2 表 1. 气相色谱和进样器参数设置 TRACE 10 GC 参数进样体积 (µl): 2 衬垫 : SSL single taper ( 货号 :453A2342) 进样口温度 ( ): 260 进样模式 : 不分流载气及流速 (ml/min): 氦气,1.2 程序升温设置温度 1( ):

Size: px

Start display at page:

Download "2 表 1. 气相色谱和进样器参数设置 TRACE 10 GC 参数进样体积 (µl): 2 衬垫 : SSL single taper ( 货号 :453A2342) 进样口温度 ( ): 260 进样模式 : 不分流载气及流速 (ml/min): 氦气,1.2 程序升温设置温度 1( ):"

棼佛褒
7 years ago
Views:

1 气相 - 三重四极杆质谱 (GC-MS/MS) 分析食品与饲料中二恶英完美应对欧盟二恶英指令要求应用文献10380 Cristian Cojocariu, 1 Manuela Abalos, 2 Esteban Abad Holgado 2 and Paul Silcock 1 1 Thermo Fisher Scientific, Cheshire, UK; 2 Spanish Council for Scientific Research (CSIC), Institute of Environmental Assessment and Water Research, Barcelona, Spain. 关键词二恶英, 食品与饲料,GC-MS/MS, 定量,TargetQuan, 同位素稀释法前言二恶英 (PCDD/Fs) 是包括多氯二苯并二恶英 (PCDDs) 和多氯二苯并呋喃 (PCDFs) 在内的一类剧毒有机化合物, 主要通过垃圾燃烧或作为生产有机氯农药等特定化学物质的副产物而产生二恶英可进入食物链, 并长期存留从而产生生物累积人类食用受污染食物是二恶英的主要暴露途径美国环境保护署认定即使仅暴露于背景值水平的二恶英, 仍可能使人类罹患癌症因此, 精确检测并定量环境中, 尤其是食品和动物饲料中的二恶英至关重要欧盟立法通过气相色谱 - 高分辨质谱联用 (GC-HRMS) 对污染样本中的二恶英进行确证和定量的方法被认为是此类检测的金标准随着近年来气相 - 三重四极杆质谱联用技术 (GC-MS/MS) 的不断突破,GC-MS/MS 已可实现兼顾高灵敏度和高选择性上述进展使得 GC-MS/MS 成为控制食品和饲料中二恶英最高含量水平的又一有力工具 4 根据即将生效的欧盟新法规中规定, 除了之前法规中有关 GC- HRMS 方法的标准外 1,3, 使用 GC-MS/MS 技术确证二恶英时, 要求仪器必须满足下列性能指标 : 4 1. 每个四极杆的分辨率都不得低于单位质量分辨率 ( 单位质量分辨率定义为能够区分相差一个质量单位的两个质谱峰的最低分辨率 ) 2. 对于所有标记或未标记的分析物质的检测均需有两个特征母离子, 每个母离子对应特定碎片子离子 3. 实测离子对相对离子强度与理论值偏差不得超过 15%( 校正标准物质平均值 ), 以此确认串联质谱状态稳定, 尤其是每个分析物质裂解过程中的碰撞能量和碰撞气体压力本文评价了 Thermo Scientific TSQ 8000 Evo 三重四极杆 GC-MS/MS 用于分析二恶英类化合物的性能表现为此, 实验中采用标准溶液及食品饲料样本来评估仪器性能是否符合新的二恶英测试指标要求同时, 比较了 TSQ 8000 Evo GC- MS/MS 与 GC-HRMS 测试相同食品饲料提取物的测试结果仪器方法设置应用 TSQ 8000 Evo 三重四极杆串联质谱仪搭配 Thermo Scientific TRACE 10 气相色谱仪完成标准样品和基质样品中二恶英的检测分析进样采用 Thermo Scientific TriPlus RSH 自动进样器, 并通过 Thermo Scientific TraceGOLD TG-5SilMS 毛细管柱 (60 m 0.25 mm I.D µm film) 实现化合物分离其他仪器测试参数详见表 2

