰作用的杂质的过程,是一种降低测定过 程背景或干扰,进而改善方法检出限的一种手段。实 验中分别用硅胶(100~200目)、Florisil硅藻土(100 的色素、脂类等杂质方面效果最好。 同时比较了不同洗脱剂固相萃取小柱净化时的 效果。图2的实验结果表明,除正己烷外,乙酸乙酯、 二氯甲烷和正己烷:丙酮(1:1,V/V)均能将待测组分 洗脱,15种PAEs的回收率均在70%以上。使用乙 酸乙酯时,质谱图中杂峰最少,且考虑提取液使用二 200目)和c (40~60 Ixm)固相萃取填料,考察不 同填料对萃取液中杂质的去除效果。并且为了防止 商品化小柱塑料材质的影响,本实验使用玻璃小柱自 填装填料。结果表明,Florisil填料在去除水产品中 ~氯甲烷对实验人员具有一定的毒性,故在本实验中选 择乙酸乙酯为洗脱剂。 哪一哪一 一 一一一一一一唧 D D D D D D D 即㈣B D§ 回 乙酸乙酯 二氯甲烷 正己烷:丙酮 正己烷 洗脱溶剂Eluting solvent 图2洗脱剂种类对PAEs回收率的影响 Fig.2 Effect of diferent eluting solvent on recovery of PAEs 第3期 张天闻:气相色谱一质谱法测定水产品中l5种邻苯二甲酸酯的残留量 59 2.2定性和定量方式的选择 2.2.1特征离子的选定 丰度比的多重方式进行目标PAEs的定性测定,各待 测目标物定性和定量特征离子如表1所示。 使用保留时间、待测组分的特征离子及特征离子 表1选择离子模式下15种PAEs和内标物的保留时间、特征离子及丰度比 Tab.1 SIM parameters for 15 PAEs and internal standard analysis 注: 为定量离子。 在优化的实验条件下,PAEs标准溶液(质量浓 的混合标准使用液,按照浓度由低到高依次进样,仪 器测定条件同1.3。外标法定量时,由于进样误差以 及仪器工作的稳定性问题,工作曲线的线性相关系数 度为70 L)、草鱼样品、添加PAEs混标溶液的草 鱼样品(加标浓度为0.020 Ixg/g)的总离子流图 (TIC)如图3所示。图中各目标组分除DiNP和 DiDP外,均能达到基线分离,并且在16 min内完成 所有组分的分析。 较低。而选用内标法定量,其线性相关系数均大于 0.999 6,线性较好。故最终选用内标法定量。采用 各目标物的定量离子(表1中 号标记)与内标物定 量离子峰面积之比进行定量,待测物含量使用标准校 正曲线法计算。 在内标物的选择上,考虑到增塑剂的PAEs种类 TIC谱图中DiNP和DiDP出峰时间出现重叠,且 均出现“五指峰”峰型,这主要是由于这两种PAEs存 在大量同分异构体,且色谱峰无法完全分离导致。但 这两种物质可采用提取各自特征离子的方式通过质 谱的选择性进行分辨,选取DiNP特征离子293,DiDP 特征离子307,便可排除二者间的相互干扰(图4), 从而利用手动积分完成定量工作。 2.2.2定量方法的选定 在定量方式上,对外标法定量和内标法定量进行 较多,且生物样品基质相对复杂,可能存在干扰,挑选 合适的PAEs作为内标物存在困难。并且同位素内 标物价格一般较昂贵,不利于方法的推广以及大批量 样品的检测。美国环境保护局(EPA)标准方法推荐 以苯甲酸苄基酯(BBZ)作内标物¨ ,不仅满足内标 物选择的原则,且价格合适、方便购买,故本研究采用 BBZ作为15种PAEs定量分析的内标物。 了比较。配制质量浓度分别为5、1O、50、100、200 g/L 60 中国渔业质量与标准 2013正 l 6 一 【A) ∞ )I】BP =cl《 . 件 一l ? 8 9 1O 11 6 7x104 7 6xl04 5xl04 4xl04 3xl04 2xl04 1×1O _ I (B) 0 4 I l i 1 I¥ .卜—-L ^— 一 ^ 5 6 7 8 9 lO 11 1.2xl 1.Oxl 0.8xl 0.6xl 0-4×1 0.2x1 : ff-l f l_『1 川 4 5 6 7 8 9 l0 l1 时间/min Time 图3 SIM模式下的总离子流图 (A):PAEs标准溶液;(B):草鱼样品;(C):添加PAEs标准的草鱼样品。 Fig.3 Total ion chromatograms in SIM mode of PAEs standard (A),aquatic products sample(B),and PAEs standard spiked sample(C).1.DMP,2.DEP,3.DPRP,IS.BBZ,4.DiBP 5.DnBP,6.DAP,7.DHXP,8.BBP,9.DEHP,10.DHPP,11.DCHP,12.DnOP,13+14.DiNP+DiDP,15.DUP. 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 §{ 0 4 5 6 7 8 9 10 I1 12 l3 14 15 16 j 越 * 4 5 6 7 8 9 1O 11 12 13 14 15 16 时间/min Time 图4 DINP和DIDP的提取离子色谱图 (A)为DiNP;(B)为DIDP。 