2 2 表 1. 气相色谱和进样器参数设置 TRACE 10 GC 参数进样体积 (µl): 2 衬垫 : SSL single taper ( 货号 :453A2342) 进样口温度 ( ): 260 进样模式 : 不分流载气及流速 (ml/min): 氦气,1.2 程序升温设置温度 1( ): 100 保持时间 (min): 2 温度 2( ): 250 升温速度 ( /min): 25 温度 3( ): 285 升温速度 ( /min): 2.5 温度 4( ): 330 升温速度 ( /min): 10 保持时间 (min): 5 依据即将生效的欧盟对二恶英检测的指标要求, 测试中每个四极杆的分辨率均设置为单位分辨率 ( 表 2) 表 2. 质谱参数设置 TSQ 8000 Evo 质谱参数传输线温度 ( ): 280 离子化方式 : EI 离子源温度 ( ): 300 电离能量 (ev): 40 采集模式 : SRM Q2 气体压力 ( 氩气 )(psi): 60 碰撞能量 (ev): 见表 3 Q1 峰宽 (Da): 0.7 Q3 峰宽 (Da): 0.7 TSQ 8000 Evo 通过采用电子电离源 (EI) 电离, 在串联质谱模式下工作数据采集过程中, 根据欧盟针对二恶英 GC-MS/MS 检测的指标要求, 每个化合物分别进行两个离子对的选择性反应检测 (SRM) 数据通过智能定时扫描 (timed-srm) 模式确保每个通道的离子流色谱峰不少于 12 个扫描点每对离子对及其碰撞能量的优化均由软件中的全自动 SRM 离子对优化 (AutoSRM) 功能自动优化完成, 具体结果见表 3 数据处理应用 Thermo Scientific TargetQuan 3.1 软件完成, 该软件专为日常环境中持久性有机污染物 (POPs) 常规定量分析而设计, 可处理 MS MS/ MS 以及 HRMS 数据表 3. 天然及 C 标记的二恶英类化合物的离子反应参数及碰撞能量 SRM 化合物信息化合物名称定量 / 定性母离子 [Da] 子离子 [Da] 碰撞能量 [ev] C-TCDF 定性 C-TCDF 定量 TCDF 定性 TCDF 定量 C-TCDD 定性 C-TCDD 定量 TCDD 定性 TCDD 定量 C-PeCDF 定性 C-PeCDF 定量 PeCDF 定性 PeCDF 定量 C-PCDD 定性 C-PCDD 定量 PeCDD 定性 PeCDD 定量 C-HxCDF 定性 C-HxCDF 定量 HxCDF 定性 HxCDF 定量 C-HxCDD 定性 C-HxCDD 定量 HxCDD 定性 HxCDD 定量 C-HpCDF 定性 C-HpCDF 定量 HpCDF 定性 HpCDF 定量 C-HpCDD 定性 C-HpCDD 定量 HpCDD 定性 HpCDD 定量 C-OCDD 定性 C-OCDD 定量 OCDD 定性 OCDD 定量 OCDF 定性 OCDF 定量

3 样品制备天然及 C 标记的二恶英类化合物均来自 Wellington Laboratories Inc. 以下食品及饲料提取样本由西班牙国家研究委员会 (CSIC) 下属环境评估与水质研究所提供 : 三份干燥鱼类样本 ( 之前曾用于实验室内部其他研究 ), 一份饲料样本 ( 内部标准物质 ) 及一份奶粉样本 ( 认证标准物质 ) 饲料基质样本的提取和净化通过 PowerPrep 固相萃取系统完成, 奶粉和鱼样本则通过多层硅胶碱性氧化铝柱以及活性炭柱依次手动过滤完成数据处理原始数据通过 TargetQuan 软件完成处理过程, 该软件可使用同位素稀释法对持久性有机污染物 (POPs) 进行分析软件基于相对响应因子 ( 或平均响应因子 ), 结合毒性当量因子 (TEFs) 自动计算出毒性当量 (TEQs) 并得出总毒性当量结果与讨论 Timed-SRM 是一种完全不同于之前经典的分时间段进行方法设置的分析手段, 它使目标化合物的数据采集设定于已知化合物色谱保留时间附近的一段特定窗口内, 而不是一个较宽的时间分段内这样, 每个目标化合物在分析检测器中的驻留变得高效, 极大地提高了仪器灵敏度, 降低了方法检测限此外, 通过使用 timed-srms 还可分别检测临近出峰的同分异构体, 例如六氯代二苯并对二恶英 / 呋喃类化合物 (HxCDD/Fs) 图 1 为应用 timed-srm 与分段式 SRM 对灵敏度影响的比较 3 峰高提高百分比 (%) 化合物图 1. 与分段式 SRM 相比,timed-SRM 模式对灵敏度提高比率 (%) 以上数据通过比较每个二恶英类化合物的峰高 ( 每秒计数 ) 而得

4 4 从色谱上实现二恶英类同分异构体的有效分离是以 HxCDF 与 HxCDF 两峰之间峰谷高度小于 25% 为标准的 1 本实验中二恶英类化合物的色谱分离通过最低浓度的标准溶液 (EPA16- CLS) 评估该溶液含 0.1 pg/µl TCDD/F 0.5 pg/µl PeCDD/F - HpCDD/F 和 1.0 pg/ µl OCDD/F 所有天然及 C 标记的待测物均检出, 且峰形良好 ( 图 2), 所有 HxCDF 同分异构体间峰谷高度均不超过 5% 图 2. 最低浓度天然二恶英标准样品的色谱分离 ( 括号中的浓度单位为 pg/µl) 每个化合物仅展示一个 SRM 通道 ( 定量离子 )

5 5 图 3. 经 GC 分离, HxCDF 与 HxCDF 两峰之间的峰谷高度小于 5% 达到期望的检测水平对于二恶英检测, 最重要的一点就是达到期望的灵敏度作为一个确证的方法, 最低定量限 (LOQ) 应约为最高限量的五分之一 1, 3, 4 通常来说, 考察仪器分析二恶英的灵敏度主要考虑最低检测限 (LOD) 和最低定量限 (LOQ), 而对于磁质谱, 上述参数则通过信噪比 (S/N) 值计算 (LOD 信噪比值为 3,LOQ 信噪比值为 10) 通过 GC-MS/MS 的 MS/MS 模式采集的数据通常没有或只有很低的噪音, 因此需要重新考虑 LOD 和 LOQ 的计算方法假如由于技术原因, 无法获得可信的信噪比值来计算上述参数, 那么计算每个化合物的 LOQ 应根据最低浓度点 ( 例如 CSL) 来计算, 同时参考内标 ( 回收率应在 % 之间 ) 离子比例丰度以及色谱峰的情况 4 所以,LOQ 应通过最低浓度标样 (CSL) 以及三个相应稀释标准溶液的多次重复进样 (n=10) 测试来确定浓度 [pg/µl] 二恶英类化合物图 4. 根据二恶英一系列的稀释标准溶液重复进样结果计算的 LOQ 数据表明, 每个待测物 LOD 浓度的离子比例和响应因子均符合限定要求每个化合物的 LOQ 计算均考虑了相关自由度的 t 检验值 (99% 置信 ), 各化合物浓度以及 %RSD 结果表明, 二恶英类化合物的 LOD 在 pg/µl 之间, 相当于 CSL 的 1:5 和 1:10 的稀释液 ( 在此浓度水平, 离子比例和响应因子偏差均在 ±15% 以内 ; C 标记的内标化合物回收率在 % 之间 )( 图 4) 最终实验结果证明,TSQ 8000 Evo GC-MS/MS 可对二恶英实现亚飞克级的检测和确证, 完全符合新的欧盟规定要求 3

6 6 线性响应二恶英的定量主要是基于同位素稀释法和响应因子校正来计算的其中, 所有标准样品的响应因子均通过外标曲线平均而得 1, 5 平均响应因子 %RSD 是通过样品测试序列开始和结尾时测试的两条含六个测试点的标准曲线计算而得所有结果 %RSD 在 1.2-8% 之间, 完全符合 EPA 关于不得大于 15% 的限定要求 5 ( 表 4) 表 4. 二恶英类化合物的标准曲线线性 ( 每条曲线六个测试点 ) 表中展示了每个天然二恶英化合物的平均响应因子准确度 (%RSD) 所有数据来自测试样本序列开始和结尾时测试的两套标准曲线线性 / 标准曲线化合物线性范围 (pg/µl) 平均响应因子标准差响应因子 %RSD 2378-TCDF TCDD PeCDF PeCDF PeCDD HxCDF HxCDF HxCDF HxCDD HxCDD HxCDD HxCDF HpCDF HpCDD HpCDF OCDD OCDF

7 峰面积重现性 17 种二恶英的峰面积精密度考察是通过对最低浓度标准溶液 (CSL) 多次重复进样测试 (n=16) 进行的结果表明所有化合物的 %RSD 值均低于所规定最大 15% 的限值, 其中, 偏差最大的为 2378-TCDD(8.3%), 偏差最小的为 PeCDD(3.2%)( 图 5) 离子比例样品测试过程中还测定了 17 种二恶英各自的离子对离子比 (IR), 并将测定值与标准物质的离子比例测定值 ( 标准样本 CSL-CS4 的平均值 ) 做比较测试结果表明, 样本中所有待试物质的 IR 与标准物质 IR 偏差均小于 15%, 符合欧盟对二恶英测试的规定标准 4 ( 图 6) 图 5. 标准曲线最低浓度点 ( 浓度范围 pg/µl) 重复进样 (n=16) 的峰面积重现性虚线标明最大容许偏差范围为 15% 7 面积比值平均鱼奶粉饲料图种二恶英在样本提取物中的离子比例与标准样品 (CSL-CS4) 计算得出的平均离子比例值比较