Fig.4 Extracted ion chromatograms of DINP and DIDP 第3期 张天闻:气相色谱一质谱法测定水产品中15种邻苯二甲酸酯的残留量 61 2.3方法评价 2.3.1标准曲线及方法检出限 称取3份5.00 g草鱼样品,PAEs加标浓度为 0.05 p ̄g/g,按照1.2和1.3的实验步骤对15种目标 200.0 ng/g的线性范围内,以3倍标准偏差对应的浓 度作为方法的检出限(Limits of detection,LODs),结 果如表2所示。本方法中15种PAEs的检出限为 0.31(DPRP)~8.46(DiNP)ng/g。 PAEs进行萃取、净化以及GC—MS测定。在1.0~ 表2 15种PAEs的线性回归方程及检出限(3 ) Tab.2 Linear equations,correlation coefficients and limits of detection of 15 PAEs 2.3.2不同基体样品回收率和精密度 为验证本方法的精密度和准确度,依据水产品样 品中PAEs可能的浓度范围,在草鱼、大黄鱼、对虾、 表3草鱼样品中PAEs标准加入回收率及相对标准偏差 Tab.3 Recoveries of standard added and relative standard deviation for developed method 三疣梭子蟹、海带不含PAEs的阴性样品中添加15 种PAEs混合标准,质量浓度分别为0.010、0.035、 0.070 p ̄g/g,按照1.2和1.3的实验步骤测定样品中 的PAEs含量,每一浓度水平分别做6份平行实验, 计算方法的回收率和相对标准偏差。 表3的统计结果表明,在添加的浓度范围内,所 建立方法具有稳定的回收率。l5种PAEs的平均回 收率在81.2%(DMP)~102.4%(DEHP)之间,方法 的RSD小于8.65%,可满足水产品中痕量PAEs测 定的要求。 2.4实际样品测定 选取2012年从福建省宁德及莆田地区水产品养 殖地采集的草鱼、大黄鱼、对虾、三疣梭子蟹和海带等 水产品6份,按实验步骤进行样品中PAEs的含量测 定。表4为6个实际水产品样品中15种目标PAEs 62 中国渔业质量与标准 2013拄 的含量。结果表明,所测水产品样品中均检出DMP、 DiBP、DnBP和DEHP,其中DiBP、DnBP和DEHP含 量较高,DEP、DUP有部分样品检出,但含量较低。 表4实际样品中的PAEs含量 Tab.4 PAEs content in aquatic products samples ng・g一 注:ND表示未检出(not detected)。 [3] 陈如,蒋晓琪,王建平.邻苯二甲酸酯及其生态毒性 3 小结 建立了草鱼、大黄鱼、日本对虾、三疣梭子蟹和海 [J].印染助剂,2010,27(9):53—56. [4] 赵振华.酞酸酯对人与环境潜在危害的研究概况[J]. 环境化学,1991,10(3):64—68. [5] 胡雄星,韩中豪,刘必寅,等.邻苯二甲酸酯的毒性 及其在环境中的分布[J].环境科学与管理,2007,32 (1):37—4O. 带中l5种邻苯二甲酸酯的GC—MS—SIM测定方 法。该方法灵敏度高,干扰少,选择性好,方法精密 度、准确度和重现性均满足实际使用的要求,可用于 实际样品中PAEs的测定。从实际样品的检测结果 [6] 骆祝华,黄翔玲,叶德赞.环境内分泌干扰物——邻 苯二甲酸酯的生物降解研究进展[J].应用与环境生 物学报,2008,14(6):890—897. [7] Mortensen G K,Main K M,Andersson A M,et a1.Deter- mination of phthalate monoesters in human milk,consum— 来看,由于塑化剂的大量使用,PAEs已在鱼虾等水产 品中富集,这类污染应引起足够的重视。 参考文献: Willie J G M,Peijnenburg,Struijs J.Occurrence of phthalate esters in the environment of the Netherlands er milk,and infant formula by tandem mass spectrometry (LC—MS—MS)l J 1.Anal Bioanal Chem,2005,382 (4):1084—1092. [J].Ecotoxicol Environ Saf,2006,63(2):204—215. [2] 王立鑫,杨旭.邻苯二甲酸酯毒性及健康效应研究进 展[J].环境与健康,2010,27(3):276—281. [8] 国家环境保护局,国家质量监督检验检疫总局.