8 8 样本提取物中的二恶英定量进行二恶英定量测试的样本提取物是由巴塞罗那的 CSIC 制备的在实验色谱条件下所有作为空白对照的基质样本中均未发现明显的基质干扰图 7 为 2378-TCDD 的离子流色谱图通过测试每个样本, 计算出样本中的二恶英类化合物各单体含量 ( 单位为 WHO-PCDD/F-TEQ pg/g), 并与应用 GC- HRMS 测试相同样本所获数据进行比较从结果来看,TSQ 8000 Evo 与 GC-HRMS 测试所得的数据结果较为一致 ( 图 8- 图 10) 图 TCDD 与其内标 C-2378-TCDD 在鱼 (a) 饲料 (b) 和奶粉 (c) 样本中的提取离子流色谱图图中所标的为样本中的化合物浓度 (pg/g) 图 8. 饲料样本中各二恶英类化合物分别通过 TSQ 8000 Evo 和 GC-HRMS 测试所得含量 (TEQ pg/g) 比较计算所得浓度 (pg/g) 计算所得浓度 (pg/g) 图 9. 奶粉样本中各二恶英类化合物分别通过 TSQ 8000 Evo 和 GC-HRMS 测试所得含量 (TEQ pg/g) 比较

9 9 计算所得浓度 (pg/g) 图 10. 鱼样本中各二恶英类化合物分别通过 TSQ 8000 Evo 和 GC-HRMS 测试所得含量 (TEQ pg/g) 比较比较 TSQ 8000 Evo 和磁质谱测试数据计算出每个样本中的总二恶英含量值, 偏差不超过 5%( 图 11) 每种基质样本中的二恶英最大限值 (ML) 和处置限值 (AL) 亦被标出 2 Z-Score 结果为了检查 TSQ 8000 Evo GC-MS/MS 测试结果的准确性, 对所有鱼样本进行了 Z-Score 检验 ( 这些样本曾用于实验室内部其他测试 ) 通过每个样本的公议值( 例如总二恶英含量值 ) 测定值及相应的标准偏差值进行检验计算检验结果显示, 通过 GC-MS/MS 测试的所有鱼样本数据的 Z-Score 值均在 ±2 限值以内, 平均值为 -0.8( 图 12) 偏差 (%) 总二恶英含量 (pg TEQ/g) 鱼 1 鱼 3 鱼 2 奶粉饲料图 11. TSQ 8000 Evo 测试各样本中总二恶英含量值与 GC-HRMS 测试值偏差 (%) 鱼 1 鱼 2 鱼 3 图 12. 鱼样本的 Z-Score 通过将公议 TEQ 值的 ±20% 作为目标标准偏差值进行计算

10 结论综上所述, 本次实验证明 TSQ 8000 Evo GC-MS/MS 是二恶英常规分析的有力工具, 完全符合即将生效的欧盟法规对于二恶英在食品和饲料中的确证要求本次测试结果充分展示了 TSQ 8000 Evo GC-MS/MS 作为一台高灵敏度和高选择性的仪器, 可以完全胜任食物和饲料中二恶英的检测和确证工作参考文献致谢感谢来自 Wellington Laboratories Inc. 的 Brock G. Chittim 提供 EPA 16 标准样品应用文献10380 TSQ 8000 Evo GC-MS/MS 搭配 TRACE 10 气相色谱仪和 TargetQuan 3.1 数据处理及报告软件可系统化解决复杂样本中的二恶英分析问题仪器在测试标准样品和实际样品提取物时均展示出了出色的重现性线性灵敏度和选择性基质样本中二恶英的 TEQ 计算值与磁质谱一致, 充分证明了本仪器系统对于二恶英常规确证分析的可靠性赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司

Determination of Dioxin in Soil and Sediments Using TSQ-GCMS [ZH]

Determination of Dioxin in Soil and Sediments Using TSQ-GCMS [ZH] 赛默飞全新 AEI 源三重四极杆气质联用仪 TSQ 9000 结合同位素稀释法分析土壤和沉积物中的二噁英类化合物蔡宇 1, 王申 1, 李春丽 1 2, 赵波 1 赛默飞世尔科技 ( 中国 ) 有限公司 2 环境保护部华南环境科学研究所 AN_C_GCMSMS_2_1806B 摘要本文采用配备全新 AEI 源的 TSQ 9000 GC-MS/MS 系统, 结合同位素稀释分析法分析土壤中和沉积物中的二噁英类化合物

2 表 1. 气相色谱和进样器参数设置 TRACE 10 GC 参数 进样体积 (µl): 2 衬垫 : SSL single taper ( 货号 :453A2342) 进样口温度 ( ): 260 进样模式 : 不分流 载气及流速 (ml/min): 氦气,1.2 程序升温设置 温度 1( ):

2 表 1. 气相色谱和进样器参数设置 TRACE 10 GC 参数进样体积 (µl): 2 衬垫 : SSL single taper ( 货号 :453A2342) 进样口温度 ( ): 260 进样模式 : 不分流载气及流速 (ml/min): 氦气,1.2 程序升温设置温度 1( ):