中华 人民共和国国家标准GH3838--2002地表水环境质量 标准[s].北京:中国环境科学出版社,2002. 第3期 ]JrL rL rL 张天闻:气相色谱一质谱法测定水产品中15种邻苯二甲酸酯的残留量 ]● 1J r●L rL 63 9 ]Jm ]J¨ 张征,吴振斌.酞酸酯对水生生物的生物学效应[J]. 淡水渔业,2006,36(1):57—59. 二甲酸酯[J].化学学报,2007,65:2875—2882. [14] 李拥军,熊文明,陈坚文,等.固相萃 高效液相色 崔学慧,李炳华,陈鸿汉,等.中国土壤与沉积物中 邻苯二甲酸酯污染水平及其吸附研究进展[J].生态 环境学报,2010,19(2):472—479. Stsples C A,Peterson D R,Parke ̄on T F,et a1.The environmental fate of phthalate esters:a literature review 谱串联质谱法测定罗非鱼中9种邻苯二甲酸酯[J]. 分析测试学报,2012,31(3):278—283. [15] 林芳,温裕云,洪小燕,等.鞋底材料中16种邻苯二 甲酸酯类化合物的气相色谱一质谱法测定[J].分析 仪器,2009,2:15—20. [16] 王丽霞,王明林.高效液相色谱法测定塑料袋装食品 中的邻苯二甲酸酯[J].分析试验室,2007,26(9):13 —[J].Chemosphere,1997,35(4):667—749. 郑力行,诸建辉,张蕴辉,等.水产品中3种邻苯二 甲酸酯类物质的测定[J].复旦学报:医学版,2003, 30(2):158—163. 16. [17] Environmental Protection Agency.EPA Method 8061A 谭君,林竹光.GC—El—MS内标法分析鱼肉中邻苯 [M].1996:1—18. Simultaneous determination of 15 Phthalate esters in aquatic products by gas chromatography-—mass spectrometry ZHANG Tianwen (Fujian Provincila Oceanic Environment and Fishery Resources Monitoring Center,Fuzhou 350003,China) Abstract:An ultrasonic extraction—SPE purification—gas chromatography—mass spectrometry method for simuhane- OUS determination of 15 PAEs in aquatic products has been developed.After ultrasonic extraction by dichloromethane and purification by Florisil SPE column and ethyl acetate,15 PAEs were collected from aquatic products.Then GC— MS was applied to perform qualitative and quantitative determination.All the processes have been carefully controlled to minimize the pollution and avoid the interferences.Under the optimized operating conditions.1imits of detection (LODs,calculated with 3o"of 15 PAEs varied between 0.31 and 8.46 ng/g,and their relative standard deviations (RSDs)were less than 8.7%.The credibility of the method was evaluated by determination of the recoveries.which ranged from 81.2%to 102.4%.The results demonstrated that this method iS capable of simultaneous analysis of PAEs in aquatic products.[Chinese Fishery Quality and Standards,2013,3(3):56—63] Key words:gas chromatography—mass spectrometry;phthalate esters;aquatic products Corresponding author:ZHANG Tianwen.E—mail:zhangtw1986@163.corn